ITAN20100209A1 - Procedimento di sterilizzazione di serbatoi. - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO DI STERILIZZAZIONE DI SERBATOI

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a un processo di sterilizzazione di serbatoi, in particolare di serbatoi per la produzione e/o la conservazione di succhi di frutta.

Nel ciclo di vita dei succhi di frutta, una tappa importante è costituita dalla conservazione degli stessi dopo l'estrazione dai corrispondenti frutti e prima del loro imbottigliamento o del loro uso per la prepazione di miscele. Infatti, come è noto, il succo di frutta, come del resto la stessa frutta, in presenza di batteri e di altri microorganismi tende a deteriorarsi, fermentando a dare i prodotti più svariati e per lo più di cattivo sapore e spesso dannosi per la salute, a seconda sia della composizione che dell'ambiente in cui si trova.

Per conservare i succhi di frutta, si ricorre allora a serbatoi il più possibile sterili. Per comodità, si utilizzano comunemente serbatoi in acciaio inossidabile, che sono più facilmente sterilizzabili.

La sterilizzazione può avvenire fondamentalmente in due modi: per via termica o per via chimica e, in entrambi i casi, viene eseguita a serbatoio vuoto. Per via termica, generalmente la sterilizzazione avviene facendo entrare vapore acqueo a pressione nel serbatoio, così da portare la temperatura al disopra dei 100 °C e da uccidere la maggior parte dei microorganismi. Per via chimica, il serbatoio viene trattato "lavandolo" con un disinfettante che bagna le superfici, si insinua nelle poche porosità che la superficie di acciaio presenta e uccide in questo modo i microorganismi che incontra sul proprio percorso. Va tenuto presente che è consigliabile eseguire la sterilizzazione per via termica solamente in presenza di piccoli serbatoi, dato che induce deformazioni legate alla dilatazione, che potrebbero a loro volta portare a danneggiamenti e in certi casi anche al collasso, del serbatoio. Questo inconveniente potrebbe essere ovviato solo mediante un dimensionamento eccessivo del serbatoio, che avrebbe come conseguenza un enorme aumento del consumo di vapore, oltre che dei costi di costruzione del serbatoio.

Nella maggior parte dei casi, fino a oggi si è utilizzato come disinfettante uno iodoforo.

Tuttavia, lo iodoforo comporta lo svantaggio fondamentale che richiede una procedura di applicazione estremamente complicata e, dunque, costosa, dato che è poco maneggevole e deve essere neutralizzato compietamente prima di poterlo smaltire.

Va anche tenuto presente che una recente direttiva ha messo al bando l'uso di iodofori per queste applicazioni.

Problema alla base dell'invenzione è di proporre un procedimento di sterilizzazione che non danneggi la struttura del serbatoio e che non presenti gli svantaggi che lo iodoforo comporta.

Questo scopo viene raggiunto con un procedimento per la sterilizzazione chimica di un serbatoio, caratterizzato da ciò che si impiega come sterilizzante una fonte di ossigeno nascente. Preferibilmente, si impiega acido peracetico.

La presente invenzione riguarda pure un impianto per mettere in opera il procedimento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risultano comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una forma di esecuzione preferita, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1 rappresenta un prospetto schematico di un serbatoio per mettere in opera il procedimento secondo la presente invenzione;

fig. 2 rappresenta una vista in pianta schematica, perpendicolare a quella di fig. 1;

fig. 3 rappresenta un particolare di fig. 1;

fig. 4 è una vista laterale, parzialmente in sezione, di una valvola rompivuoto per il serbatoio di figg. 1 a 3;

fig. 5 è una vista in sezione della valvola di fig. 4;

fig. 6 è una vista laterale di un complesso di valvole del serbatoio delle figg. 1 a 3;

fig. 7 è un particolare di fig. 6;

fig. 8 è una vista in pianta di fig. 6;

fig. 9 è una vista in sezione di una valvola di sicurezza; e

fig. 10 è una vista laterale di un dispositivo per il prelievo di campioni, da applicarsi per il procedimento secondo l'invenzione in base a una forma di esecuzione preferita.

Il procedimento secondo la presente invenzione ha generalmente luogo in un serbatoio 1. Generalmente, il serbatoio 1 è realizzato in metallo, preferibilmente acciaio inossidabile. Le lamiere che lo compongono devono subire una finitura superficiale adeguata, così da evitare di creare siti preferenziali di accumulo di soluzione di lavaggio e/o disinfettante. Anche le saldature devono essere realizzate in maniera da evitare che creino spigoli vivi ed accumuli eccessivi, che potrebbero impedire una buona diffusione delle soluzioni in uso.

Il serbatoio 1 comprende una flangia 2, disposta, nella forma di esecuzione mostrata, sulla sommità del serbatoio 1, nella zona ove si trova una piazzola 3 sulla sommità del serbatoio 1. La flangia 2, come si vede in fig.

8, è atta a contenere un certo numero di strumenti, importanti per la messa in opera del procedimento secondo la presente invenzione. Sono, così, presenti un condotto 4 per l'alimentazione di azoto, una valvola di sicurezza 5, in grado di intercettare il flusso di azoto e di scaricare ogni pericolosa sovrappressione che venga a crearsi nel serbatoio 1, un condotto 6 di alimentazione di liquidi e una valvola rompivuoto 7; le valvole 5 e 7 sono fra loro collegate da un tubo 5A. Mentre è presente un condotto 8 per l'alimentazione di soluzioni di lavaggio e sterilizzazione, la valvola di sicurezza 5 è collegata anche a un contenitore 9, dotato di filtro assoluto. La flangia 2 è atta ad accoppiarsi a una controflangia 2a che porta un foro di accesso al serbatoio 1.

Il serbatoio 1 comprende inoltre, esternamente, un agitatore laterale 10.

Preferibilmente, la valvola di sicurezza 5 è una valvola a otturatore. In fig. 9 è illustrata una forma d'esecuzione preferita di una valvola di questo tipo. Essa comprende un otturatore 12, dotato di stelo 13 e guarnizione 14, un dispositivo 15 per l'apertura comandata con una giunzione 15a a una zavorra 16, a sua volta collegata allo stelo 13 mediante una giunzione 15b, una giunzione 17a a un raccordo 21a di fig. 4 e una giunzione 17b al contenitore 9 di fig. 8. Il corpo 18 della valvola 5 comprende al proprio interno una membrana 19.

Per quanto riguarda la valvola rompivuoto 7, essa comprende un corpo 20, una tenuta 21 e un raccordo 22.

In fig. 10 è rappresentato schematicamente un prelevacampione 23. Esso è costituito da un serbatoio 24, da un tubo 25 flessibile e da quattro valvole 26a, 26b, 26c e 26d. E' presente, inoltre, una valvola 27 di immissione del vapore, posta a monte della valvola 26a ed eventualmente una valvola 26d per il prelievo con ago. Le diverse parti sono collegate fra loro in modo distaccabile mediante le giunzioni 24a.

Il procedimento secondo la presente invenzione viene messo in opera prima del riempimento del serbatoio 1, per esempio con succo di frutta, ma gli stessi principii si applicano anche ad altri settori. Il serbatoio 1 viene sottoposto a sei fasi di procedimento. Una prima fase è la fase di lavaggio del serbatoio. Al condotto 6 viene alimentata acqua che arriva all'interno del serbatoio, dove viene spruzzato sulle pareti, ad alta pressione, da un dispositivo di lavaggio 6a, si veda fig. 6. L'acqua che bagna le pareti del serbatoio ha la funzione di bagnare lo sporco, in modo da renderlo attaccabile nelle fasi successive e di distaccare meccanicamente, per effetto della pressione, i residui di succo essiccato, rimasti nella conservazione precedente che costituiscono un punto particolarmente efficace per la proliferazione di microorganismi. L'acqua viene man mano scaricata dallo stesso condotto di scarico che asporta dal serbatoio 1 il prodotto da commercializzare.

Terminata la fase di lavaggio con acqua, si passa al lavaggio con soda caustica. Il condotto 6 viene ora alimentato dal serbatoio contenente la soluzione di soda caustica. Preferibilmente, si utilizza una soluzione di soda caustica, la cui concentrazione varia fra il 3% e il 7% in peso. La funzione della soda, oltre a quella generale di lavaggio e asportazione meccanica grazie alla pressione, è quella di trasformare in sostanze idrosolubili i residui di succo di frutta e materia organica.

Terminata la fase di lavaggio con soda e scaricata la soluzione di soda dallo scarico, si esegue di nuovo una fase di lavaggio con acqua, già descritta, con lo scopo di eliminare le sostanze idrosolubili che si sono formate.

Una volta terminata anche questa fase di lavaggio e scaricata l'acqua dallo scarico, si procede a collegare l'alimentazione del condotto 6 a un serbatoio di soluzione di acido nitrico, preferibilmente a una concentrazione compresa fra lo 0,3% e l'l,5% in peso. L'acido nitrico rimuove dalle pareti del serbatoio i residui alcalini, lasciandole leggermente acidule. Può essere conveniente aumentare la concentrazione dell'acido nitrico nella soluzione solo gradualmente, onde evitare di avere eccessi di acido residui.

Terminata la fase di lavaggio con acido e scaricata la soluzione di acido dallo scarico, si esegue di una terza fase di lavaggio con acqua, secondo le modalità già descritte.

Una volta terminata anche questa fase di lavaggio ed eliminata l'acqua dallo scarico, si procede a collegare l'alimentazione del condotto 6 a un serbatoio di soluzione di disinfettante, alla minima concentrazione attiva consigliata dal produttore: tale soluzione viene fatta circolare nel serbatoio tramite il dispositivo di lavaggio e viene successivamente scaricata.

A questo punto, il serbatoio è pronto per la fase vera e propria di sterilizzazione. L'alimentazione del condotto 6 viene collegata a un serbatoio di una sostanza fonte di ossigeno nascente, preferibilmente, tale fonte di ossigeno nascente è costituita da acido peracetico. La soluzione, preferibilmente a una concentrazione non inferiore a 2000 ppm, viene inviata allo stesso modo delle precedenti soluzioni sulle pareti del serbatoio 1, effettuando così la loro sterilizzazione, allo stesso modo in cui si era proceduto per il lavaggio. Ovviamente, il fatto che la soluzione disinfettante segua lo stesso percorso del succo di frutta, fa sì che tutte le componenti con le quali il succo viene a contatto vengano sicuramente e accuratamente sterilizzate.

E' evidente che, anziché utilizzare più serbatoi, uno per ogni soluzione, si può ridurne il numero, per esempio utilizzando un unico serbatoio per le sostanze acide, un unico per le sostanze basiche e un unico per le soluzioni neutre e l'acqua, predisponendo la preparazione delle soluzioni con un sistema dosatore, di per sé noto e comandato, preferibilmente, da un sistema di controllo elettronico, quale un elaboratore. Si può addirittura prevedere un unico serbatoio, entro cui si variino di volta in volta i dosaggi e le sostanze da aggiungere all'acqua. Preferibilmente, il tempo di applicazione di ogni soluzione varia secondo un programma appositamente studiato all'interno della routine di utilizzo. Preferibilmente, si opera a una temperatura compresa fra temperatura ambiente e la temperatura di rete dell'acqua. La pressione della soluzione da inviare può vantaggiosamente variare a seconda delle esigenze di lavaggio, scelte in base al volume e alle caratteristiche del serbatoio 1.

Al termine della fase appena descritta, il serbatoio è parzialmente pieno di soluzione disinfettante e viene pressurizzato con azoto a bassa pressione, fluente attraverso il condotto 4. A questo punto, si provvede alla colmatura del serbatoio con acqua pastorizzata, così da rimuovere ogni presenza di gas al suo interno. L'acqua, inviata dal pastorizzatore e caricata tramite valvola nel serbatoio 1, viene immessa, dapprima ad alta portata poi, quando il livello all'interno del serbatoio 1 raggiunge un determinato valore (serbatoio 1 quasi completamente pieno), la portata diminuisce per completare la colmatura. L'eccesso di pressione nel serbatoio 1, conseguente al riempimento con acqua viene scaricato tramite l'intervento della valvola 5 per riportare la pressione all'interno del serbatoio al disotto del livello di guardia. Una volta riempito il serbatoio, si blocca l'alimentazione. Preferibilmente sia la riduzione della portata che la sospensione dell'alimentazione avvengono grazie a un sistema automatizzato, dotato di misuratore di pressione e misuratore e/o interruttore del livello del liquido, entrambi di per sé noti.

Terminata questa fase, il serbatoio 1 viene svuotato e riempito di azoto sterile alla pressione di apertura nel serbatoio 1, sempre tramite il condotto 4. La pressione finale, una volta raggiunta, viene mantenuta costante, con un sistema di misurazione della pressione che dà al condotto 4 le istruzioni per i periodici rabbocchi. Il serbatoio, prima del nuovo riempimento, viene così mantenuto sotto atmosfera di azoto sterile e chimicamente inerte.

Quando sia pronto il nuovo succo di frutta da immettere, il serbatoio viene riempito fino al livello desiderato (il serbatoio 1 è riempibile anche solo parzialmente) e comunque non inoltre il massimo livello operativo, dipendente dalle caratteristiche del serbatoio 1 stesso e il resto del volume viene occupato da azoto, che viene mantenuto a pressione costante nel modo già visto in precedenza. Il sistema di controllo della pressione prevede anche il possibile sfiato attraverso la valvola di sicurezza 5, qualora una contaminazione fosse comunque avvenuta (per esempio nella fase di trasporto e/o in quelle di carico e scarico) e avesse portato a una indesiderata fermentazione del prodotto. In questo modo, viene assicurata la sicurezza anche in caso di problemi nella gestione. Il prodotto viene generalmente tenuto a bassa temperatura, preferibilmente al disotto di 5°C.

Quando, per esempio nel corso del periodo di conservazione del succo di frutta, si voglia prelevarne un campione all'interno del serbatoio 1, si utilizza il prelevacampione 23. Prima di procedere al prelievo, è necessario procedere alla sterilizzazione del prelevacampione 23. Dato che le sue dimenzioni sono di gran lunga minori di quelle del serbatoio 1, è più semplice procedere a una sterilizzazione a vapore. A tal fine, si aprono le valvole 26b, 26c (ma si lascia chiusa la 26a) e 27 e si fa fluire vapore verso il serbatoio 24, mantenendo il tutto sotto pressione di vapore per un tempo non inferiore a 30 minuti. A questo punto, si chiudono le valvole 26c e 27. Nel prelevacampione 23 rimane una certa quantità di vapore che, a causa della riduzione di temperatura col passare del tempo condensa, ciò che contribuisce a creare una depressione all'interno del serbatoio 24, che si trova alla temperatura di stoccaggio, come si è visto bassa.

A questo punto, si apre la valvola 26a. Liquido entra nel serbatoio 24 a causa della depressione in esso presente. Si procede quindi alla chiusura anche delle valvole 26a e 26b e si stacca il serbatoio 24 agendo sulle giunzioni 24a e lo si porta al laboratorio di analisi per le fasi successive, di per sé note.

S'intende comunque che l'invenzione non deve considerarsi limitata alla particolare disposizione illustrata sopra, che costituisce soltanto una forma di esecuzione esemplificativa di essa, ma che diverse varianti sono possibili, tutte alla portata di un tecnico del ramo, senza per questo uscire dall'ambito di protezione dell'invenzione stessa, come definito dalle rivendicazioni che seguono.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI 1) Procedimento per la sterilizzazione chimica di un serbatoio (1), caratterizzato da ciò che si impiega come sterilizzante una fonte di ossigeno nascente.
2. 2) Procedimento come in 1), caratterizzato da ciò che detta fonte di ossigeno nascente è acido peracetico 3) Procedimento come in 1) o in 2), caratterizzato da ciò che prevede le fasi di lavaggio con acqua, lavaggio con soda, lavaggio con acido nitrico e disinfezione con la fonte di ossigeno nascente. 4) Procedimento come in 3), caratterizzato da ciò che una fase di lavaggio con acqua viene eseguita anche prima del lavaggio con acido nitrico e della disinfezione. 5) Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che le soluzioni necessarie per la sterilizzazione vengono alimentati tramite lo stesso condotto (6). 6) Procedimento come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che detta fonte di ossigeno nascente viene alimentata a una concentrazione non inferiore a 2000 ppm. 7) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che, al termine della fase di disinfezione, si alimenta azoto a bassa pressione all'interno del serbatoio (1) e da ciò che il serbatoio viene poi sottoposto a una fase di colmatura con acqua pastorizzata. 8) Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che il serbatoio cui si applica è un serbatoio (1) per la conservazione di succhi di frutta. 9) Impianto per l'esecuzione del procedimento secondo una qualsisai delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da ciò che comprende un serbatoio (1), preferibilmente in acciaio, uno o più condotti (6) per l'immissione di sostanze liquide e uno o più condotti (4) per l'immissione di azoto. 10) Impianto come in 9), comprendente un dispositivo (23) per il prelievo di campioni di liquido, caratterizzato da ciò che detto dispositivo (23) è costituito da un serbatoio (24), un tubo flessibile (25), collegato a monte e a valle di detto serbatoio (24), e da valvole (26a, 26b, 26c, 26d; 27) di intercettazione. 11) Impianto come in 10), caratterizzato da ciò che le singole componenti di detto dispositivo (23) sono collegate fra loro in modo distaccabile mediante giunzioni (24a).