IT201900017153A1 - Metodo e apparato per la pastorizzazione o la sterilizzazione uht-st e il confezionamento asettico in atmosfera modificata map sterilizzata in imballaggi primari rigidi rispettosi della salute del consumatore e dell’ambiente, di prodotti alimentari solidi, oppure liquidi, polposi, pastosi o cremosi con o senza pezzi solidi, oppure ancora di bevande, cosmetici, farmaci e simili, a media o lunga conservazione a temperatura ambiente - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale avente titolo "METODO E APPARATO PER LA PASTORIZZAZION E O LA STERILIZZAZIONE UHT-ST E IL CONFEZIONAMENTO ASETTICO IN ATMOSFERA MODIFICATA MAP STERILIZZATA IN IMBALLAGGI PRIMARI RIGIDI RISPETTOSI DELLA SALUTE DEL CONSUMATORE E DELL'AMBIENTE, DI PRODOTTI ALIMENTARI SOLIDI, OPPURE LIQUIDI, POLPOSI, PASTOSI O CREMOSI CON O SENZA PEZZI SOLIDI, OPPURE ANCORA DI BEVANDE, COSMETICI, FARMACI E SIMILI, A MEDIA O LUNGA CONSERVAZIONE A TEMPERATURA AMBIENTE"

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione rientra nel campo della tecnologia, macchine ed impianti per produrre industrialmente alimenti confezionati solidi, oppure liquidi, polposi, pastosi o cremosi con o senza pezzi solidi, oppure ancora bevande, cosmetici, farmaci e simili, da conservarsi per periodi di tempo medi o lunghi a temperatura ambiente.

Se nel caso dei prodotti umidi trasformati che si devono conservare per periodi di tempo medi o lunghi a temperatura ambiente, un adeguato trattamento di inattivazione enzimatica, pastorizzazione o sterilizzazione del prodotto, e di pastorizzazione o sterilizzazione dell'imballaggio primario, sono necessari affinché gli stessi risultino microbiologicamente, fisicamente e chimicamente stabili, oppure la presenza in quantità adeguata di sostanze batteriostatiche (alcool, CO2, sorbato di potassio, etc.) è sufficiente per assicurare la stabilità microbiologica, oppure ancora se, nel caso dei prodotti umidi freschi a breve o prolungata conservazione a temperatura refrigerata, occorre modificare l'atmosfera in cui i medesimi vengono confezionati affinché le loro caratteristiche qualitative non decadano, tecnica che consente anche di meglio conservare nel tempo gli aspetti qualitativi dei prodotti pastorizzati o sterilizzati a media e lunga conservazione a temperatura ambiente o refrigerata, altrettanto necessaria è la protezione microbiologica, chimica e fisica dall'ambiente esterno esercitata dall'imballaggio primario sul prodotto contenuto e/o la conservazione dell'atmosfera modificata all'interno dello stesso.

E pure altrettanto importante è che l'imballaggio non dia luogo a migrazioni di sostanze pericolose al prodotto e contaminazioni.

A tal riguardo, la presente invenzione riguarda un innovativo metodo ed apparato per la pastorizzazione o la sterilizzazione ad alta temperatura per tempi brevi UHT-ST ( Ultra High Temperature Short Time) e il confezionamento asettico AF ( Aseptic Filling) in atmosfera modificata MAP ( Modified Atmosphere Packaging), di prodotti alimentari, bevande, cosmetici, farmaci o simili, solidi o liquidi, oppure liquidi con pezzi, a lunga conservazione a temperatura ambiente (Long Life Food), in innovativi imballaggi primari rigidi, assolutamente rispettosi della salute dei consumatori e dell'ambiente, e aventi caratteristiche simili a quelle dei piatti, tazze, scodelle, vasetti e bottiglie normalmente utilizzati da famiglie, ristoranti, etc., e quindi utilizzabili direttamente sulla tavola al posto di questi.

Una preferenziale applicazione del metodo ed apparato oggetto della presente invenzione è relativa alla produzione industriale di piatti pronti ( Convenience Food ) contenenti prodotti solidi (per es. spaghetti al pomodoro, oppure bistecca e patate arrosto) confezionati in imballaggi primari in vetro, porcellana o altro materiale ceramico vetrificato in superficie simili agli usuali tableware, e conservabili per almeno 1 anno a temperatura ambiente.

DESCRIZIONE DELLO STATO DELLA TECNICA

Il consumo di prodotti alimentari industriali, in particolare piatti pronti e bevande, a media o lunga conservazione, è in continua crescita in tutti i Paesi industrializzati, ma anche in quelli in via di sviluppo, soprattutto perché essi hanno qualità controllata e prezzi contenuti, e sono pratici e variegati, pertanto idonei ed utili sia in contesti in cui non vi sia tempo, possibilità o convenienza a dedicarsi anche all'attività di cucina (ad es. soggetti che lavorano), sia quando si voglia o sia necessario alimentarsi in modo controllato (ad es. soggetti che applicano una alimentazione biologica, vegetariana, energetica, vitaminica, proteica, anallergenica, etc.), oppure quando sia necessario soddisfare le esigenze alimentari di numerose persone in tempi ristretti o differiti e/o con strutture e organizzazione limitate, e/o a costi preventivamente noti (ad es. mense aziendali o scolastiche, ospedali, caserme, luoghi di ristoro pubblici in aeroporti, stazioni ferroviarie, etc.), oppure ancora in luoghi diversi anche molto distanti e/o serviti da differenti sistemi di distribuzione e vendita (GDO, e-Commerce, Retail, etc.).

Le tipologie oggi più diffuse di prodotti alimentari o piatti pronti sono sostanzialmente riconducibili alle seguenti: a) prodotti o piatti pronti contenenti prodotti freschi oppure appena cucinati, posti in medio-grandi contenitori metallici e refrigerati o riscaldati, da consumarsi preferibilmente in giornata (per ristoranti, gastronomie, mense aziendali o scolastiche, ospedali, caserme, etc.); b) prodotti o piatti pronti contenenti prodotti freschi, cucinati, cotti o pastorizzati, confezionati con tecnica MAP in imballaggi flessibili, generalmente monoporzione, in polimeri termoplastici multistrato, da conservarsi a temperatura refrigerata e consumarsi al massimo entro 30 giorni (per famiglie, singles, lavoratori, GDO, e-Commerce, Retail, etc.); c) gli stessi, ma confezionati sotto vuoto VP e conservati e consumati nello stesso modo; d) i medesimi, ma confezionati in normale atmosfera e surgelati, da conservarsi con la catena del freddo e consumarsi al massimo entro 1 anno (per famiglie, singles, GDO, e-Commerce); e) prodotti o piatti pronti contenenti prodotti liquidi, pastosi, polposi o cremosi, con o senza pezzi solidi in sospensione, cucinati e confezionati in scatole metalliche o imballaggi flessibili multistrato in materiali polimerici, carta e metallo e poi sterilizzati in autoclave; f) gli stessi, ma pre-steril izzati e confezionati asetticamente in imballaggi flessibili polimerici multistrato o misti con carta e alluminio; entrambi questi ultimi due tipi conservabili a temperatura ambiente e consumabili entro 1 o 2 anni (per famiglie, singles, lavoratori, viaggiatori, GDO, e-Commerce, Retail, Corpi militari in operazione, etc.).

Ognuna di dette tipologie presenta vantaggi e svantaggi: -quelli freschi oppure appena cucinati presentano ottimi caratteri organolettici, ma se non consumati subito o entro poche ore dalla preparazione si degradano e possono anche diventare pericolosi per la salute del consumatore, in particolare se contenenti prodotti a pH>4,5; -quelli in MAP a temperatura refrigerata conservano abbastanza bene i caratteri organolettici e qualitativi, fino ad un massimo di 30 giorni dal confezionamento, ma occupano spazi considerevoli nel refrigeratore; -quelli in VP a temperatura refrigerata si addicono solo a prodotti di per sé abbastanza stabili sul piano microbiologico ma facilmente ossidabili; -quelli surgelati hanno una shelf life fino ad un anno, ma richiedono un'efficiente catena del freddo, presentano ridotta consistenza fisico-strutturale e rilascio di liquidi per effetto della degradazione della struttura ad opera dei cristalli di ghiaccio più o meno grandi che si formano a livello extra ed intracellulare durante la fase di surgelazione, e dopo 4-5 mesi dal confezionamento, anche se sottoposti inizialmente ad inattivazione enzimatica, presentano evidenti segni di decadenza qualitativa ed organolettica dovuta alla parziale ripresa dell'attività degli enzimi; -quelli in scatola metallica o imballaggio flessibile multistrato post-sterilizzati in autoclave, pur essendo stabili sul piano microbiologico e abbastanza sotto il profilo enzimatico, presentano fin dall'origine caratteri organolettici differenti da quelli dei prodotti appena cucinati, e ciò a causa o del trattamento termico lungo ed intenso o/o dell'attività chimico-ossidativa in particolare nello spazio di testa e in prossimità della guarnizione di tenuta; lo stesso vale per quelli pre-sterilizzati e confezionati asetticamente, in particolare in prossimità delle saldature e delle pieghe.

Queste ultime due tipologie, inoltre, pur con i limiti qualitativi già evidenziati, si addicono solo per prodotti liquidi, con o senza pezzi solidi in sospensione (ad es. latte, panna, succhi di frutta, succo di pomodoro contenente pezzi di polpa di pomodoro, brodi contenenti pezzetti di verdure e/o carne), e per quelli solidi con liquido di governo (ad es. legumi in scatola, frutta sciroppata, pelati di pomodoro) ma non per quelli senza liquido di governo, cioè esclusivamente solidi (ad es. spaghetti al pomodoro, bistecche di carne, patate arrosto, etc.).

Ovviamente si tratta di prodotti solidi umidi cioè aventi acqua libera aw>0,6 (ad es. latte, panna, succhi e puree di frutta, composte, confetture, etc.), e non invece di solidi pressoché anidri cioè con aw<0,6 (es. cioccolato, caramelle, creme anidre, biscotti, pop corn, potato chips, etc.) nel qual caso l'attività dell'acqua o talmente limitata da rendere impossibile ogni sviluppo biologico e quindi non necessario, ai fini della stabilità microbiologica, alcun trattamento termico di pastorizzazione o sterilizzazione.

Tutte le suddette tecniche, inoltre, hanno in comune che gli imballaggi primari in esse maggiormente utilizzati sono dannosi per la salute del consumatore e dell'ambiente, e non sono adatti ad essere utilizzati direttamente in tavola, ad essere riutilizzati, ed in alcuni casi sono anche difficilmente o non economicamente riciclabili.

Ad oggi, infatti, e a partire dagli anni '60-'70 dello scorso secolo, per i prodotti alimentari, bevande ed affini (cosmetici, farmaci, detergenti, etc.), si fa largo uso di imballaggi primari realizzati in materiale polimerico, e precisamente con polimeri termoplastici quali polietilene PE, polipropilene PP, polietilentereftalato PET, acido polilattico PLA, polistirene PS espanso o non, polivinilcloruro PVC, poliammide PA, etc., oppure in metallo, quale banda stagnata o alluminio, anche se le loro caratteristiche non sono ottimali per la salute del consumatore e la conservazione dell'ambiente. Finora, infatti, è prevalso il fatto che detti imballaggi siano leggeri, pratici, pressoché infrangibili, trasparenti ed economici, ciò che li rende graditi alla GDO e ai consumatori meno attenti.

Per gli stessi motivi, quelli in metallo, il cui uso per alimenti conservati è iniziato a scopi militari negli anni '40 del secolo scorso estendendosi subito dopo anche a quelli civili, e pure essi nocivi per la salute del consumatore, ed inoltre non trasparenti, più pesanti e meno pratici di quelli in materiali polimerici, salvo alcune eccezioni (conserve di pomodoro o tonno in scatola, birra in lattina, etc.) hanno lasciato il passo a questi ultimi.

Gli imballaggi in vetro, porcellana o altra ceramica, invece, pur essendo utilizzati fin da epoca antica, in generale non sono stati finora impiegati per le migliori caratteristiche di detti materiali ai fini della salute del consumatore e dell'ambiente, bensì piuttosto per l'immagine di pregio che gli stessi conferiscono alla confezione, cosicché sono relegati a comparti ed applicazioni di nicchia.

In comune, gli imballaggi realizzati in polimeri termoplastici hanno che quasi tutti sono derivati dal petrolio e quindi sono di natura organica o abiotica, ed inoltre che sono flessibili, leggeri, pressoché infrangibili, termosaldabili, quasi sempre trasparenti e di basso costo, ma presentano migrazioni o cessioni verso il prodotto più o meno elevate e nocive per la salute del consumatore, non resistono ad elevata pressione interna e al vuoto, non possono assumere stabilmente forma geometrica predefinita e non sono resistenti a medie o alte temperature: il PVC, infatti, è potenzialmente molto pericoloso perché rilascia al prodotto, specialmente se ricco di grassi, ftalati che sono solventi ad effetto plastificante e che anche in piccolissime quantità interferiscono sul sistema endocrino umano e danneggiano fegato e reni, il PS è pericoloso perché contiene stirene che è un idrocarburo aromatico che pure interferisce sul sistema endocrino, il PLA, interessante per l'origine vegetale dei suoi componenti e la caratteristica biodegradabilità, non può essere utilizzato a temperature superiori a 65°C per qualche secondo, il PET al massimo a 50°C per 15 minuti e non alla luce solare diretta, altrimenti rilascia al prodotto sostanze nocive tra cui acetaldeide, antimonio, cobalto, coloranti e glicole etilenico (Ashby. Migration from polyethylenterephta late under all conditions of use. Food Additives and Contaminans, 1988, 5.

Suppl. n.l. 485-492) e Bis (2-etilsil) ftalato DEHP (Balafas, Shaw, Whitfield. Phtalate and adipate esters in australian packaging materials, Foos CHEMISTRY, 1999, 65, 279-287), di nuovo acetaldeide AA, sostanza mutogena in vitro, dimetiltereftalato DMT e acido tereftalico TPA, sostanze genotossiche in vivo (Evandri, Tucci, Bolle. Toxicological evaluation of commercial minerai water bottled in polyethylenterephthalate: a cytogenetic approach with Allium cepa. Food Additives and Contaminans, 2000, 17(12), 1037-1045), e pertanto non solo non sono pastorizzabili per via termica (65°C per almeno 20 minuti, oppure 75-85°C per almeno 3 minuti), ma non possono neppure rimanere a contatto a lungo con il prodotto o essere esposti per lunghi periodi alla luce diretta del sole; il PE può essere assoggettato al massimo a 60-70°C e il PP al massimo a 120°C, per qualche minuto e senza carico, cosicché non sono sterilizzabili per via termica (121°C per almeno 20 minuti, oppure 142 °C per almeno 4 secondi) bensì solo per via chimica, ad es. con acqua ossigenata, acido peracetico, oxonia, etc., a temperatura ridotta e per tempi ristretti perché tali polimeri sono altamente ossidabili, effettuando poi comunque la completa rimozione di detti agenti prima dell'immissione del prodotto affinché non avvengano contaminazioni o ossidazioni, il che è anche fonte di rischi nell'ambiente di lavoro e pure ha un considerevole impatto sull'ambiente esterno.

Ogni polimero termoplastico o metallo, inoltre, presenta caratteristiche tali da renderlo idoneo o meno all'uso per bevande o alimenti, o per alcuni di essi, oppure da soddisfare alcune loro esigenze e non altre, cosicché, per risultare compatibile ed utile, generalmente viene accoppiato ad altri materiali aventi caratteristiche diverse, ottenendo un materiale composto di caratteristiche migliori dei singoli componenti. Si tratta degli imballaggi in materiale c.d. accoppiato o multistrato, che per effetto delle maggiori prestazioni (ve ne sono di numerosi tipi, con caratteristiche interne ed applicative differenti) si sono molto diffusi.

Ad esempio, gli imballaggi metallici in banda stagnata o alluminio resistono alle temperature di sterilizzazione, alla pressione interna e al vuoto, ma presentano migrazioni di ioni metallici al prodotto, specialmente se questo è umido, acido e contiene sali, e detti ioni sono altamente pericolosi per la salute del consumatore, essendo cancerogeni, cosicché la superficie destinata a venire in contatto con il prodotto viene trattata in vario modo o rivestita con vernici di varia natura che mitigano tale effetto, creandone tuttavia altri pure pericolosi. I rivestimenti interni delle lattine e scatole, infatti, sono realizzati con resine viniliche termoplastiche (organosol) a base di PVC e ftalati della cui migrabilità nel prodotto e pericolosità per la salute umana già si è accennato, oppure con resine fenoliche termoindurenti (resoli o novolacche) che sono prodotti della polimerizzazione formaldeide+fenolo, altrettanto nocive, o epossidiche o epossi-fenol iche, contenenti sostanze indurenti quali bisfenolo A (BPA), che è considerato fra gli interferenti endocrini più pericolosi, soprattutto per la sviluppo sessuale maschile, e/o formaldeide, che è cancerogena e genotossica, e melammina, che può causare danni renali e alle vie urinarie, oppure ancora con resine poliestere ottenute da monomeri diversi (anidride ftalica, anidride maleica, acido fumarico, glicole etilenico) e integrate con oli vegetali e pigmenti, pure molto pericolose. Anche le capsule in metallo per la chiusura ermetica di contenitori in vetro o ceramica sono pericolose, perché hanno l'elemento di tenuta realizzato con un mastice di PVC ammorbidito e plastificato con ftalati, quindi ancora più nocivo.

Gli imballaggi in PE o PP, invece, salvo che durante la termosaldatura e per effetto della stessa, che è realizzata a temperatura di circa 180-200°C, sono ritenuti pressoché inerti nei confronti della maggior parte degli alimenti e delle bevande, anche se acidi o con sali, e sono scarsamente permeabili all'acqua, ma sono permeabili all'ossigeno, alla CO2, agli oli, all'alcool e alle sostanze aromatiche (in misura lievemente minore il PET), ragion per cui in generale vengono utilizzati in combinazione multistrato, interponendo ad essi, con opportuni adesivi, altri materiali meno permeabili (ad es., PA, PVDC, EVOH, oppure alluminio laminato a freddo), che, invece, non sono idonei al contatto diretto con alimenti o bevande, migliorando così alcune caratteristiche (ad es. effetto barriera ai gas e vapore) e peggiorandone altre (ad es. impossibilità di riscaldamento del prodotto con forni a microonde o radiofrequenza, nel caso di utilizzo di uno strato di alluminio; riduzione delle proprietà barriera dell'EVOH nel caso di umidità relativa elevata, e quindi impossibilità o non convenienza ad effettuare trattamenti dell'imballaggio con vapore o acqua).

Un imballaggio multistrato che si è molto diffuso, è quello il cui materiale è composto, in estrema sintesi, al centro da uno strato di carta ed eventualmente anche uno di alluminio, e, su ciascun lato, da uno strato di polietilene o polipropilene, oltre i relativi adesivi. Tuttavia, fra tutti i materiali per imballaggi, è tra quelli più difficilmente riciclabili, in quanto la separazione dei vari strati al fine del riciclo è problematica e costosa, con un considerevole impatto negativo sull'ambiente.

Anche gli strati dei materiali multistrato in cui non vi è carta o alluminio sono difficilmente separabili, ma se sono fra loro compatibili per dare luogo mediante il riciclo ad altri materiali utilizzabili, la loro separazione può essere evitata, e quindi il riciclo stesso è facilitato.

In aggiunta a detta problematica, è di recente approvazione la Direttiva UE 2019/904 sulla riduzione dell'incidenza di determinati prodotti di plastica sull'ambiente, meglio conosciuta come direttiva SUP (Single Use Plastics), che mira ad imporre divieti o limitazioni all'uso e alla vendita di alcuni articoli monouso in plastica. Ad oggi, gli articoli messi al bando sono: bastoncini cotonati, posate (forchette, coltelli, cucchiai, bacchette), piatti, cannucce; agitatori per bevande; aste da attaccare a sostegno dei palloncini.

Vietati anche gli imballaggi per alimenti in polistirene espanso, quali scatole con o senza coperchio destinati al consumo immediato, sul posto o da asporto, generalmente consumati direttamente nel contenitore e pronti per il consumo senza ulteriore preparazione, per esempio cottura, bollitura o riscaldamento, compresi i contenitori per alimenti tipo fast food o per altri pasti pronti per il consumo immediato; contenitori per bevande in polistirene espanso e relativi tappi e coperchi; tazze per bevande in polistirene espanso e relativi tappi e coperchi.

La Direttiva fissa inoltre target di raccolta e riciclo più restrittivi per le bottiglie, rispetto ad altri imballaggi in plastica: i paesi membri dovranno raccogliere il 90% di quanto immesso al consumo entro il 2029 (il 77% entro il 2025), mentre a partire dal 2025, le bottiglie in PET dovranno contenere un minimo del 25% di materiale riciclato, percentuale che salirà al 30% nel 2030.

E in base alla medesima Direttiva, le confezioni per bevande in plastica devono inoltre avere tappi e coperchi solidali con il contenitore.

A seguito di detto quadro nefasto per il mondo del packaging e imballaggi in materiali polimerici e misti con carta e/o alluminio, oppure in metallo, appare corretto prevedere a breve un forte incremento dell'utilizzo di imballaggi in vetro, oppure in materiale ceramico.

L'attività di ricerca del richiedente, pertanto, si è focalizzata su imballaggi e parti di imballaggi in questi materiali, e su metodi, apparati ed impianti per il loro utilizzo, risultante in innovazioni, oggetto anche di separate domande di brevetto per invenzione industriale, in grado di utilizzare al meglio le caratteristiche positive e mitigarne le altre, e di conferire agli stessi maggiore utilità.

Sul piano salutistico ed ambientale, per i prodotti alimentari, bevande ed affini, non vi è materiale da imballaggio migliore del vetro. Questo, infatti, essendo composto da vetrificanti (di solito sabbia silicea, cioè diossido di silicio SiO2, in ragione di circa il 70%, che fonde a 1600°C), fondenti (di solito soda sotto forma di carbonato di sodio Na2CO3 o potassa sotto forma di carbonato di potassio K2CO3, e rottami di vetro, in ragione del 25-30%, che abbassano la temperatura di fusione a circa 1000-1100°C) ed eventuali stabilizzanti (di solito CaO, MgO, BaO, Al2O3, che servono a rendere insolubile il vetro in acqua), ha natura esclusivamente inorganica, è assolutamente inerte nei confronti del prodotto e non presenta migrazioni o cessioni verso lo stesso, ha elevate caratteristiche meccaniche, assume stabilmente qualsiasi forma geometrica predefinita, è resistente alla pressione interna e al vuoto, può essere utilizzato diverse volte e si lava facilmente, può essere messo sia nel forno a convezione e/o irraggiamento che in quello a microonde o radiofrequenza, è pastorizzabile per via termica o ad elevata pressione, e sterilizzabile ad alta temperatura senza quindi dover usare prodotti chimici, realizza una barriera assoluta di tipo microbiologico, fisico e chimico tra il prodotto contenuto nell'imballaggio e l'ambiente esterno, è facilmente, completamente ed economicamente riciclabile, ha costo contenuto.

Va però mitigata la sua fragilità e il maggior peso rispetto ai polimeri termoplastici o ai materiali misti, oppure ai metalli, e la sua trasparenza.

Quest'ultima, se da una parte costituisce un vantaggio perché rende l'imballaggio di vetro ricco ed elegante e il prodotto contenuto visibile al consumatore, dall'altra è il contrario in quanto la luce che penetra dall'esterno danneggia la qualità del prodotto.

Il vetro è attualmente apprezzato principalmente per la sua immagine di ricchezza e per la robustezza o trasparenza, cosicché di fatto, quale imballaggio primario, nel settore degli alimenti e delle bevande viene utilizzato solo per specifici prodotti a prezzo elevato (bottiglie di vino o birra, bottiglie di acqua minerale premium, bottiglie olio di oliva, vasetti di conserve). Solo nel settore dei profumi viene utilizzato anche per la sua impermeabilità alle essenze aromatiche, e solo nel settore farmaceutico, ma esclusivamente per specifici prodotti, viene utilizzato per la sua inerzia chimica e proprietà barriera (iniettabili e alcuni altri preparati liquidi).

I recipienti in materiali polimerici o vetro attualmente in commercio, per la loro chiusura richiedono l'impiego di tappi in sughero o materiali polimerici ad immissione assiale e tenuta radiale a compressione o a labbro sulla superficie laterale interna del bordo dell'apertura del recipiente (bottiglie vino tradizionali), o di coperchi in vetro o plastica ad immissione assiale e guarnizione in materiali polimerici o elastomeri con tenuta assiale a compressione (vasi houseware per conserve), o di tappi metallici a immissione assiale e guarnizione in materiali polimerici a tenuta assiale a compressione (bottiglie acqua o vino con tappi corona), oppure ancora di capsule metalliche ad avvitamento (vasetti o bottiglie con chiusura a vite del tipo Twist Off o altri) con tenuta assiale a compressione realizzata, come detto, con mastice in PVC plastificato mediante solventi (ftalati), ad es. in PLASTISOL, e più recentemente, a seguito della domanda di brevetto WIPO PCT n. WO2012 152329A1 del 11.05.2011, in elastomero termoplastico denominato TPE, che è un compound di elastomeri a base di stirene (SBS, SEBS, poliolefina (TPO) e gomma reticolata (TPV).

Tali materiali di tenuta sono generalmente preferiti agli elastomeri termoindurenti (ad es. gomma nitrilica NBR, gomma siliconica VMQ), perché, a differenza di questi, presentano minore permeabilità ai gas e in particolare all'ossigeno e al vapore, e quindi preservano meglio il prodotto contenuto nell'imballaggio dall'ossidazione ad opera dell'ossigeno permeato dall'aria esterna e dalle migrazioni di umidità.

Ma il primo è altamente pericoloso per la salute del consumatore perché trasferisce al prodotto detti solventi che notoriamente interagiscono con il sistema endocrino umano, mentre il secondo resiste solo fino alla temperatura di pastorizzazione e pertanto non è idoneo per imballaggi di prodotti alimentari e bevande che devono essere sterilizzati per via termica.

Questi, come noto, sono i prodotti con pH>4,5, e costituiscono la maggior parte degli alimenti e delle bevande; solo la frutta (e non tutta), infatti, ha pH inferiore o uguale.

Anche il pomodoro, con l'avvento negli ultimi 40 anni delle varietà a raccolta meccanica, ha generalmente pH superiore, motivo per cui, per non doversi operare, ai fini della sua conservazione nel tempo, la più onerosa sterilizzazione, limitandosi quindi alla sola pastorizzazione, industrialmente si usa acidificarlo prima di quest'ultimo trattamento, generalmente con acido citrico.

Le bevande e gli alimenti contenenti alcool o CO2, oppure altri agenti chimici batteriostatici (sorbato di potassio, etc.), invece, anche se aventi pH>4,5, non richiedono la pastorizzazione o la sterilizzazione degli imballaggi primari e quindi delle bottiglie, vasetti, capsule, tappi, contenitori e guarnizioni con cui devono essere confezionati, perché detti agenti chimici agiscono non solo nei confronti della flora microbica del prodotto contenuto, bensì anche di quella dell'imballaggio, ma necessitano comunque che questo conservi dette sostanze e quindi che abbia quantomeno proprietà barriera.

Inoltre, la quasi totalità dei tappi, coperchi e capsule attuali non possono essere riutilizzati, perché dopo il primo utilizzo, venendo deformata plasticamente la guarnizione in tale frangente, non offrono garanzia di tenuta ermetica, al punto che il prodotto di una consistente percentuale di imballaggi non si conserverebbe.

Ed infine, gli stessi presentano il problema, non piccolo per il consumatore, di essere difficilmente rimuovibili manualmente quando l'imballaggio è sotto vuoto, condizione questa che si realizza sempre quando il prodotto è invasato caldo o con vapore nello spazio di testa, per effetto del raffreddamento e/o condensazione in detto spazio, se vi è tenuta ermetica. Problema di importanza fondamentale è la difficoltà tecnica e tecnologica di riscaldare uniformemente prodotti esclusivamente solidi, oppure, ma in misura minore, liquidi con pezzi solidi in sospensione, al fine di effettuare su di essi i trattamenti termici di inattivazione enzimatica, pastorizzazione o sterilizzazione microbica che consentano la loro conservazione nel tempo a temperatura refrigerata o ambiente.

Il modo con cui un prodotto esclusivamente solido possa essere rapidamente e uniformemente riscaldato, in tutte le sue particelle, anche quelle al cuore, e raggiungere nel più breve tempo e poi mantenere per il tempo necessario la temperatura necessaria all'inattivazione enzimatica, pastorizzazione o sterilizzazione, e così raggiungere la stabilità chimica e microbiologica, senza inficiarne la qualità ed in particolare anche quella organolettica, non è infatti ancora noto.

Per tale motivo, finora non è stato possibile produrre industriai mente, prodotti alimentari solidi o piatti pronti contenenti prodotti alimentari solidi di qualità, a media o lunga conservazione a temperatura ambiente.

I pochi attualmente sul mercato, infatti, sono tutti confezionati in imballaggi metallici e post-sterilizzati in autoclave a temperature superiori a 121 °C per tempi lunghissimi, tali da rendere pressoché uniforme la distribuzione della temperatura in tutte le particelle, cosicché la qualità risultante, ed in particolare quella organolettica, è decisamente bassa.

Se il prodotto è liquido, il problema è limitato o non esiste in quanto il trasferimento del calore necessario al riscaldamento può avvenire o per convezione tramite superficie di scambio termico interposta tra vapore vivo o acqua calda di riscaldamento e prodotto (sistema indiretto), oppure mediante iniezione o infusione e immediata condensazione di vapore vivo nel prodotto stesso (sistema diretto); in entrambi i casi le particelle del prodotto sono in continuo movimento, cosicché avviene il continuo ricambio delle stesse a contatto della superficie o del flusso riscaldante e di conseguenza la loro temperatura risulta sufficientemente uniforme, ciò che consente di ottenere la sterilità del prodotto in tempi rapidi. Su tali principi, ad es., si basano rispettivamente i pastorizzatori o sterilizzatori indiretti a piastre o tubo in tubo, e quelli diretti ad u perizzazione, entrambi molto efficienti e pertanto diffusi nell'industria alimentare, delle bevande, farmaceutica, etc.. Nei primi (sistemi indiretti) il movimento e ricambio delle particelle del prodotto è provocato per via idraulica o meccanica, cioè mediante alte velocità di flusso, oppure agitatori, o rotori a pale striscianti o centrifughi, etc., mentre nei secondi (sistemi diretti) è ottenuto per via fluidica, cioè iniettando il vapore a media pressione nel flusso di prodotto, dove si disperde finemente per espansione in nuclei condensanti (sistema diretto ad iniezione), oppure infondendo il vapore a pressione un poco minore nel flusso di prodotto ridotto a strato sottile o goccioline. I tempi rapidi di trattamento consentono di ottenere prodotti di buona qualità, anche se le temperature sono più elevate di quelle tipiche della sterilizzazione in autoclave.

I problemi, invece, sorgono quando nel prodotto liquido vi sono pezzi solidi in sospensione. All'interno dei pezzi, infatti, le particelle sono pressoché immobili, pertanto non possono essere soggette a continuo e veloce ricambio con altre già riscaldate perché andate a contatto con la superficie di scambio o con nuclei condensanti di vapore, e ciò produce inevitabilmente gradienti termici nei vari strati e particelle, quindi differenze di temperatura tra superficie esterna dei pezzi e loro cuore, e di conseguenza aumenta il rischio che il prodotto non risulti sterilizzato e quindi che non si conservi. Per ridurre tale rischio, tali prodotti vengono trattati più intensamente, cioè sottoposti a temperature e/o a tempi di sterilizzazione più elevati, cosicché anche le particelle più interne possano raggiungere lo stato di sterilità commerciale: così facendo, tuttavia, le particelle più in superficie risultano sovraesposte alla temperatura e la qualità media del prodotto danneggiata. Ad es. il processo di sterilizzazione e raffreddamento in autoclave di confezioni ermetiche di pisello in liquido di governo aventi peso netto complessivo 380 gr, di cui 230 gr di pisello (peso sgocciolato) e 150 gr di acqua, sale e zucchero, in imballaggio primario parallelepipedo flessibile multistrato formato essenzialmente da PP-CARTA-AL-PP, richiede complessivamente poco meno di 3 ore, di cui oltre 1 ora solo per il riscaldamento, con il risultato che al termine il pisello è differente, sia sul piano sensoriale che della consistenza strutturale, rispetto a quello di partenza. Il metodo, pertanto, può essere utilizzato esclusivamente per prodotti poco termodegradabli o di scarso pregio qualitativo. Per cercare di risolvere il problema del gradiente di temperatura nei prodotti liquidi contenti pezzi, sono stati proposti differenti metodi, ma tutti sono risultati insoddisfacenti in quanto pure con essi si verifica tale problema.

Uno di questi è il riscaldamento ohmico OH ( Ohmic Heating), che è dovuto all'effetto Joule di trasformazione di una parte dell'energia elettrica in termica quando si fa passare un flusso di corrente elettrica in un prodotto che presenta resistenza elettrica al passaggio. Concettualmente il sistema è interessante, perché consente di riscaldare anche le particelle più interne in quanto la corrente elettrica attraversa anche queste, e quindi di superare il limite della propagazione del calore dalla superficie esterna dei pezzi tipico dei metodi termici. Sennonché la resistività (resistenza elettrica per unità di lunghezza e per unità di sezione) ha valore differente nei pezzi rispetto al liquido circostante, e così pure all'interno dei singoli pezzi se non omogenei, e pertanto anche l'effetto termico risultante dal passaggio di corrente è differente. Il sistema, quindi, ha avuto solo poche applicazioni industriali, di cui nessuna su prodotti esclusivamente solidi. In questi, infatti, oltre a quanto sopra, a causa della irregolare e variegata loro forma geometrica e quindi della differente lunghezza dei singoli circuiti, la resistenza elettrica risulterebbe ulteriormente diversa da zona a zona, motivo per cui il passaggio di corrente si concentrerebbe nei percorsi a minore resistenza e in questi si realizzerebbe il maggior effetto riscaldante, con formazione di temperature localmente diverse.

Altro sistema, per motivi analoghi altrettanto interessante, è il riscaldamento dielettrico DH ( Dielectric Heating), dovuto all'effetto di polarizzazione delle molecole che compongono il prodotto, quando questo è polare e viene sottoposto ad un campo elettromagnetico esterno: i dipoli elettrici, siano essi permanenti o indotti dal campo, si dispongono secondo il verso del campo applicato. Se il campo è oscillante, viene indotto un effetto vibro-rotazionale delle molecole, in particolare di quelle dipolari come l'acqua, e di quelle spaziali; infatti ad ogni inversione della polarità del campo esterno i dipoli sono costretti ad un'oscillazione per riallinearsi al campo stesso e quindi questi oscillano alla stessa frequenza del campo applicato. L'attrito intermolecolare dovuto a tale frequente oscillazione genera calore, che si traduce in riscaldamento del corpo. Le frequenze ammesse e normalmente applicate sono 2,4 GHz, e allora si tratta di riscaldamento a microonde MW, oppure di 27 kHz nel caso di riscaldamento a radiofrequenza RF.

A differenza delle vibrazioni meccaniche e dei suoni, che sono onde elastiche e pertanto si propagano grazie alle proprietà elastiche del mezzo in cui hanno origine e quindi non si possono diffondere nel vuoto e non riescono a penetrare in profondità un prodotto, le microonde e le onde radio, che come detto sono invece onde elettromagnetiche, si diffondono perfettamente in linea retta all'infinito nel vuoto trasportando energia, mentre nell'atmosfera terrestre sono soggette ad attenuazione (riflessione, rifrazione, diffrazione) e a dissipazione dell'energia trasportata in ragione del quadrato della distanza. Esse, inoltre, penetrano negli usuali alimenti solidi fino alla profondità di 2,5-3 cm (spessore di penetrazione), il che significa che se tutta la superficie del prodotto è esposta a dette onde, lo stesso viene riscaldato in tutte le sue particelle fino al cuore, se il suo spessore geometrico non supera 5-6 cm. Ma come si è visto, perché l'effetto riscaldante avvenga, il prodotto deve essere polare: tanto più è polare tanto maggiore è l'effetto riscaldante (a parità degli altri fattori). Il grado di polarità di una sostanza è data dalla sua costante dielettrica: uno dei prodotti maggiormente polari è l'acqua, e pertanto, dato che questa è presente in quantità maggiore o minore in tutti i cibi (salvo quelli secchi) e bevande, questi sono tutti in misura maggior e o minore riscaldabili a microonde o a radiofrequenza. In particolare, sono riscaldabili anche i prodotti alimentari esclusivamente solidi purché siano umidi, cioè contengano acqua, o altra sostanza polare (ad es. spaghetti al pomodoro o bistecche di carne).

Sennonché, anche nel caso di riscaldamento a microonde o a radiofrequenza si formano gradienti di temperatura, e ciò principalmente per il fatto che in generale i cibi non sono omogenei e le differenti particelle che li compongono non hanno lo stesso comportamento dielettrico (ad es. una bistecca di carne, oltre alle parti magre, può contenere parti grasse e parti ossee che hanno costante dielettrica diversa). Pur con detto limite, comunque, il riscaldamento dielettrico può essere e viene usualmente applicato, oltre cha ai prodotti liquidi, anche ai prodotti alimentari liquidi contenenti pezzi solidi in sospensione o prodotti esclusivamente solidi.

SCOPI DELLA PRESENTE INVENZIONE

È scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti e limiti predetti, mettendo a disposizione della tecnica un metodo ed apparato di pastorizzazione o sterilizzazione rapida ad alta temperatura UHT-ST di alimenti solidi, oppure liquidi o liquidi con pezzi, o di bevande, ed affini, e di confezionamento asettico in atmosfera modificata MAP sterilizzata, che consenta di ottenere prodotti finali di elevata qualità e in cui, durante l'intero ciclo di breve durata nel caso di pastorizzazione e appena maggiore nel caso di sterilizzazione, si svolgano in sequenza le seguenti fasi e operazioni: a) il pre-riscaldamento fino a circa 70-75°C del prodotto posto in un imballaggio primario rigido composto da un contenitore, da un coperchio e da una guarnizione, chiudibile a tenuta ermetica e a barriera, ma non ancora chiuso, quindi aperto o socchiuso, mediante transito e stazionamento degli stessi in un pre-riscaldatore a tunnel ad aria calda ventilata o a vapore, a pressione atmosferica; b) la rapida disaerazione termo fisica del prodotto pre-riscaldato e pre-cotto e deM'ambiente circostante, mediante espansione e conseguente flash evaporativo a pressione controllata subatmosferica, dopo aver immesso lo stesso e l'imballaggio primario aperto o socchiuso che lo contiene in una cavità ermeticamente chiudibile e dotata di barriera microbiologica a vapore vivo, e averla chiusa. In questa fase la temperatura del prodotto scende mediamente a 60-65°C; c) il rapido riscaldamento del prodotto e dell'imballaggio primario aperto che lo contiene all'interno della suddetta cavità ermeticamente chiusa, fino al raggiungimento della temperatura necessaria alla pastorizzazione o alla sterilizzazione UHT-ST, ad es. rispettivamente 90°C e 142°C, sufficientemente uniforme per detti scopi in tutti gli strati e particelle del prodotto stesso, anche quelli più interni, mediante condensazione sulla superficie del medesimo e su quella dell'imballaggio di vapore saturo a media pressione controllata, immesso nella cavità dall'esterno (o generato all'interno della stessa), e la simultanea e sinergica azione all'interno della cavità medesima di microonde a potenza controllata agenti su tutti gli strati e particelle del prodotto, anche le più profonde, generate all'esterno della cavità con specifico apparato e diffuse all'interno della stessa mediante apposita antenna; d) la sosta in detta cavità ermeticamente chiusa e barrierata, a detta temperatura di pastorizzazione o di sterilizzazione e per un periodo di tempo settabile in funzione delle caratteristiche del prodotto; e) il rapido raffreddamento del prodotto così trattato, in tutti gli strati e particelle dello stesso, anche quelli più interni, mediante progressiva riduzione controllata della pressione assoluta entro la suddetta cavità ermeticamente chiusa fino ad un predeterminato valore di vuoto settabile in funzione del processo e del massimo salto termico istantaneo a cui è assoggettabile l'imballaggio, e quindi se nel caso in due o più steps consecutivi intervallati da un lasso di tempo; f) la rapida sostituzione dell'atmosfera esistente all'interno della cavità e quindi anche dell'imballaggio con altra, compensando il vuoto ivi esistente mediante l'introduzione di una predeterminata miscela di gas (N2 + CO2) in proporzione idonea secondo le caratteristiche del prodotto, sterilizzata mediante microfiltro sterilizzante, fino al raggiungimento di una predeterminata pressione assoluta finale; g) la rapida chiusura a tenuta ermetica e barriera dell'imballaggio contenente il prodotto così trattati, all'interno di detta cavità ermeticamente chiusa, mediante azione meccanica di innesto assiale del coperchio e della guarnizione sull'apertura del contenitore fino alla posizione di chiusura ermetica; h) ed infine, il postraffreddamento ad aria o acqua a pressione ambiente della confezione ermeticamente chiusa così ottenuta, fino a temperatura finale voluta, dopo aver aperto la cavità, estratto dalla stessa la confezione e posto questa in un raffreddatore di tale tipo; tale imballaggio rigido essendo realizzato preferibilmente in vetro o materiale ceramico e gomma siliconica o altro elastomero per alimenti, salubre per il consumatore e rispettoso dell'ambiente, pertanto totalmente privo in tutti i suoi componenti di parti in materiale polimerico, metallo (salvo che all'interno della guarnizione) o agenti chimici, comunque non a contatto diretto del prodotto), e resistente alla temperatura di pastorizzazione o di sterilizzazione, agli sbalzi termici e alla pressione assoluta finale interna previsti; tale procedimento ed apparato operando nelle suddette fasi di pastorizzazione o sterilizzazione del prodotto e dell'imballaggio anche la pastorizzazione o la sterilizzazione della cavità e degli gli accessori in cui il prodotto e l'imballaggio vengono trattati, e tale stato permanendo fino all'apertura della cavità stessa per l'estrazione dell'imballaggio ermeticamente chiuso; tale procedimento ed apparato operando al termine delle operazioni produttive, o dopo un predeterminato numero di cicli, il lavaggio automatico della cavità e degli accessori mediante sistema centralizzato CIP.

E' anche scopo della presente invenzione mettere a disposizione della tecnica un metodo ed apparato che consente di produrre industrialmente piatti pronti contenenti prodotti alimentari solidi di elevata qualità, anche organolettica, a media o lunga conservazione a temperatura ambiente, rispettosi della salute del consumatore e dell'ambiente.

E' pure scopo della presente invenzione mettere a disposizione della tecnica un sistema integrato macchi nacontenitore e relativo processo, in grado di produrre industrialmente in modo semplice, sicuro, funzionale, rispettoso dell'ambiente ed economico, prodotti alimentari, piatti pronti e bevande a media e lunga conservazione a temperatura ambiente, di qualità superiore a quella ottenibile con i sistemi attualmente conosciuti ed utilizzati, e rispettosi della salute del consumatore e deM'ambiente.

In aggiunta, tra gli scopi del trovato è anche quello di operare nell'ambito di una soluzione relativamente semplice, facilmente realizzabile ed utilizzabile, molto razionale e dal costo di investimento ed operativo relativamente contenuto, che racchiuda in sé sia la funzione di pastorizzazione o sterilizzazione che quella di confezionamento asettico in atmosfera modificata.

Tali ed altri scopi sono raggiunti dalla macchina di cui trattasi, le cui caratteristiche sono riportante in una o più rivendicazioni indipendenti. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell'invenzione.

BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE

Benché la presente invenzione venga descritta nel seguito con riferimento alla forma di realizzazione mostrata nelle tavole di disegno qui allegate, la stessa non si limita a questa. La realizzazione descritta e rappresentata, infatti, è di aiuto a chiarire alcune caratteristiche relative alla presente invenzione, il cui scopo è definito dalle rivendicazioni.

Gli altri vantaggi, obiettivi e aspetti, nonché le forme di attuazione della presente invenzione, sono descritti nelle sezioni che seguono ed esposti nelle rivendicazioni, dove si fa riferimento alle seguenti tavole di disegno:

- le Figure 1, 1A e 2 illustrano un preferito imballaggio primario, utilizzabile con la macchina e il processo in accordo con l'invenzione,

- la Figura 2A illustra un dettaglio del coperchio, in particolare l'elemento di chiusura e la guarnizione,

- la Figura 2B illustra un dettaglio del contenitore, in particolare del bordo,

- le Figure 3, 3A e 4 illustrano sia nel complesso che in maggior dettaglio, una linea di trattamento per la pastorizzazione o sterilizzazione rapida ad alta temperatura di alimenti solidi, oppure liquidi o liquidi con pezzi, o di bevande, ed affini, e di confezionamento asettico in atmosfera modificata sterilizzata - la Figura 5 illustra un dettaglio dell'unità di presa/rilascio dell'imballaggio

- le Figure 6, 7, 8, 9, 10 e 11 illustrano vari dettagli e viste della zona di trattamento imballaggio, sua cavità di sterilizzazione e confezionamento

- le Figure 12, 12A, 12B e 12C illustrano le varie fasi operative del processo di trattamento in accordo con l'invenzione.

- la Figura 13 illustra una variante, semplificata in quanto ad apparato, in cui la chiusura e l'apertura della cavità di sterilizzazione e confezionamento è realizzata mediante pistone oleodinamico o pneumatico, anziché con sistema meccanico-pneumatico.

- la Figura 14 illustra una ulteriore variante, semplificata in quanto a processo ed apparato ed idonea per prodotti non particolarmente termosensibili, in cui all'interno della cavità, dopo la pastorizzazione o la sterilizzazione UHT-ST e la sosta termica, è realizzata un'espansione fino a pressione atmosferica, e pertanto mediante la stessa il prodotto viene raffreddato fino a circa 100°C e a tale temperatura viene ivi chiuso ermeticamente nell'imballaggio ( hot filling), mentre l'ulteriore raffreddamento viene effettuato nel raffreddatore finale ad aria o ad acqua.

- la Figura 15 illustra una variante, ancora più semplice in quanto a processo ed apparato ed idonea ad effettuare nella cavità il solo rapido riscaldamento e/o cottura del prodotto, oltre che il suo confezionamento ( heating & cooking).

Per motivi di chiarezza e semplicità espositiva, nella suddetta descrizione e tavole si omettono i particolari non strettamente necessari alla comprensione del processo e della macchina oggetto della presente domanda brevetto per invenzione industriale.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELLA INVENZIONE

DESCRIZIONE DELL'IMBALLAGGIO

Prima di descrivere in dettaglio il processo e la macchina nei loro componenti e modo di operare, si vuole brevemente riassumere un preferito imballaggio P primario in essi utilizzabile, imballaggio anch'esso come detto oggetto di richiesta di brevetto per invenzione industriale da parte del richiedente, precisando, tuttavia, che, benché non qui descritti, anche altri tipi di imballaggio P primario possono essere impiegati.

Con riferimento alle figure 1, 1A e 2, detto preferito imballaggio P è definito da un contenitore 1 ed un corpo di chiusura 2, entrambi in vetro, oppure in porcellana o altro materiale ceramico vetrificato in superficie, pertanto rigidi, ed è configurato per essere chiuso ermeticamente mediante una guarnizione 3 ad innesto assiale e tenuta bilaterale, in gomma siliconica o altro elastomero resistente alla temperatura e idoneo per alimenti, situata tra il contenitore 1 e il corpo di chiusura 2, preferibilmente vulcanizzata sull'elemento 15 del corpo di chiusura 2, oppure sul contenitore 1, oppure ancora meccanicamente ancorata sull'uno o sull'altro mediante una loro bordatura e quindi rimovibile; detta guarnizione 3, predisposta perimetralmente sul bordo esterno della faccia inferiore dell'elemento di chiusura 15 del corpo di chiusura 2 e configurata per fare tenuta sul bordo 7 dell'apertura del contenitore 1, è definita da due labbri 4 e 5 divisi da una scanalatura 6 atta a ricevere il bordo 7 dell'apertura 11 del contenitore 1; detti labbri e scanalatura essendo configurati "a sella", cosicché in fase e stato di chiusura dell'imballaggio ciascun labbro va a contatto diretto della corrispondente superficie di tenuta laterale esterna 8 o interna 9 del bordo 7 che invece è configurato "a cuneo" o "a schiena", premendo e coniugandosi perfettamente ad esse, in modo che si realizza così una duplice tenuta ermetica, una tra il labbro 4 e la superficie laterale 8 e una tra il labbro 5 e la superficie laterale 9; detti labbri, essendo pure dotati di fori, asole o altro tipo di passaggio 71 per vapore, aria calda, fumi e gas, funzionanti in tal senso quando il corpo di chiusura 2 e la guarnizione 3 sono semplicemente appoggiati sul bordo 7 dell'apertura 11 del contenitore 1 e quindi non in posizione di tenuta ermetica, e che, invece, non svolgono alcuna funzione e non inficiano la tenuta ermetica quando il suddetto corpo di chiusura e guarnizione sono innestati sul bordo dell'apertura del contenitore in posizione di chiusura ermetica; detto labbro 4 presentando alla estremità inferiore interna la bordatura 4d che in fase e stato di chiusura dell'imballaggio va ad ancorarsi sullo scalino 8d del bordo 7 dell'apertura, realizzando un efficace ritenuta assiale che assicura l'unione in solido ed ermeticità dei componenti 1, 2 e 3 dell'imballaggio; detta guarnizione 3 essendo provvista nella parte superiore della scanalatura 6 di una lamina sottile 12 impermeabile o pressoché impermeabile a gas e vapori di piccola dimensione molecolare (O2, N2, CO2, vapore, umidità, alcool, essenze aromatiche, etc.) in misura maggiore o minore permeabili attraverso la gomma con cui è realizzata la guarnizione stessa, preferibilmente di alluminio laminato a freddo o materiale polimerico, a forma "di ponte" a due spalline; tale lamina, quando il corpo di chiusura 2 e la guarnizione 3 sono innestati sul bordo 7 dell'apertura del contenitore 1 in posizione di chiusura ermetica, avendo le spalline 12c e 12b a diretto contatto con le parti superiori 8b e 9b delle superfici laterali di tenuta 8 e 9 del bordo 7 dell'apertura del contenitore 1 e la parte sospesa 12a a diretto contatto con la superficie inferiore 15a dell'elemento di chiusura 15, e realizzando così una duplice barriera al passaggio di vapore, O2, CO2, N2 e sostanze aromatiche, e quindi di preservazione del prodotto presente all'interno dell'imballaggio e della relativa atmosfera dall'ambiente esterno.

La gomma nitrilica alimentare, infatti, è ritenuta idonea al contatto con alimenti, ma resiste solo fino alle temperature di pastorizzazione, mentre la gomma siliconica è l'unico elastomero attualmente noto ad essere inerte nei confronti dei prodotti alimentari, delle bevande e simili, e che non presenta migrazioni o cessioni verso gli stessi, e resistente alle temperature di sterilizzazione. Esse, tuttavia, ed in particolare quella siliconica, presentano alta permeabilità a O2, CO2, N 2, vapore, alcool e sostanze aromatiche, e, di conseguenza, per ovviare a detto inconveniente, nella guarnizione di cui trattasi la gomma è accoppiata con una lamina sottile di alluminio laminato a freddo che, invece, è impermeabile o pressoché impermeabile a dette sostanze.

Dopo il trattamento e il confezionamento, l'imballaggio P può essere sigillato con la fascia perimetrale 17 o le clips 14, disposte tra il corpo di chiusura 2 e il contenitore 1.

Il labbro esterno 4 della suddetta guarnizione è dotato alla estremità inferiore di una o più linguette 18 agendo su una delle quali avviene l'easy opening dell'imballaggio, anche se sottovuoto.

DESCRIZIONE DEL PROCESSO E DELL'APPARATO

Nella figura 3 viene illustrato, complessivamente, un apparato corrispondente al ritrovato oggetto della presente domanda, e relativo alla preferita applicazione per produrre industrialmente piatti pronti a lunga conservazione a temperatura ambiente, contenenti prodotti solidi cucinati (es. spaghetti al pomodoro, bistecca di carne con patate arrosto, etc.). Detto apparato è composto dalla sezione A dove avviene la dosatura degli ingredienti e componenti del prodotto e il riempimento degli imballaggi, sezione B di pre-riscaldamento a pressione atmosferica di detti imballaggi e del prodotto in essi contenuto, sezione C di disareazione, pastorizzazione o sterilizzazione, raffreddamento evaporativo e confezionamento asettico in atmosfera modificata degli stessi) e sezione D di raffreddamento finale a pressione atmosferica.

Nella dettagliata descrizione che segue, tale preferita applicazione del ritrovato viene suddivisa nelle varie fasi che compongono il processo, così come sopra indicato e anche nel paragrafo SCOPI DELLA PRESENTE INVENZIONE che precede, e per ognuna viene descritta la macchina nei suoi componenti e fasi di funzionamento.

Il processo e la macchina possono operare all'interno dello stabilimento ovvero in una area dedicata, vale a dire in un ambiente adatto alla lavorazione e trasformazione di prodotti alimentari, bevande e simili, ma non necessariamente tale ambito deve essere una clean room o camera bianca, neppure per le fasi di preparazione, dosatura e riempimento degli ingredienti e componenti del prodotto nel contenitore dell'imballaggio P primario, perché comunque nelle fasi successive il prodotto e l'imballaggio vengono pastorizzati o sterilizzati e così pure le parti dell'apparato dove tali operazioni e quelle successive fino al confezionamento ermetico incluso vengono svolte.

Per lo stesso motivo non è necessario che prima del riempimento gli ingredienti e componenti del prodotto vengano pastorizzarti o sterilizzati, e lo stesso vale anche per le parti dell'imballaggio.

Nelle figure da 3 a 12 comprese è indicato in dettaglio detto apparato per detta applicazione, nella versione che è composta da due linee con tre unità per linea; tuttavia gli stessi principi e particolari innovativi sono comuni con le macchine a maggiore o minore numero di linee e/o di unità per linea, benché qui non raffigurate.

Per semplicità espositiva, la descrizione che segue è relativa a una sola linea della suddetta macchina, valendo comunque quanto esposto anche per l'altra linea, in quanto identica ed operante simultaneamente secondo programma identico ma temporalmente sfasato rispetto alla prima. Per lo stesso motivo la descrizione delle 3 cavità 17 che compongono la linea, e del relativo processo e funzionamento, viene effettuato per una sola delle stesse, giacché le altre sono identiche ed operano simultaneamente ed in fase tra loro. La linea opera ciclicamente step by step: con riferimento alla figura 3, nelle sezioni A e B l'avanzamento è di 1 passo, ad es.

400 mm, per step e la frequenza è ad es. di 1 step ogni 6", mentre invece nelle sezioni C e D l'avanzamento è di 3 passi per step e la frequenza è ad es. di 1 step ogni 4'.

Il processo prevede innanzitutto le operazioni preliminari di preparazione degli ingredienti (lavaggio, taglio, concia, etc.), e di loro composizione e trasformazione secondo ricetta industriale (pre-cottura o cottura, lessatura, friggitura, arrostimento, marinatura, etc.). Poi prosegue con la dosatura ed immissione di detti uno o più ingredienti e componenti nei contenitori rigidi 1, a forma ad es. di tazza, vaschetta, vassoio, vasetto, etc., degli imballaggi P primari, posti mediante apposito dispenser 12 ad 1 passo uno dall'altro sul trasportatore 13, ad es. del tipo flat top chain conveyor.

Dette operazioni di dosatura e riempimento vengono svolte con una o più apparecchiature specifiche ubicate nella sezione A e operanti alle usuali temperature di cucina o a temperatura ambiente, oppure ancora a temperatura di surgelazione nel caso di ingredienti o componenti surgelati o che per motivi tecnologici necessitino di essere trattati a detta temperatura, e sovrapposte al trasportatore 13.

I suddetti contenitori, dopo l'introduzione degli ingredienti e componenti del prodotto, vengono fatti passare mediante detto trasportatore sotto il dispenser 14 dei coperchi 2, cioè dei corpi di chiusura rigidi e comprensivi di guarnizione ad azionamento assiale, tenuta bilaterale e duplice barriera già descritti. Detti coperchi 2, tuttavia, (v. figura 2) vengono solo appoggiati sul bordo 7 dell'apertura dei contenitori 1, in modo tale che l'imballaggio non risulti ermeticamente chiuso, e che attraverso gli appositi passaggi 71 di cui è dotata la guarnizione 3 risulti possibile il flusso di aria, vapore, fumi e gas da e verso il prodotto presente nell'imballaggio e l'ambiente esterno. L'operazione è facilitata dall'estensione assiale 5e del labbro interno 5 della guarnizione 3, che svolge funzione di centraggio sul bordo 7 dell'apertura del contenitore 1, e che contribuisce alla stabilità del coperchio 2 benché solo appoggiato sul tale bordo.

Fase a) del processo: PRE-RISCALDAMENTO

Gli imballaggi P così ottenuti, pertanto contenenti il prodotto e socchiusi, (v. figura 3) vengono introdotti e posizionati mediante il medesimo trasportatore 13 nel pre-riscaldatore B, preferibilmente del tipo a tunnel ad aria calda ventilata, oppure a vapore, operante a pressione atmosferica e avente holding multipla di 3 imballaggi, ad es di 6 o 9 imballaggi, dove il prodotto raggiunge la temperatura di pre-riscaldamento, ad es. di circa 70-75°C.

Il tempo di permanenza degli imballaggi in detto preriscaldatore è proporzionale a detta holding, ad es. rispettivamente di 8 o 12'.

Tutte le suddette operazioni e macchine, come anche quelle descritte nelle fasi che seguono, sono controllate e gestite dal sistema a microprocessore 16, che controlla e governa l'intero processo ed apparato mediante un software appositamente predisposto ed installato.

Fase b) del processo: INTRODUZIONE NELLA CAVITA', SOLLEVAMENTO DEL COPERCHIO E DISAREAZIONE TERMOFISICA PER AUTO-EVAPORAZIONE SOTTOVUOTO

A questo punto, il primo gruppo di 3 imballaggi P pre-riscaldati viene trasferito dal pre-riscaldatore B alle 3 cavità apribili 17 che compongono della sezione C di disareazione, pastorizzazione o sterilizzazione, raffreddamento evaporativo e confezionamento asettico in atmosfera modificata.

Tale operazione avviene mediante un transfer multiplo 18 (v.

figure 3 e 4 e 5), dotato di 6 unità 19 di presa/rilascio dell'imballaggio P, poste in fila ad un passo una dall'altra ed operanti simultaneamente in fase, e provviste ognuna da una coppia di griffe 20 azionata dagli alberini 21 tramite i braccetti 22 a triangolo articolato. Detto transfer si muove assialmente lungo la linea sulle ruote libere ad asse fisso 23, che svolgono anche la funzione di guida, per effetto del moto ad esso trasmesso tramite la cremagliera 24 dalle ruote dentate 25, pure ad asse fisso, azionate da apposito motorid uttore. L'alberino 21 viene ruotato dell'angolo occorrente alla presa o al rilascio dell'imballaggio (ad es. 41°), mediante pistoncino pneumatico posto ad una estremità del transfer.

Detta operazione inizia con la fase di presa e carico degli imballaggi: il transfer si trova a fine corsa di carico verso l'inizio della linea (v. figura 4), con le prime 3 unità di presa/rilascio all'interno del pre-riscaldatore B, in corrispondenza ciascuna di ognuno dei tre imballaggi P preriscaldati, e le altre 3 in corrispondenza ciascuna di ognuna delle 3 cavità 17 che compongono il pastorizzatore o sterilizzatore C; vengono quindi lievemente sollevati, ad es. di 5 mm, i suddetti 3 imballaggi P pre-riscaldati, alzando mediante pistoncino pneumatico una slitta mobile sottostante la catena dell'ultimo tratto del trasportatore 13; vengono poi ruotati del suddetto angolo gli alberini 21, cosicché le griffe 20 effettuano la presa degli imballaggi, dopodiché la catena viene riportata alla posizione originaria, cosicché detti imballaggi rimangono sospesi sulle suddette griffe del transfer.

Appena dopo, il transfer e il relativo carico di imballaggi su griffe viene trasferito di 3 passi verso la parte finale della linea, vale a dire a fine corsa di scarico, cosicché ciascuna delle prime 3 unità di presa/rilascio 19 e dei relativi imballaggi P viene a trovarsi in corrispondenza di ognuna delle 3 cavità 17 del pastorizzatore o sterilizzatore C e le altre tre in corrispondenza del raffreddatore finale D.

In detta posizione, riportando gli alberini 21 al punto di partenza avviene il rilascio degli imballaggi.

La cavità 17 è metallica, in acciaio inossidabile austenitico, apribile, a tenuta ermetica e con barriera microbiologica a vapore vivo, e resistente alla pressione interna operativa di almeno 6 bar, al vuoto massimo assoluto e alla temperatura massima di 200°C. Essa è composta (v. figure 4, 6 e 7) da una parte superiore fissa 26 dotata di guarnizioni in gomma siliconica 27 con interposta scanalatura 28 di barriera a vapore vivo, ed una inferiore 29 movibile assialmente mediante apposito gruppo meccanico-pneumatico 30 di sollevamento per consentire l'apertura o la chiusura della cavità stessa.

Tale gruppo 30 è composto dall'albero a gomiti 31, dalla biella 32 a lunghezza variabile pneumaticamente mediante il pistone 33 ad alesaggio elevato e corsa breve, e dal chiavistello rotante "a mezzaluna" 34 di sicurezza.

A questo punto, con tre operazioni successive la cavità 17 viene ermeticamente chiusa: a) dapprima, mediante apposito attuatore angolare situato ad una delle estremità dell'insieme delle tre cavità della linea, viene ruotato di 180° fino al punto morto superiore l'albero a gomiti 31, avente tutte le manovelle nella medesima fase angolare e quindi operante simultaneamente ed identicamente sulle 3 cavità 17, il quale, agendo in ogni cavità sulla biella 32 a lunghezza variabile, innalza assialmente l'albero 35 solidale alla parte mobile 29 della cavità stessa, imprimendo agli stessi la maggior parte (ad es. 152 mm) della corsa totale (ad es. 160 mm) necessaria affinché la superficie superiore della 29 vada a contatto delle guarnizioni di tenuta 27 della 26. In questa fase tutti i suddetti organi in movimento sono pressoché scarichi, agendo su di essi solo il peso proprio; b) viene poi ruotato, fino a posizione di chiusura, ad es. di 180°, mediante apposito attuatore angolare, anch'esso posto ad una delle estremità dell'insieme delle 3 cavità della linea ed operante simultaneamente ed identicamente sulle stesse, il chiavistello rotante di sicurezza 34 a "mezza luna", cosicché questa va ad impegnarsi nella nicchia 36 di ugual forma della manovella dell'albero a gomiti 31. In tale modo, detto albero a gomiti rimane meccanicamente bloccato in sicurezza al punto morto superiore; c) viene infine azionato mediante apposita elettrovalvola il pistone pneumatico 33, il quale imprime all'albero 35 la corsa rimanente (ad es. di 8 mm) ed esercita sullo stesso e quindi sulla parte mobile 29 della cavità la forza necessaria (ad es. di 30 k N ) a compensare in sicurezza la spinta dovuta alla pressione interna che si realizzerà nella fasi successive e ad ottenere la tenuta ermetica delle guarnizioni 27.

Poiché l'albero a gomiti 31 è al punto morto superiore, Il chiavistello rotante 34 non è assoggettato ad alcun carico e svolge unicamente funzione anti-rotazione di sicurezza.

Non appena chiusa ermeticamente la cavità 17, viene abbassato di una corsa prestabilita mediante apposito sensore il pistone pneumatico 37, cosicché (v. figura 8) il supporto 38, fissato all'estremità inferiore dello stelo 39 di detto pistone e provvisto perimetralmente di tre o più griffe di ritenuta 40, viene avvicinato al corpo di chiusura 2.

Immediatamente dopo, mediante dette griffe azionate tramite lo stelo 41 dal pistoncino pneumatico 42 fissato alla estremità superiore dello stelo 39, viene agganciato e ritenuto il corpo di chiusura 2 su detto supporto 38.

A questo punto, il supporto e il corpo di chiusura vengono sollevati mediante il pistone 37 fino a fine corsa superiore dello stesso, cosicché il contenitore 1 risulta aperto.

Il supporto 38 e le griffe 140 sono realizzati in polimero termoplastico a bassa costante dielettrica relativa e resistente anche a temperature superiori a 200°C, ai grassi, all'acqua, al vapore, agli usuali agenti chimici di lavaggio, e alle microonde.

Contemporaneamente, mediante apposita valvolina e condotto viene immesso vapore vivo nella scanalatura 28 tra le due guarnizioni di tenuta ermetica 27, provvista di condotto di scarico della condensa dotato di ugello di contropressione, realizzando così la barriera microbiologica di detta tenuta, Per lo stesso motivo e nello stesso modo viene immesso vapore vivo (v. figura 9) tra la valvola asettica di intercettazione 43 e la valvola di deviazione 44, dotata su una via di ugello di contropressione e scarico condensa, poste in testa al condotto 45 di adduzione alla cavità, e nelle altre scanalature predisposte a barriera della macchina ma per semplicità espositiva non descritte.

Viene altresì immesso vapore vivo nel dispositivo a microfiltro 46 di sterilizzazione della miscela di gas di confezionamento, per sterilizzare il dispositivo stesso, dotato pure esso di valvolina di adduzione e di valvolina di contropressione e scarico condensa con ugello.

Viene quindi chiusa la valvola asettica 47, dotata all'uscita di ugello di contropressione e scarico condensa, del condotto di evacuazione 48, e deviata la 49 in modo che vi sia passaggio tra la 50 e la 51.

Vengono infine aperte la valvola asettica di intercettazione 50 e quella di evacuazione 52, del medesimo condotto.

A questo punto, all'interno della cavità 17 viene progressivamente realizzata, ad es. in circa 10-15", un'espansione sotto vuoto controllato, fino alla pressione assoluta ad es. di circa 0,200 bar corrispondente alla temperatura di saturazione di circa 60°C. Essendo la temperatura del prodotto più elevata, l'espansione dà luogo ad un flash auto-evaporativo per effetto del quale detta temperatura scende ad es. a 60-65°C, cosicché avviene la pressoché totale disareazione termofisica del prodotto e della cavità.

All'interno di questa il vuoto viene realizzato attraverso il condotto di evacuazione 48 e controllato mediante l'anello di regolazione composto dal sensore 53 della pressione assoluta, dal predisposto set-point di disareazione a rampa e dal regolatore PID che agisce sulla valvola modulante del vuoto 51 collegata tramite il condensatore a superficie 54 raffreddato ad acqua al serbatoio del vuoto 55. Set point e regolatore sono interni al software installato nel microprocessore 16. La pompa del vuoto ad anello liquido 56, collegata tramite la valvola di non ritorno 57 al serbatoio 55, genera e mantiene il vuoto in detto serbatoio e quindi nella cavità 17; detta pompa viene azionata a inizio produzione e fermata al termine della stessa e la valvola di non ritorno elimina il rischio che avvengano riflussi all'interno del serbatoio e della cavità. I vapori generati dal prodotto durante il flash evaporativo vengono evacuati tramite il condotto 48 e condensati nel condensatore a superficie 54, e la loro condensa si accumula al fondo del serbatoio 55 dal quale viene scaricata al termine del periodo di produzione mediante apposita valvola oppure in continuazione mediante apposita pompa di estrazione; l'aria e i gas incondensabili, invece, vengono estratti dalla pompa a vuoto.

Fase c) del processo: RISCALDAMENTO A TEMPERATURA DI PASTORIZZAZIONE 0 STERILIZZAZIONE UHT-ST, MEDIANTE CONDENSAZIONE DIRETTA DI VAPORE VIVO E MICROONDE

Terminata la fase di disareazione, viene chiusa la valvola asettica di evacuazione 52, aperta la 58 di intercettazione, ed introdotto vapore vivo a media pressione nel condotto di adduzione 45 tramite la valvola modulante 59; contemporaneamente da detto condotto viene scaricata la condensa aprendo la valvola 60 dotata di apposito orifizio in uscita.

Simultaneamente viene chiusa la valvola asettica di intercettazione 50, aperta la 70 e quella di scarico condensa 47, e lievemente aperta la modulante 62 del vapore vivo in modo che il condotto di evacuazione 48 risulti invaso da vapore vivo a media pressione e si sterilizzi.

Viena anche deviata la 49 in modo che non vi sia passaggio tra la 50 e la 51 e risulti aperta l'uscita della 49 dotata di ugello di contropressione e scarico condensa, poste al termine del condotto 48 di evacuazione,

Viene quindi chiusa la valvola asettica di scarico condensa 60 e aperta la valvola asettica di adduzione 61, cosicché attraverso il condotto di adduzione 45 entra nella cavità 17 vapore saturo secco sanitario a media pressione controllata. Tale vapore va a condensarsi direttamente sulla superficie del prodotto contenuto nell'imballaggio, su quella dell'imballaggio stesso, e sulle pareti della cavità, cedendo ad essi il calore latente e, di conseguenza, innalzando la loro temperatura: la pressione e quindi la temperatura è regolata dall'anello di regolazione della pressione interna alla cavità composto dalla sonda di pressione assoluta 53, dal prestabilito set point di pastorizzazione o sterilizzazione e dal relativo regolatore PID che agisce sulla valvola modulante 59, questi ultimi interni al software del microprocessore 16. Tale pressione e temperatura viene continuamente registrata ed elaborata dal microprocessore 16 anche ai fini della tracciabilità del processo.

Simultaneamente, viene attivato il generatore allo stato solido di microonde 63, collegato tramite cavo coassiale all'antenna 64 posta all'interno della cavità 17. La potenza delle microonde è controllata in base a specifico programma inserito nel sistema a microprocessore 16, il quale pilota il generatore 63.

Tali onde si diffondono nella cavità, si riflettono ripetutamente sulle pareti metalliche della stessa senza essere assorbite dalle medesime in quanto apolari, permeano e si rifrangono attraverso il vapore presente nella cavità e le pareti dell'imballaggio in quanto sono ad esse trasparenti e hanno bassa costante dielettrica, e vengono assorbite, invece, dalle particelle che compongono il prodotto, anche quelle in profondità, alle quali cedono l'energia trasportata, avendo queste costante dielettrica elevata.

L'azione del vapore vivo direttamente condensante sulle particelle superficiali del prodotto, e quella simultanea e sinergica delle microonde anche su quelle interne, fa sì che in breve tempo la temperatura di tutte le particelle che compongono il prodotto, sia esso solido o liquido oppure liquido con pezzi, purché umido, salga al valore prestabilito di pastorizzazione o di sterilizzazione UHT-ST, senza che si verifichino gradienti di temperatura inficianti la pastorizzazione o la sterilizzazione: ad es. in meno di 1' la temperatura del prodotto passa dalla temperatura di fine disareazione di 60°C alla temperatura di pastorizzazione di 90°C, mentre in 2-3' a quella di sterilizzazione UHT-ST di 142°C.

Tali dati esemplificativi si riferiscono a prodotti di peso unitario fino a 500 gr, e al riscaldamento dielettrico mediante microonde prodotte da generatori allo stato solido di maggior potenza in uscita attualmente disponibili (600 watt), in sinergia a quello a convezione mediante vapore vivo a 5 bar direttamente condensante.

In considerazione del fatto che attualmente sono in fase di sviluppo generatori di potenza superiore, è prevedibile che in futuro detti tempi siano suscettibili di riduzione.

Fase d) del processo: SOSTA TERMICA DI PASTORIZZAZIONE O STERILIZZAZIONE

Raggiunta la temperatura di pastorizzazione o di sterilizzazione, (v. figura 9) viene chiusa la valvola di adduzione 61 e disattivato il generatore di microonde 63. Segue un breve periodo di sosta in dette condizioni necessario ad ottenere la pastorizzazione o la sterilizzazione del prodotto, dell'imballaggio e della cavità, ad es. di circa 1-2' nel caso della pastorizzazione e 4-5" nel caso della sterilizzazione.

Contemporaneamente, rimane aperta la valvola 58 e lievemente aperta la valvola modulante 59, e viene aperta la valvola asettica 60 di contropressione e scarico condensa, cosicché il condotto di adduzione 45 rimane invaso da vapore vivo a media pressione e quindi in condizioni di sterilità fino alla valvola di adduzione 61.

Fase e) del processo: RAFFREDDAMENTO ASETTICO RAPIDO PER AUTO-EVAPORAZIONE SOTTOVUOTO

Terminato il periodo di sosta termica, vengono chiuse le valvole asettiche 47, 70 e 62, aperta la 50, e deviata la 49 in modo che vi sia passaggio tra la 50 e la 51, e lievemente aperta la valvola modulante del vuoto 51, tutte lungo il condotto di evacuazione 48.

Viene quindi aperta la valvola asettica di evacuazione 52, cosicché all'interno della cavità 17 si realizza un'espansione sotto vuoto controllato, fino ad es. alla pressione assoluta di circa 0,123 bar corrispondente alla temperatura di saturazione di circa 50°C: essendo la temperatura del prodotto più elevata, l'espansione dà luogo ad un flash autoevaporativo per effetto del quale la temperatura del prodotto scende ad es. da 90°C oppure 142°C a 50-55°C.

Per evitare rotture dell'imballaggio P per shock termico, nel caso che questo sia in vetro normale e il prodotto a oltre 90°C, l'espansione può essere realizzata in due steps, in modo che in ognuno di essi il raffreddamento non superi 45°C, essendo questo in generale il salto termico massimo ammissibile da tale tipo di vetro.

Nel caso, invece, che l'imballaggio sia in vetro temperato, essa può essere realizzata in uno solo step, giacché generalmente questo resiste a salti massimi di 130°C.

In ogni step, l'espansione viene comunque realizzata progressivamente, ad es. in 10-20", mediante apposita rampa. Il vuoto all'interno della cavità 17 viene controllato mediante l'anello di regolazione composto dal sensore 53 della pressione assoluta, dal predisposto set-point di raffreddamento a rampa e dal regolatore PID che agisce sulla valvola modulante del vuoto 51 collegata tramite il condensatore a superficie 54 al serbatoio del vuoto 55. Anche in questa fase, come nella precedente di disareazione: -il Set point e regolatore sono interni al software installato nel microprocessore 16; -la pompa del vuoto ad anello liquido 56, collegata tramite la valvola di non ritorno 57 al serbatoio 55, genera e mantiene il vuoto in detto serbatoio e quindi nella cavità 17; -la valvola di non ritorno elimina il rischio che avvengano riflussi all'interno del serbatoio e della cavità: -i vapori generati dal prodotto durante il flash evaporativo vengono evacuati tramite il condotto 48 e condensati nel condensatore a superficie 54 raffreddato ad acqua e la loro condensa si accumula al fondo del serbatoio 55 dal quale viene scaricata mediante apposita valvola al termine del periodo di produzione oppure in continuazione mediante apposita pompa di estrazione; -l'aria e i gas incondensabili, invece, vengono estratti dalla pompa a vuoto 56.

Grazie all'azione combinata di detta pompa e della valvola di ritenuta, il flusso del vapore e gas è esclusivamente nel verso dalla cavità al serbatoio e alla pompa del vuoto, ciò che impedisce il re-inquinamento della cavità stessa, dell'imballaggio e del prodotto ivi presenti.

Fase f) del processo: CONFEZIONAMENTO IN ATMOSFERA MODIFICATA MAP STERILIZZATA

A questo punto, viene chiusa la valvola asettica di evacuazione 52, quella di intercettazione 50, e la modulante del vuoto 51, e viene deviata la 49 in modo che non vi sia passaggio tra la 50 e la modulante 51 e sia aperta l'uscita ad ugello della stessa 49.

Viene quindi aperta la valvola 47 di scarico condensa, dotata in uscita di ugello di contro pressione, aperta quella di intercettazione 70 e lievemente aperta la modulante 62 del vapore vivo, cosicché il condotto di evacuazione 48 è invaso da detto vapore fino alla valvola asettica di evacuazione 52; attraverso apposita valvolina di adduzione viene anche invaso da vapore vivo il vano tra la 50 e la 49. In tale modo, nel condotto di evacuazione 48 e relative valvole si viene a realizzare una duplice barriera microbiologica in serie a protezione della cavità sterile 17.

Contemporaneamente, vengono chiuse le valvole asettiche del vapore vivo 58 e 59, ed inoltre aperte la 65 e la 66, e lievemente aperta la modulante 67 della miscela di gas prestabilita per il confezionamento (ad. es. 70% di N2 e 30% di CO2), cosicché detta miscela, passando attraverso il microfiltro 46, viene sterilizzata, dopodiché fluisce nel condotto di adduzione 45 fino alla valvola asettica di adduzione 61.

Viene quindi aperta la valvola asettica 61, e modulando la valvola 67 mediante regolatore PID interno al software del microprocessore 16 in base al segnale proveniente dal sensore 53 della pressione assoluta all'interno della cavità 17 e al setpoint di compensazione a gas pure interno a detto software, in brevissimo tempo (ad es. 5") si innalza detta pressione fino al valore prestabilito (ad. es. pressione atmosferica).

In questa fase la temperatura del prodotto rimane pressoché costante.

Fase g) del processo: CHIUSURA FISICA, ERMETICA E A BARRIERA DELL'IMBALLAGGIO

Non appena raggiunta la pressione di compensazione prestabilita, (v. figura 8) il pistone pneumatico 37 viene azionato verso il basso facendogli compiere la corsa necessaria affinché il corpo di chiusura 2 scenda verso il contenitore 1 innestando completamente la guarnizione 3 "a sella" su di esso vulcanizzata nel bordo 7 "a cuneo" o "a schiena" dell'apertura del contenitore 1. La corsa è limitata meccanicamente dal fermo registrabile a vite 68, filettato e fissato alla parte superiore dello stelo 39 del pistone.

In tale modo, le superfici 4a e 5a dei labbri della guarnizione vanno a fare tenuta ermetica sulle superfici laterali rispettivamente 8a e 9a del bordo dell'apertura, e la lamina metallica sottile "a ponte" 12 inserita nella scanalatura 6 della guarnizione va a fare barriera tra le parti superiori 8b e 9b di detto bordo e la superficie inferiore 15a dell'elemento 15 del corpo di chiusura 2, e la bordatura interna 4d del labbro esterno 4 della guarnizione 3 va ad ancorarsi e fare ritenuta sullo scalino 8d del bordo 7, cosicché l'imballaggio risulta ermeticamente e fisicamente chiuso e a barriera.

Contemporaneamente, vengono chiuse le valvole di intercettazione 65, 66 e la valvola modulante 67 della miscela di gas di confezionamento.

Il tempo necessario per dette operazioni è ad es. di circa 5".

Fase h) del processo: APERTURA DELLA CAVITA', ESTRAZIONE DELLA CONFEZIONE E RAFFREDDAMENTO FINALE DELLA STESSA

A questo punto, viene azionato il pistoncino 42 in modo che le griffe 40 rilascino l'imballaggio P così ottenuto, dopodiché viene azionato il pistone 37 fino a fine corsa superiore in modo che il supporto 38 e le relative griffe 40 si ritraggano in prossimità del cielo della cavità 17.

Contemporaneamente, viene ruotato il chiavistello rotante 34 in modo che risulti libero l'albero a gomiti 31, tutto il gruppo di sollevamento 30 e la parte inferiore mobile 29 della cavità 17.

Viene quindi ruotato fino al punto morto inferiore, pertanto di 180°, l'albero a gomiti 31, cosicché detta parte 29 scende e la cavità 17 si apre.

Nel frattempo, il transfer 18 viene riportato indietro di 3 passi verso l'inizio della linea, perciò a fine corsa di carico, e quindi con 3 unità di presa/rilascio 19 nel pre-riscaldatore B e le altre 3 in corrispondenza delle 3 cavità del pastorizzatore o sterilizzatore C.

Giunto in tale posizione, vengono ruotati gli alberini 21 che agiscono sui bracci articolati 22 e quindi sulle griffe 20 delle 6 unità di presa/rilascio 19 del transfer 18, portando dette griffe in posizione e stato di presa degli imballaggi P.

In ognuna delle 3 cavità viene quindi abbassato fino a fine corsa inferiore il pistone pneumatico 33, cosicché l'imballaggio rimane sospeso sulle suddette griffe del transfer.

Viene poi trasferito il transfer con il suddetto carico di 6 imballaggi di tre passi verso la parte finale della linea, cioè a fine corsa di scarico, cosicché le prime 3 unità di presa/rilascio e i relativi imballaggi P pre-riscaldati vengono a trovarsi in corrispondenza delle 3 cavità del pastorizzatore o sterilizzatore C, e le altre tre con i relativi imballaggi P pastorizzati o sterilizzati e confezionati asetticamente in MAP in corrispondenza del raffreddatore finale D.

In detta posizione, riportando gli alberini 21 al punto di partenza avviene il rilascio degli imballaggi, dopodiché il transfer viene riportato a fine corsa di carico verso l'inizio linea in attesa di effettuare il carico relativo ad un nuovo ciclo.

Per i tre imballaggi P pre-riscaldati e rilasciati nelle cavità inizia un ciclo identico a quello appena descritto, mentre per i tre già pastorizzati o sterilizzati e confezionati asetticamente in MAP e rilasciati nel raffreddatore finale a pressione atmosferica inizia la fase di raffreddamento ad aria ventilata o ad acqua nebulizzata, che ha durata dipendente dalla holding del raffreddatore, ad es. 5-10', finché il prodotto raggiunge la temperatura finale prestabilita, ad es. 40°C.

Fase i) del processo: LAVAGGIO CIP

Al termine della produzione programmata, o dopo un predeterminato numero di cicli, viene effettuato il lavaggio automatico della cavità e degli accessori mediante sistema centralizzato CIP.

Tale operazione (v. figura 9) avviene dopo aver chiuso le cavità 17, e aperto le valvole 43, 61, 52, 50, 51, 69, e deviato la 44 in modo che il flusso proveniente dall'impianto centralizzato CIP dello stabilimento fluisca nel condotto di adduzione 45, ed infine deviato la 49 in modo che tale flusso, dopo essere passato attraverso le cavità 17 e nel condotto di evacuazione 48 fluisca nel condensatore 54 e nel serbatoio 55, per poi ritornare all'impianto CIP attraverso la 69. Tutte le altre valvole e valvoline devono essere chiuse.

Il lavaggio avviene secondo l'usuale protocollo di stabilimento, mediante flusso in successione di una soluzione alcalina e di una acida, entrambe calde, e di un risciacquo finale.

Al termine dello stesso, le valvole 44, 49 e 69 vengono riportate allo stato originario, e le cavità 106 aperte.

ULTERIORI VARIANTI

La presente invenzione è stata descritta con riferimento allo specifico modo di realizzazione mostrato nelle illustrazioni; si noti, tuttavia, che questa invenzione non è limitata a detto specifico modo di realizzazione presentato e descritto nel presente documento. Al contrario, anche ulteriori varianti della realizzazione descritta fanno parte dello scopo della presente invenzione, come dettagliato nelle rivendicazioni pertinenti.

Secondo una variante di realizzazione, il coperchio 2, sempre con fori o asole di passaggio aria, vapore fumi e gas opportunamente disposte lungo la guarnizione, viene appoggiato sul bordo 7 dell'apertura 11 del contenitore 1 tra l'uscita dal pre-riscaldatore B e l'ingresso delle cavità C di disareazione, pastorizzazione o sterilizzazione UHT-ST, raffreddamento autoevaporativo e confezionamento asettico in MAP, cosicché non è necessario che la guarnizione 3 sia provvista dei passaggi 71 per l'aria, il vapore e i fumi.

Secondo altra variante di realizzazione, i suddetti passaggi sono realizzati nella parte rigida del coperchio 2 e non invece nella guarnizione, e detto coperchio e guarnizione vengono posti e completamente innestati sul contenitore 1, pertanto in posizione di chiusura a tenuta ermetica, prima dell'introduzione nella cavità 17, cosicché durante le operazioni già descritte di disareazione, pastorizzazione o sterilizzazione, l'aria, il vapore, i fumi e i gas passano attraverso detti passaggi, gli stessi venendo poi chiusi e sigillati con stick, nastri adesivi, piastrine o laminati flessibili termosaldabili o incollabili, o altro sistema a tenuta ermetica e/o barriera, prima dell'apertura della cavità a fine ciclo oppure subito dopo in ambiente sterile realizzato con cappe a flusso a laminare e in sovrappressione.

Secondo altra variante di realizzazione, il coperchio 2 viene prelevato dalla posizione di appoggio sul bordo dell'apertura del contenitore e sollevato o abbassato mediante una o più ventose solidali al supporto mobile 38 ed operanti per differenza di pressione tra cavità e un ambiente separato. Secondo altra variante di realizzazione, il transfer è costituito da tapparelle realizzate in tutto o in parte in vetro o altro materiale permeabile alle microonde, su cui poggiano o nei cui fori sono alloggiati gli imballaggi, ognuna di tali tapparelle venendo interposta e compressa a pacco tra parte superiore e parte inferiore della cavità, entrambe dotate di guarnizioni ermetiche con interposta barriera a vapore vivo.

Secondo altra variante (v. figura 13), la parte inferiore mobile 29 della cavità 17, anziché essere mossa dal gruppo meccanico-pneumatico 30 è movimentata da un pistone pneumatico oppure oleodinamico 73, coassiale a detta parte ed operante direttamente sulla stessa.

Secondo altra variante ancora (v. figura 14), il procedimento e la macchina, molto semplificati in quanto privi di tutte le fasi ed organi operanti asetticamente sottovuoto, effettuano all'interno della cavità 17 la pastorizzazione o la sterilizzazione del prodotto, anche esclusivamente solido purché umido, e dell'imballaggio semichiuso in cui lo stesso contenuto, e chiudono a caldo a temperatura di pastorizzazione o al massimo di 100°C e a pressione atmosferica o lievemente superiore il prodotto stesso in detto imballaggio in modo ermetico e a barriera.

Secondo altra variante ancora (v. figura 15), il procedimento e la macchina ulteriormente semplificati in quanto privi anche delle fasi ed organi necessari alla pastorizzazione o alla sterilizzazione, effettuano all'interno della cavità 17 il solo riscaldamento e cottura del prodotto anche esclusivamente solido, purché umido, contenuto nell'imballaggio semichiuso, e chiudono a caldo a temperatura di pastorizzazione o al massimo di 100°C e a pressione atmosferica o lievemente superiore il prodotto stesso in detto imballaggio in modo ermetico.

1, contenitore rigido

2, corpo di chiusura

3, guarnizione ad innesto assiale e tenuta bilaterale

15, elemento di chiusura del corpo di chiusura

7, bordo dell'apertura del contenitore 1

4, labbro esterno

5, labbro interno

6, scanalatura

8, superficie di tenuta laterale esterna

9, superficie di tenuta laterale interna

4d, bordatura di estremità inferiore interna

8d, scalino del bordo 7

12, lamina di alluminio

16, microprocessore di controllo e gestione del sistema 17, cavità apribili

A, sezione di dosaggio

B, sezione di preriscaldo

C, sezione di pastorizzazione o sterilizzazione, raffreddamento evaporativo e confezionamento asettico in atmosfera modificata

D, sezione di raffreddamento finale

P imballaggio primario

12, dispenser contenitori 1

13, trasportatore

14, dispenser coperchi 2

5/e, estensione assiale del labbro interno

18 transfer multiplo

19 unità di presa/rilascio

20 griffe

21 alberino di azionamento

22 braccetti a triangolo articolato

23 ruote libere ad asse fisso

24 cremagliera

25 ruote dentate

26 parte superiore fissa

27 guarnizioni in gomma siliconica

28 scanalatura

29 parte inferiore movibile assialmente

30 gruppo meccanico-pneumatico di sollevamento 31 albero a gomiti

32 biella a lunghezza variabile pneumaticamente 33 pistone

34 chiavistello rotante di sicurezza

35 albero

37 pistone pneumatico

38 supporto

39 stelo

40 griffe di ritenuta

41 stelo

42 pistoncino pneumatico

43 valvola asettica di intercettazione

44 valvola di deviazione

45 condotto di adduzione alla cavità

46 dispositivo a microfiltro di sterilizzazione 47 valvola asettica

48 condotto di evacuazione

49 valvola

50 valvola asettica di intercettazione

51 valvola modulante del vuoto

52 valvola asettica di evacuazione

53 sensore della pressione assoluta

54 condensatore a superficie

55 serbatoio del vuoto

56 pompa del vuoto ad anello liquido

57 valvola di non ritorno

58 valvola di intercettazione

60 valvola asettica di scarico condensa

61 valvola asettica di adduzione

62 valvola asettica modulante

63 generatore allo stato solido di microonde 64 antenna

65, 66, 67, 69 valvole

70 valvola asettica di intercettazione

71 asole/fori del coperchio

72 pistone oleodinamico o pneumatico di apertura e chiusura cavità 17

73 valvola di sicurezza

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo di pastorizzazione o sterilizzazione e confezionamento asettico di un imballaggio, che comprende: a. Una fase di introduzione in una o più cavità (17) di imballaggi (P) contenente il prodotto da trattare, con successivo sollevamento del coperchio dell'imballaggio, e quindi disareazione termofisica per auto-evaporazione sottovuoto, b. Una Fase di riscaldamento a temperatura di pastorizzazione o sterilizzazione UHT-ST, mediante condensazione diretta di vapore vivo e microonde c. Una Fase di sosta termica di pastorizzazione o sterilizzazione d. Una Fase di raffreddamento asettico rapido per auto-evaporazione sottovuoto e. Una Fase di confezionamento in atmosfera modificata sterilizzata f. Una Fase di chiusura fisica, ermetica e a barriera dell'imballaggio.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di chiusura ermetica della cavità (17) avviene secondo tre operazioni successive, in cui: a. dapprima, mediante apposito attuatore angolare situato ad una delle estremità dell'insieme delle cavità della linea, viene ruotato di 180° fino al punto morto superiore di un albero a gomiti (31), avente tutte le manovelle nella medesima fase angolare e quindi operante simultaneamente ed identicamente su più cavità (17), il quale, agendo in ogni cavità sulla biella (32) a lunghezza variabile, innalza assialmente l'albero (35) solidale alla parte mobile (29) della cavità stessa, imprimendo agli stessi la maggior parte della corsa totale necessaria affinché la superficie superiore della parte mobile (29) vada a contatto delle guarnizioni di tenuta (27) della parte (26); in questa fase tutti i suddetti organi in movimento sono pressoché scarichi, agendo su di essi solo il peso proprio, b. rotazione, fino a posizione di chiusura, ad es. di 180°, mediante apposito attuatore angolare, anch'esso posto ad una delle estremità dell'insieme della una o più cavità (17) della linea ed operante simultaneamente ed identicamente sulle stesse, del chiavistello rotante di sicurezza (34) a "mezza luna", cosicché questa va ad impegnarsi nella nicchia (36) di ugual forma coniugata della manovella dell'albero a gomiti (31), cosicché detto albero a gomiti rimane bloccato in sicurezza al punto morto superiore; c. azionamento, mediante apposita elettrovalvola, del pistone pneumatico (33), il quale imprime all'albero (35) la corsa rimanente ed esercita sullo stesso e quindi sulla parte mobile (29) della cavità (17) la forza necessaria a compensare in sicurezza la spinta dovuta alla pressione interna che si realizza nella fasi successive del processo e ad ottenere la tenuta ermetica delle guarnizioni (27).
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 1 e 2, in cui l'azione di sollevamento del coperchio dell'imballaggio P prevede: a. Di abbassare, secondo una corsa prestabilita, un pistone pneumatico (37), ed un relativo supporto (38), fissato all'estremità inferiore dello stelo (39) di detto pistone (37), avvicinandolo al corpo di chiusura (2), b. Di agganciare e trattenere il corpo di chiusura (2) su detto supporto (38) mediante dette griffe di ritenuta (40), c. Di sollevare il supporto (38) e il corpo di chiusura (2) mediante il pistone (37) fino a fine corsa superiore dello stesso, cosicché il contenitore risulta aperto.
4. 4. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui l'azione di fase in cui la disareazione termofisica per autoevaporazione sottovuoto prevede un'espansione progressiva, in circa 10-15", sotto vuoto control lato all'interno della cavità (17), fino alla pressione assoluta, ad esempio di circa 0,200 bar, corrispondente alla temperatura di saturazione di circa 60°C; essendo la temperatura del prodotto più elevata, l'espansione dà luogo ad un flash auto-evaporativo per effetto del quale detta temperatura scende ad es. a 60-65°C, cosicché avviene la pressoché totale disareazione termofisica del prodotto e della cavità (17).
5. 5. Processo secondo la rivendicazione 4, in cui all'interno di detta cavità (17) il vuoto viene realizzato attraverso il condotto di evacuazione (48) e controllato mediante l'anello di regolazione composto dal sensore (53) della pressione assoluta, dal predisposto set-point di disareazione a rampa e dal regolatore PID che agisce sulla valvola modulante del vuoto (51) collegata tramite il condensatore a superficie (54) raffreddato ad acqua al serbatoio del vuoto (55); set point e regolatore sono interni al software installato in un microprocessore (16); la pompa del vuoto ad anello liquido (56), collegata tramite la valvola di non ritorno (57) al serbatoio (55), genera e mantiene il vuoto in detto serbatoio e quindi nella cavità (17); detta pompa viene azionata a inizio produzione e fermata al termine della stessa e la valvola di non ritorno elimina il rischio che avvengano riflussi all'interno del serbatoio e della cavità; i vapori generati dal prodotto durante il flash evaporativo vengono evacuati tramite il condotto (48) e condensati nel condensatore a superficie (54), e la loro condensa si accumula al fondo del serbatoio (55) dal quale viene scaricata al termine del periodo di produzione mediante apposita valvola oppure in continuazione mediante apposita pompa di estrazione; l'aria e i gas incondensabili, invece, vengono estratti dalla pompa a vuoto.
6. 6. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di introduzione nella cavità, sollevamento del coperchio e disareazione termofisica per auto-evaporazione sottovuoto è preceduta da una fase di preriscaldamento, in cui l'imballaggio, socchiuso e contenente il prodotto, viene introdotto e posizionato mediante un trasportatore (13) in un pre-riscaldatore (B), preferibilmente del tipo a tunnel, dove il prodotto raggiunge la temperatura di pre-riscaldamento, ad es. di circa 70-75°C
7. 7. Processo secondo la rivendicazione 6, in cui la fase di preriscaldamento è ad aria calda ventilata, oppure a vapore, oltre ché a pressione atmosferica e ha holding multipla di imballaggi P, ad es di 6 o 9 imballaggi, ed il tempo di permanenza in detto pre-riscaldatore è proporzionale a detta holding, ad es. rispettivamente di 8 o 12'.
8. 8. Processo, secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di riscaldamento a temperatura di pastorizzazione o sterilizzazione UHT, mediante condensazione diretta di vapore vivo e microonde, prevede: a. l'adduzione di vapore saturo secco nella una o più cavità (17) a media pressione controllata, cosicché tale vapore va a condensarsi direttamente sulla superficie del prodotto contenuto nell'imballaggio, su quella dell'imballaggio stesso e sulle pareti della cavità, cedendo ad essi il calore latente e, di conseguenza, innalzando la loro temperatura, b. attivazione simultanea del generatore allo stato solido di microonde (63), collegato tramite cavo coassiale all'antenna (64) posta all'interno della una o più cavità (17); in cui la potenza delle microonde è controllata in base a specifico programma inserito nel sistema a microprocessore (16), il quale pilota il generatore (63); raggiunta la temperatura di pastorizzazione o di sterilizzazione, viene chiusa la valvola di adduzione vapore e disattivato il generatore di microonde.
9. 9. Processo, secondo la rivendicazione 8, in cui la pressione e quindi la temperatura è regolata dall'anello di regolazione della pressione interna alla cavità composto dalla sonda di pressione assoluta (53), dal prestabilito set point di pastorizzazione o sterilizzazione e dal relativo regolatore PID che agisce sulla valvola modulante (59), questi ultimi interni al software del microprocessore (16). Tale pressione e temperatura viene continuamente registrata ed elaborata dal microprocessore (16) anche ai fini della tracciabilità del processo;
10. 10. Processo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti in cui, contemporaneamente alla fase di sosta termica di pastorizzazione o sterilizzazione, necessaria ad ottenere la pastorizzazione o la sterilizzazione del prodotto, dell'imballaggio e della cavità, ad es. di circa 1-2' nel caso della pastorizzazione e 4-5" nel caso della sterilizzazione, rimane aperta la valvola (58) e lievemente aperta la valvola modulante (59), e viene aperta la valvola asettica (60) di contropressione e scarico condensa, cosicché il condotto di adduzione (45) rimane invaso da vapore vivo a media pressione e quindi in condizioni di sterilità fino alla valvola di adduzione (61), venendosi così a realizzare in tale condotto e valvola una barriera microbiologica di protezione della cavità sterile 17.
11. 11. Processo in cui la fase di raffreddamento asettico rapido per auto-evaporazione sottovuoto prevede l'apertura della valvola asettica di evacuazione (52), cosicché all'interno della una o più cavità (17) si realizza un'espansione sotto vuoto controllato, fino ad esempio alla pressione assoluta di circa 0,123 bar corrispondente alla temperatura di saturazione di circa 50°C; essendo la temperatura del prodotto più elevata, l'espansione dà luogo ad un flash auto-evaporativo per effetto del quale la temperatura del prodotto scende ad es. da 90°C oppure 142°C a 50-55°C.
12. 12. Processo secondo la rivendicazione 11, in cui a. l'espansione è realizzata in due steps nel caso che l'imballaggio sia in vetro normale e il prodotto a oltre 90°C, in modo che in ognuno di essi il raffreddamento non superi 45°C, essendo questo in generale il salto termico massimo ammissibile da tale tipo di vetro. b. l'espansione è realizzata in uno solo step nel caso che l'imballaggio sia in vetro temperato, giacché generalmente questo resiste a salti massimi di 130°C; in ogni step, l'espansione viene comunque realizzata progressivamente, ad es. in 10-20", mediante apposita rampa.
13. 13. Processo secondo la rivendicazione 12, in cui il vuoto all'interno della una o più cavità (17) viene controllato mediante l'anello di regolazione composto dal sensore (53) della pressione assoluta, dal predisposto set-point di raffreddamento a rampa e dal regolatore PID che agisce sulla valvola modulante del vuoto (51) collegata tramite il condensatore a superficie (54) al serbatoio del vuoto (55); il Set point e regolatore sono interni al software installato in un microprocessore (16); la pompa del vuoto ad anello liquido (56), collegata tramite la valvola di non ritorno (57) al serbatoio (55), genera e mantiene il vuoto in detto serbatoio e quindi nella una o più cavità (17); la valvola di non ritorno elimina il rischio che avvengano riflussi all'interno del serbatoio e della cavità; i vapori generati dal prodotto durante il flash evaporativo vengono evacuati tramite il condotto (48) e condensati nel condensatore a superficie (54) raffreddato ad acqua e la loro condensa si accumula al fondo del serbatoio (55) dal quale viene scaricata mediante apposita valvola al termine del periodo di produzione oppure in continuazione mediante apposita pompa di estrazione; l'aria e i gas incondensabili, invece, vengono estratti dalla pompa a vuoto (56).
14. 14. Processo secondo la rivendicazione 1 in cui la fase di confezionamento in atmosfera modificata sterilizzata prevede la chiusura della valvola asettica di evacuazione (52), quella di intercettazione (50), e la modulante del vuoto (51); ed inoltre la deviazione della valvola (49) in modo che non vi sia passaggio tra la valvola (50) e la modulante (51) e sia aperta l'uscita ad ugello della stessa valvola (49) per lo scarico della condensa; ed altresì l'apertura della valvola di intercettazione (70 la lieve apertura della modulante (62) del vapore vivo e l'apertura della valvola di scarico condensa (47), dotata in uscita di ugello di contropressione, cosicché il condotto di evacuazione (48) risulta invaso fino alla valvola (52) da vapore vivo; ed infine, mediante apposita valvolina di adduzione, l'immissione di vapore vivo anche nel vano tra la valvola (50) e la valvola (49); venendosi così a realizzare nel condotto di evacuazione (48) e relative valvole una duplice barriera microbiologica in serie a protezione della cavità sterile 17; contemporaneamente, vengono chiuse le valvole asettiche del vapore vivo (58) e (59), ed aperte la valvola (65) e la valvola (66), e lievemente aperta la modulante (67) della miscela di gas prestabilita per il confezionamento cosicché detta miscela, passando attraverso il microfiltro (46), viene sterilizzata, dopodiché fluisce nel condotto di adduzione (45) fino alla valvola asettica di adduzione (61); viene quindi aperta la valvola asettica (61), e modulando la valvola (67) mediante regolatore PID interno al software del microprocessore (16) in base al segnale proveniente dal sensore (53) della pressione assoluta all'interno della una o più cavità (17) e al set-point di compensazione a gas pure interno a detto software, in brevissimo tempo, ad es. 5", si innalza detta pressione fino al valore prestabilito, ad. es. pressione atmosferica; in questa fase la temperatura del prodotto rimane pressoché costante.
15. 15. Processo secondo la rivendicazione 14, in cui la fase di apertura della cavità ed estrazione e raffreddamento finale avviene una volta raggiunta la pressione di compensazione prestabilita, ed il pistone pneumatico (37) viene azionato verso il basso facendogli compiere la corsa necessaria affinché il corpo di chiusura (2) scenda verso il contenitore 1 innestando completamente la guarnizione (3) "a sella" su di esso vulcanizzata nel bordo (7) "a cuneo" o "a schiena" dell'apertura del contenitore (1); la corsa è limitata meccanicamente dal fermo registrabile a vite (68), filettato e fissato alla parte superiore dello stelo (39) del pistone; in tale modo, le superfici (4a) e ( 5 a ) dei labbri 4 e 5 della guarnizione (3) vanno a fare tenuta ermetica sulle superfici laterali rispettivamente (8a) e (9a) del bordo (7) dell'apertura (11) del contenitore (1), e la lamina metallica sottile "a ponte" 12 inserita nella scanalatura (6) della guarnizione va a fare barriera tra le parti superiori (8b) e (9b) di detto bordo e la superficie inferiore (15a) dell'elemento (15) del corpo di chiusura (2), e la bordatura interna (4d) del labbro esterno (4) della guarnizione (3) va ad ancorarsi e fare ritenuta sullo scalino (8d) del bordo (7), cosicché l'imballaggio risulta ermeticamente e fisicamente chiuso e a barriera; contemporaneamente, vengono chiuse le valvole di intercettazione (65, 66) e la valvola modulante (67) della miscela di gas di confezionamento; il tempo necessario per dette operazioni è ad es. di circa 5".
16. 16. Processo secondo almeno una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere altresì una fase di apertura della cavità, estrazione della confezione e raffreddamento finale della stessa mediante azionamento di un pistoncino (42) in modo che le griffe (40) rilascino l'imballaggio (P) così ottenuto, dopodiché viene azionato il pistone (37) fino a fine corsa superiore in modo che il supporto (38) e le relative griffe (40) si ritraggano in prossimità del cielo della cavità (17); contemporaneamente, rotazione di un chiavistello rotante (34) in modo che risulti libero l'albero a gomiti (31), tutto il gruppo di sollevamento (30) e la parte inferiore mobile (29) della una o più cavità (17), inoltre si prevede la rotazione fino al punto morto inferiore, pertanto di 180°, dell'albero a gomiti (31), cosicché detta parte (29) scende e la una o più cavità (17) si apre; nel frattempo, un transfer (18) viene riportato indietro verso l'inizio della linea; giunto in tale posizione, vengono ruotati gli alberini (21) che agiscono sui bracci articolati (22) e quindi sulle griffe (20) delle unità di presa/rilascio (19) del transfer (18), portando dette griffe in posizione e stato di presa degli imballaggi (P); abbassamento del pistone pneumatico (33) fino a fine corsa inferiore, cosicché l'imballaggio rimane sospeso sulle suddette griffe del transfer, viene trasferito il transfer con il suddetto carico di imballaggi verso la parte finale della linea, cioè a fine corsa di scarico, cosicché le prime unità di presa/ rilascio e i relativi imballaggi (P) pre-riscaldati vengono a trovarsi in corrispondenza delle cavità del pastorizzatore o sterilizzatore (C), e le altre con i relativi imballaggi (P) pastorizzati o sterilizzati e confezionati asetticamente in MAP in corrispondenza del raffreddatore finale (D); in detta posizione, riportando gli alberini (21) al punto di partenza avviene il rilascio degli imballaggi, dopodiché il transfer viene riportato a fine corsa di carico verso l'inizio linea in attesa di effettuare il carico relativo ad un nuovo ciclo.
17. 17. Macchina operante il processo di pastorizzazione o sterilizzazione e confezionamento asettico di un imballaggio (P), secondo almeno una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere: a. Mezzi per l'introduzione in una o più cavità (17) di imballaggi (P) contenente il prodotto da trattare, b. Mezzi per il sollevamento del coperchio dell'imballaggio contenuto in ciascuna cavità, c. Mezzi per la disareazione termofisica per autoevaporazione sottovuoto, d. Mezzi per attuare il riscaldamento a temperatura di pastorizzazione o sterilizzazione UHT, mediante condensazione diretta di vapore vivo e microonde e. Mezzi per attuare la sosta termica di pastorizzazione o sterilizzazione f. Mezzi per attuare il raffreddamento asettico rapido per auto-evaporazione sottovuoto g. Mezzi per attuare il confezionamento in atmosfera modificata sterilizzata h. Mezzi per attuare la chiusura fisica, ermetica e a barriera dell'imballaggio.
18. 18. Processo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il coperchio (2), sempre con fori o asole di passaggio aria, vapore fumi e gas opportunamente disposte lungo la guarnizione, viene messo dopo l'uscita dal pre-riscaldatore, cosicché non è necessario che la guarnizione (3) dello stesso sia provvista dei passaggi P per l'aria, il vapore e i fumi.
19. 19. Processo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i suddetti passaggi sono realizzati nella parte rigida del coperchio (2) e non invece nella guarnizione, e detto coperchio e guarnizione vengono posti e completamente innestati sul contenitore 1, pertanto in posizione di chiusura a tenuta ermetica, prima dell'introduzione nella una o più cavità (17), cosicché durante le operazioni già descritte di disareazione, pastorizzazione o sterilizzazione, l'aria, il vapore, i fumi e i gas passano attraverso detti passaggi, gli stessi venendo poi chiusi e sigillati con stick, nastri adesivi, piastrine o laminati flessibili termosaldabili o incollabili, o altro sistema a tenuta ermetica e/o barriera, prima dell'apertura della cavità a fine ciclo oppure subito dopo in ambiente sterile realizzato con cappe a flusso a laminare e in sovrappressione.
20. 20. Processo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il coperchio (2) viene prelevato dalla posizione di appoggio sul bordo dell'apertura del contenitore e sollevato o abbassato mediante una o più ventose solidali al supporto mobile (38) ed operanti per differenza di pressione tra cavità e un ambiente separato.
21. 21. Processo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il transfer è costituito da tapparelle realizzate in tutto o in parte in vetro o altro materiale permeabile alle microonde, su cui poggiano o nei cui fori sono alloggiati gli imballaggi, ognuna di tali tapparelle venendo interposta e compressa a pacco tra parte superiore e parte inferiore della cavità, entrambe dotate di guarnizioni ermetiche con interposta barriera a vapore vivo.
22. 22. Processo, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la parte inferiore mobile (29) della cavità (17), anziché essere mossa dal gruppo meccanico-pneumatico (30) è movimentata da un pistone pneumatico oppure oleodinamico, coassiale a detta parte ed operante direttamente sulla stessa.
23. 23. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, privo di tutte le fasi ed organi operanti asetticamente sottovuoto, in cui si prevede di effettuare all'interno della cavità (17) la pastorizzazione o la sterilizzazione del prodotto, anche esclusivamente solido purché umido, e dell'imballaggio semichiuso in cui lo stesso contenuto, e chiudere a caldo a temperatura di pastorizzazione o al massimo di 100°C e a pressione atmosferica o lievemente superiore il prodotto stesso in detto imballaggio in modo ermetico e a barriera.
24. 24. Processo, secondo la rivendicazione 23, privo anche delle fasi ed organi necessari alla pastorizzazione o alla sterilizzazione, in cui ai prevede di effettuare all'interno della cavità (17) il solo riscaldamento e cottura del prodotto anche esclusivamente solido, purché umido, contenuto nell'imballaggio semichiuso, e chiudono a caldo a temperatura di pastorizzazione o al massimo di 100°C e a pressione atmosferica o lievemente superiore il prodotto stesso in detto imballaggio in modo ermetico.