ITCN20130014A1 - Raffinatrice/miscelatrice modulare per la produzione a ciclo continuo in linea, a temperatura controllata, a basso consumo energetico, con mezzi di raffreddamento e lavaggio integrati, con controllo elettronico sensorizzato, con auto-apprendimento de - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione avente per titolo:

RAFFINATRICE / MISCELATRICE DI PRODOTTI PER L’INDUSTRIA ALIMENTARE, PER L’INDUSTRIA FARMACEUTICA, E SIMILI.

1- DESCRIZIONE DELLO STATO DELLA TECNICA

La presente invenzione si riferisce ad una raffinatrice / di prodotti per l’industria alimentare, farmaceutica, e simili, per la produzione a ciclo continuo in linea, a temperatura controllata, a basso consumo energetico, con mezzi di raffreddamento e lavaggio integrati, con controllo elettronico sensorizzato, con auto-apprendimento dei parametri ottimali di funzionamento, destinata appunto al settore alimentare od a settori aventi necessità similari, quali ad esempio il settore farmaceutico; l’invenzione è stata sviluppata con l’obbiettivo di proporre una macchina multi-funzione, sempre più ricercata dagli utilizzatori, che, senza necessità di modifiche meccaniche, svolga sia il compito di raffinatrice che di miscelatrice (cosa importantissima, come vedremo, a temperatura controllata), di prodotti già raffinati. L’assenza di tale tipo di macchina, costringe ovviamente gli utilizzatori all’acquisto di due macchine differenti.

Dal punto di vista tecnico, la raffinatrice qui rivendicata è in grado di competere con le migliori raffinatrici industriali, offrendo in alcuni casi prestazioni migliori e produzioni di altissima qualità, che, per le ragioni che vedremo, le raffinatrici industriali non possono raggiungere; con il vantaggio di essere adatta a lotti di produzione di dimensioni ridotte e con frequenti cambi di produzione, congegnata in modo da essere accessibile ed utilizzabile con facilità da realtà produttive di dimensioni contenute.

Miscelatrice- Per quanto riguarda la funzione di miscelatrice, come vedremo nel dettaglio, esso si ottiene utilizzando le previste differenti posizioni di alimentazione delle materie prime riducendo in modo adeguato la velocità dei cinematismi di raffinazione (che qui hanno soltanto funzione di miscelazione), ed incrementando invece in modo calcolato la velocità di alimentazione delle materie prime, in modo da favorire appunto la perfetta miscelazione, senza influire in modo significativo sulla granulometria del prodotto finale.

1.1- Destinazione d’uso delle - Con il termine raffinatrice 1 (fìg. 1) si intendono quelle macchine che eseguono lo sminuzzamento di materie prime (un pre-macinato di cacao pistacchi, nocciole e simili al quale possono essere stati pre-miscelati latte e/o zucchero, ecc.), fino ad ottenerne una sostanza pastosa 7 (fig. 2), pronta per essere utilizzata dalle aziende dolciarie / alimentari, ecc., la cui granulometria, per ragioni organolettiche e di palatabilità, b necessario che sia dell’ordine di circa 20 micron. Tali materie prime sono preparate mediante una macchina di taglio 23 (fig. 1), la quale sminuzza cacao, pistacchi, nocciole e simili sino ad una dimensione indicativa di circa 400 -500 micron, che l’esperienza considera essere ideale per essere poi raffinati.

1.2- Caratteristiche generali delle raffinatrici note- Per quanto riguarda le loro caratteristiche generali, per il funzionamento le raffinatrici necessitano di energia, di acqua perii raffreddamento, e di liquidi e/od oli alimentari, necessari per l’esecuzione degli indispensabili ed importanti cicli periodici di lavaggio interno, ad esempio, in occasione dei cambi di produzione, al fine di evitare contaminazioni di sapori. Dette raffinatrici sono state progettate per essere inserite in impianti industriali medio-grandi; per questa ragione non inglobano gli impianti di raffreddamento e di lavaggio, in quanto essi sono già presenti negli stabilimenti industriali, in versione centralizzata, in modo da poter servire in contemporanea un elevato numero di linee. Le raffinatrici sono quindi soltanto predisposte per essere allacciate a detti impianti centralizzati, con vantaggi gestionali, ma con svantaggi che la presente invenzione intende superare; si osserva infatti che l’avere impianti centralizzati di raffreddamento e di lavaggio, fa sì che non sia possibile specializzarne le caratteristiche in modo da essere adatte ai limiti sopportabili dai differenti delicati prodotti in lavorazione. Si deve tenere presente infatti che i prodotti alimentari sono sostanze a rapida deperibilità, molto sensibili alle variazioni dei parametri fisico / chimici di lavorazione, quali appunto la temperatura, la sua stabilità, il tempo di lavorazione, il tempo di esposizione all’ambiente, le modalità di raffreddamento, ecc..; ne consegue inoltre che la loro compatibilità con la trasformazione industriale, impone la necessità di utilizzare additivi e conservanti. Da ciò ne discende che dal punto di vista qualitativo i prodotti raffinati secondo la metodologia industriale non possono raggiungere i livelli di eccellenza che la qualità dei componenti meriterebbe.

1.3- Necessità di un miglior controllo dei parametri fisico / chimici di raffinazione- Data quindi anche la destinazione di mercato della presente invenzione al mercato dei piccoli -medi produttori, di cui si è accennato, presso i cui laboratori non sono presenti gli impianti di raffreddamento e di lavaggio centralizzati, per prima cosa nella raffinatrice innovativa sono stati integrati al suo interno sia rimpianto di raffreddamento che l’impianto di lavaggio; tale soluzione, in apparenza poco proponibile per ragioni economiche in ambito industriale, comporta il vantaggio qualitativo di poter rispettare con la necessaria precisione, per ogni raffinatrice e per ogni tipo di prodotto in lavorazione, i relativi parametri fisico / chimici che regolano la qualità della raffinazione, riducendo od eliminando la necessità di aggiungere additivi e conservanti. Aprendo a sua volta agli esperti del settore alimentare, la possibilità di creare e produrre, con caratteristiche industriali, molteplici prodotti dolciari dalle qualità uniche, come se fossero prodotti in modo artigianale, impossibili da ottenere sulle raffinatrici tradizionali.

1.4- Rafinatrice a rulli- Allo stato della tecnica corrente, meno diffuse e superate sono le raffinatrici a rulli 14 (fig. 5); esse comprendono dei rulli 15 (fig. 5) ad interasse regolabile, attraverso i quali viene fatto transitare la materia prima (pre-macinato di cacao, pistacchi, nocciole e simili); a parte i costi elevati di acquisto e di manutenzione (per la rettifica periodica dei rulli, di grandi dimensioni), tale metodologia, nonostante tutte le precauzioni del caso, proprio per come essa è stata congegnata, presenta l’inconveniente di esporre la materia prima in lavorazione al contatto continuo con fambiente circostante, con conseguente certa possibilità di contaminazione da parte di agenti esterni, quali insetti, pulviscolo, ecc.; così pure, sempre a causa dell’impossibilità di isolamento della sostanza pastosa dall’ambiente circostante, risulta che tale tipo di raffinatrice generi l’impoverimento qualitativo della sostanza pastosa stessa, a causa della conseguente dispersione in atmosfera, per spremitura, di aromi e profumi.

1.5- Mulino a sfere- Le macchine più diffuse nel settore, sono i cosiddetti mulini a sfere 2 (fig. 2), in origine studiati per eseguire altre lavorazioni, e poi adattati per il settore alimentare, e impropriamente chiamati raffinatrici; esse comprendono un contenitore in metallo 3 (fig. 2), un agitatore rotante 4 (fig. 2), e una certa quantità calcolata di sfere di acciaio 5 (fig. 2), simili alle sfere utilizzate nei cuscinetti a rotolamento; per quanto riguarda il funzionamento, esso è il seguente: l’operatore riempie il contenitore di materie prime (delle dimensioni del granulato di circa 400 - 500 micron) di cacao, pistacchi, nocciole e simili 6 (fig. 2), ed avvia l’agitatore rotante, lasciandolo in funzione per un tempo determinato. Nella rotazione le sfere vengono proiettate ad altissima velocità all’interno del contenitore, così da trasformare, nell’urto reciproco, la materia prima nella sostanza pastosa avente la granulometria desiderata. Al termine del tempo prestabilito, la sostanza pastosa 7 (fig. 2) viene scaricata, e la macchina è pronta per eseguire un ciclo successivo.

Tale tecnologia, destinata appunto alla grande industria e stabilizzatasi ormai nei decenni, sembra però avere raggiunto una certa obsolescenza, a causa della rapida evoluzione e parcellizzazione delle aziende utilizzatrici, spinta anche dalla maggior attenzione della clientela per gli aspetti naturali degli alimenti. Dette raffinatrici presentano i seguenti aspetti negativi:

1.5.1- Funzionamento intermittente della macchina, che impedisce quindi l’inserimento diretto in una linea di produzione a ciclo continuo; per fare ciò, come in effetti avviene, è infatti necessario predisporre uno stoccaggio intermedio della sostanza pastosa 7 (fig. 2), con conseguenze negative sul contenuto di freschezza, omogeneità e lavorabilità dei delicati ingredienti alimentari, di cui si è detto.

1.5.2- Necessità di aggiunta periodica di sfere di acciaio 5 (fig. 2), a causa della loro usura per impatto reciproco, e per impatto contro la parete interna del contenitore 3 (fig. 2), e necessità di manutenzione / sostituzione periodica del contenitore stesso, e conseguente rilascio di microscopici frammenti metallici irrintracciabili all’interno della sostanza pastosa 7 (fig. 2), provenienti appunto per distacco sia dalle sfere che dalla parete del contenitore, che inquinano inevitabilmente il ciclo alimentare dell’utilizzatore.

1.5.3- Ostacolo alla tendenza della sensibilità del mercato, che si orienta sempre di più verso la ricerca e la valorizzazione di prodotti liberi da tracce, quand’anche insignificanti, di sostanze contaminanti.

1.5.4- Ostacolo allo sviluppo di prodotti nuovi, in bassa quantità, a costi ragionevoli, a causa delle difficoltà tecniche ed economiche che si presentano in sede di messa a regime delle relative condizioni di raffreddamento e di cambi di produzione; la tecnologia a sfere impone infatti che venga prodotta una certa quantità minima di sostanza pastosa 7 (fig. 2), corrispondente al riempimento del contenitore 3 (fig. 2).

1.5.5- Difficoltà nelle operazioni di pulizia, in quanto allo steso modo, ogni cambio produzione richiede il lavaggio di migliaia di sfere d’acciaio, affinché non vi siano contaminazioni di sapori e profumi; attività che risulta essere particolarmente laboriosa e delicata.

1.5.6- Sviluppo di elevato ed incontrollabile calore in fase di raffinazione, che degrada la qualità della sostanza pastosa raffinata, dovuto all’impatto ad alta velocità tra le sfere e verso il contenitore.

1.5.7- Date anche le dimensioni del contenitore, tale calore risulta essere inoltre non uniforme all’interno della massa in raffinazione, rendendo ancora più diffìcile il

provvedere ad un controllo sufficientemente preciso della costanza del regine termico di raffinazione. Conseguenza importante: questa area di incontrollabilità influisce sulla stabilità delle caratteristiche organolettiche della sostanza pastosa raffinata, come già accennato, tanto da costringere a limitare la varietà di prodotti da proporre al mercato.

1.6- Soluzioni teoriche a sistema volvente- Al fine di ridurre alcuni di tali aspetti negativi, sono state ipotizzate soluzioni a sistema volvente, che non hanno mai raggiunto il mercato, perché tecnicamente incomplete od inattuabili a causa di non banali problemi a sua volta originati; ad esempio, è nota la domanda di brevetto T02009A000571 - Masante, non concessa. In essa 8 (fig. 3), la raffinazione avviene non per impatto dinamico tra sfere di acciaio proiettate, ma per compressione della materia prima di cacao, pistacchi, nocciole e simili, fatto transitare tra corpi volventi in rotazione su una superficie; tale sistema comporta quindi il non secondario vantaggio di vedere praticamente annullato il problema di contaminazione della sostanza pastosa da residui di acciaio provenienti dal deterioramento per impatto delle sfere, di cui si è detto, e di ridurre i consumi energetici rispetto allo stato della tecnica. Dal relativo rapporto di ricerca, si risale inoltre al documento DE1228896B - Baltzer, 9 (fig. 4), che riguarda però un miscelatore di vernici, e che, nonostante l’apparente somiglianza, non può essere esteso di per sé all’attività di raffinazione; e questo in quanto, come si capirà nel prosieguo, esso trascura alcuni vincoli fondamentali tipici del settore alimentare.

1.7- Anomalie del sistema volvente- Nel caso della tecnologia di cui nella domanda di brevetto T02009A000571 - Masante, essa presenta un’anomalia che invalida il principio rivendicato. In essa infatti i corpi volventi 11 (fig. 3) sono pre-caricati mediante l’interposizione di molle a tazza 10 (fig. 3) opportunamente calcolate; tale pre-carico ha lo scopo di garantire l’assestamento automatico e l’adeguata compressione della materia prima tra i corpi volventi 11 (fig. 3) e le superfici 12 (fig. 3), sino ad ottenere in uscita la sostanza pastosa avente la granulometria di 20 micron. Come risulta dal disegno del documento T02009A000571 - Masante, e come confermato da prove pratiche, nel suo transito all’intemo della raffinatrice, la materia prima e la massa pastosa vanno però ad occupare anche lo spazio 13 (fig. 3) tra le molle a tazza 10 (fig. 3), indurendo ed impedendo così in breve tempo l’adeguata automatica compressione della materia prima; ne consegue quindi che la sostanza pastosa prodotta risulta essere non conforme, in quanto presenta una non accettabile fluttuazione nella granulometria, senza raggiungere il grado di raffinazione necessario (20 micron). Bisogna infatti ricordare che la materia prima è una sostanza alimentare organica, soggetta a rapido essiccamento e deterioramento; il suo accumulo statico in zone non raggiungibili, ne genera in un tempo relativamente breve appunto la decomposizione e rindurimento in sostanze carboniose in grado anche, se entrassero in circolo, da inquinare dal punto di vista organolettico, estetico ed igienico, la sostanza pastosa in uscita. Data la particolare conformazione della macchina, risulta inoltre impossibile ottenere la rimozione di tale deposito tra i vani delle molle a tazza 10 (fig. 3) mediante il previsto lavaggio interno; per ovviare a questo inconveniente, cosa improponibile, l’unica soluzione consiste nello smontare quotidianamente la macchina in modo completo.

1.8- Modalità di carico della materia prima- Un ulteriore inconveniente comune alle raffinatrici note, risulta dal fatto che la materia prima debba essere introdotta dall’alto; tale imposizione comoda a fini di semplificazione degli impianti industriali, risulta essere inaccettabile in quanto l’evoluzione sperimentata utilizzando una maggiore variabilità di ingredienti, ha dimostrato che il luogo di introduzione della materia prima deve essere scelto in funzione del tipo di prodotto in lavorazione, e/o appunto degli ulteriori ingredienti aggiuntivi.

Ad esempio, risulta che le materie prime pre-miscelate con zucchero e/o latte debbono essere introdotte nella raffinatrice per pressione dalla parte inferiore, in modo da creare un moto contrario, tale da opporsi alla forza di gravità; essa infatti favorisce la discesa di alcuni componenti, riducendo l’uniformità della sostanza pastosa, ed impedendo il raggiungimento della granulometria di raffinazione desiderata. In pratica, non essendo stata raggiunta la granulometria desiderata, si è costretti a ripetere la raffinazione della sostanza pastosa difettosa, la quale viene quindi sottoposta per una seconda volta a shock termico e meccanico, così da degradarne ulteriormente, come avviene per ogni cibo riscaldato più volte, le caratteristiche di qualità.

1.9- Taglie e dimensioni delle raffinatrici- Per quanto riguarda gli aspetti costruttivi, le raffinatrici attuali sono prodotte in diverse taglie, cioè con differenti dimensioni del contenitore in cui avviene la raffinazione, a seconda delle capacità produttive orarie previste; a questo proposito si osserva che, come vedremo, l’idea inventiva oggetto della presente domanda di brevetto comprende invece la possibilità che la raffinatrice innovativa sia prodotta assemblando in serie più dispositivi (1, 2, 3, 4, 5), prodotti in precedenza e tenuti pronti a magazzino, in modo da raggiungere la capacità produttiva oraria richiesta. A proposito della capacità produttiva oraria, si sottolinea che la presente invenzione, in questa fase iniziale, è stata progettata in modo da soddisfare le necessità delle piccole-medie aziende, e quindi dai costi adeguati, che garantisce una capacità produttiva oraria di 50, 100, 150, 200, 250 kg/ora, ottenuta appunto assemblando in serie uno o più dispositivi uguali (1, 2, 3, 4, 5). Per capacità produttive orarie maggiori di 250 kg/ora, tipiche delle grandi aziende, esse si possono ottenere affiancando più raffinatrici/ miscelatrici da 250 kg/ora, oppure, come vedremo, in casi di grandi prestazioni, mediante l’applicazione del medesimo principio inventivo su una scala più grande.

1.10- Miscelatrici- Per quanto riguarda le miscelatrici, allo stato della tecnica, esse, come intuibile e come già accennato, realizzano soltanto la miscelazione di più prodotti già raffinati; si tratta per Io più di agitatori nei quali il processo di miscelazione avviene in modo non controllato dal punto di vista termico. Questo comporta un riscaldamento indesiderato della sostanza pastosa finale, con le conseguenze negative di cui si è detto per le raffinatrici. Si osserva inoltre che, per ragioni di tecnologia, sia le raffinatrici a rulli che i mulini a sfere non possono svolgere di per sé il compito di miscelatrici, a meno che non si eseguano, nel passaggio da una funzione all’altra, importanti e poco accettabili modifiche meccaniche.

1.11- Altri brevetti esistenti- Per completare l’analisi dello stato della tecnica, si cita infine la domanda di brevetto DE19931181A1, Intelligent software for process chocolate manufacture for fine control and reduction of qualità rejections - Buehler AG (CH); come dal titolo, DE19931181 Al protegge un programma elettronico per ottenere una riduzione degli scarti di produzione. Purtroppo non vi è traccia in esso dei diagrammi di flusso, e/o dei relativi mezzi tecnici che indichino come debba operare detto programma elettronico per raggiungere l’obbiettivo indicato. Inoltre la descrizione, le rivendicazioni ed i disegni (2 figure e 9 componenti), non sono conformi alle regole brevettuali, in quanto non permettono la costruzione del dispositivo; essi rappresentano infatti una semplice intenzione, senza le indispensabili informazioni circa la loro fattibilità. Si osserva invece che, nella descrizione, nelle rivendicazioni e nei disegni della presente domanda di brevetto, vi sono 19 figure in cui sono descritti circa 130 componenti (sensori, motori, valvole, ecc.), la cui gestione elettronica è specificata nei relativi diagrammi di flusso che descrivono i programmi elettronici per l’auto-apprendimento (fìg. 16 e rivendicazione 9), e per il funzionamento automatico (fig. 15 e rivendicazione 10).

In conclusione si osserva inoltre che la struttura meccanica ed i relativi mezzi elettronici descritti, rivendicati, e disegnati nella presente domanda di brevetto, sono stati ovviamente progettati in funzione del funzionamento sensori zzato innovativo ed automatico; per queste ragioni si ritiene quindi che i documenti T02009A 00057 1 e DEI 9931181 Al non possano essere considerati anticipatori della presente domanda di brevetto.

1.12- Riepilogo- Alla luce di quanto descritto, si ritiene quindi che il mercato trarrebbe giovamento dall’esistenza di raffinatrici / miscelatrici adeguate alle necessità più aggiornate narrate; in versione completamente autonoma, “plug and play”, a controllo elettronico, dotate di sensoristica evoluta tale da permettere il preciso controllo dei parametri fisico / chimici di raffinazione / miscelazione, a basso consumo energetico, adatte alla produzione in linea, complete di impianti per il raffreddamento, per il lavaggio rapido, che non rilascino contaminazioni, che permettano di scegliere le condizioni di carico delle materie prime, congegnate in modo da poterle allestire in modo rapido ed economico con la capacità produttiva oraria più adatta alla propria necessità produttiva, ed eventualmente poterle altrettanto facilmente ingrandire o ridurre in futuro.

Detto questo, si descrive ora la presente raffinatrice innovativa, di cui si elencano i disegni relativi.

Fig. n. 2- DESCRIZIONE DEI DISEGNI

1 Schema di impianto di raffinazione tradizionale

2 Mulino a sfere

3, 4 Soluzioni teoriche a sistema volvente

5 Raffinatrice a rulli

6 Raffinatrice / miscelatrice innovativa

7 Corpo della raffinatrice / miscelatrice

8 Cinematismi di raffinazione / miscelazione e fori di raffreddamento, sezione I-I in fìg. 9

9 Cinematismi di raffinazione / miscelazione e fori di raffreddamento, vista da III in fìg. 8

10 Connessioni tra i dispositivi di raffinazione / miscelazione, dettaglio II in fig. 7 11 Cinematismo di raffinazione / miscelazione sigillato anti-contaminazione, dettaglio IV in fig. 8

12 Raffinatrice / miscelatrice, relativo impianto, e sensori

13 Schema dei componenti

14 Schema a blocchi dell’unità centrale di comando e controllo

15 Diagramma di flusso del programma elettronico di raffinazione / miscelazione 16 Diagramma di flusso del programma elettronico di auto-apprendimento dei parametri di funzionamento

17 Composizione di una raffinatrice / miscelatrìce da 50, 300, 150, 200, 250 kg/ora 18 Composizione di una raffinatrice / miscelatrìce da 500 kg/ora

19 Composizione di una raffinatrice / miscelatrìce da 1000 kg/ora

3- DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

3.1- Componenti di una forma di realizzazione- La raffinatrice / miscelatrìce 16 (fig. 6) comprende:

Una struttura portante 24 (fig. 6),

i mezzi di raffinazione / miscelazione 18 (fig. 6),

i mezzi di alimentazione dall’alto 17 (fig. 6), di alimentazione dal basso 22 (fig. 6), eventualmente di alimentazione da posizione intermedia 124 (fig. 6) delle materie prime (premacinato di cacao, pistacchi, nocciole e simili, latte, zuccheri, ecc.),

i mezzi di raffreddamento 19 (fig. 6),

i mezzi di lavaggio 20 (fig. 6),

l’unità centrale 21 (fig. 6) con i mezzi elettrici ed elettronici, al servizio dell’operatore, che ha il compito di gestire ogni funzionalità della raffinatrice / miscelatrìce.

3.2- Struttura portante- La struttura portante 24 (fig. 6) ha il compito di contenere tutti i componenti, sulla quale essi sono connessi; comprende uno o più pianali 25 (fig. 6) predisposti perla connessione rapida tra più pianali, in base alla capacità produttiva della raffinatrice / miscelatrìce, e quindi alle sue dimensioni.

3.3- Mezzi di rafinazione / miscelazione- 1 mezzi di raffinazione / miscelazione 18 (fig. 7) comprendono:

- un gruppo motore 30 (fig. 7) ad alta efficienza, utilizzato neH’automazione industriale, senza spazzole, con controllo elettronico e con retroazione 92 (fig. 7) per il controllo continuo della velocità, esente da manutenzione elettrica, ed una trasmissione a cinghia 89 (fig. 7), ed un albero di trasmissione scanalato 28 (fig. 7),

- una testata superiore 27 (fig. 7) che funge da supporto superiore all’albero di trasmissione scanalato 28 (fig. 7), sulla quale si collegano i mezzi di alimentazione dall’alto 17 (fig. 6), i mezzi di raffreddamento 19 (fig. 6), ed i mezzi di lavaggio 20 (fig. 6), e che comprende una tubazione 73 (fig. 12) dalla quale fuoriesce la sostanza pastosa raffinata 74 (fig. 12) (e che può essere collegata in linea con la macchina successiva nell’impianto di produzione), appunto quando la materia prima 56 (fig. 12) viene alimentata dalla parte inferiore; su detta tubazione 73 (fig. 12), è collocato un metaldetector 90 (fig. 12), ed è collocata anche una valvola 84 (fig. 12) a comando elettronico, la quale permette di eseguire il prelievo di campioni di sostanza pastosa raffinata 74 (fig. 12) durante la raffinazione / miscelazione stessa, e/o permette di espellere automaticamente la sostanza pastosa raffinata 74 (fig. 12), qualora il metaldetector 90 (fig. 12) rilevasse la presenza di metalli. La tubazione 73 (fig. 12) comprende inoltre una valvola 75 (fig. 12), per chiudere la tubazione 73 (fig. 12) stessa, quando la materia prima 56 (fig. 12) viene alimentata dalla parte superiore, ed un sensore di temperatura 80 (fig. 12) per il controllo della temperatura della sostanza pastosa raffinata 74 (fig. 12) al termine della raffinazione / miscelazione.

- una testata inferiore 29 (fig. 7) che funge da supporto all’albero di trasmissione scanalato 28 (fig. 7), e da supporto per il gruppo motore elettrico 30 (fig. 7); su detta testata inferiore 29 (fig. 7) si collegano i mezzi di alimentazione dal basso 22 (fig. 6), i mezzi di raffreddamento 19 (fig. 6), ed i mezzi di lavaggio 20 (fig. 6).

Detta testata inferiore comprende una tubazione 76 (fig. 12) dalla quale fuoriesce la sostanza pastosa raffinata 77 (fig. 12) (e che può essere collegata in linea con la macchina successiva nell'impianto di produzione), appunto quando la materia prima 56 (fig. 12) viene alimentata dalla parte superiore; su detta tubazione 76 (fig. 12), è collocato un metaldetector 91 (fig. 12), ed è collocata anche una valvola 85 (fig. 12) a comando elettronico, la quale permette di eseguire il prelievo di campioni di sostanza pastosa raffinata 77 (fig. 12), durante la raffinazione / miscelazione stessa, e/o permette di espellere automaticamente la sostanza pastosa raffinata 77 (fig. 12), qualora il metaldetector 91 (fig. 12) rilevasse la presenza di metalli. La tubazione 76 (fig. 12) comprende inoltre una valvola 78 (fig. 12), per chiudere la tubazione 76 (fig. 12) quando la materia prima 56 (fig. 12) viene alimentata dalla parte inferiore, ed un sensore di temperatura 81 (fig. 12) per il controllo della temperatura della sostanza pastosa raffinata 77 (fig. 12) al termine della raffinazione / miscelazione.

- uno o più dispositivi di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 7), che rappresentano il cuore della macchina, e che comprende:

- un cilindro cavo 31 (fig. 8) il quale comprende i fori di raffreddamento 32 (fig. 8, 9), e che presenta della porzioni 33 (fig. 8) di diametro inferiore, contro le quali si installano in modo preciso i cinematismi di raffinazione / miscelazione 54 (fig. 8) di cui diremo, cilindri cavi 31 (fig. 8) che presentano delle borchie 34 (fig. 7, 10), le quali presentano dei fori 36 (fig. 10) attraverso i quali, mediante delle viti 35 (fig. 10) i dispositivi di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 7) sono connessi meccanicamente tra di essi, e con le testate superiore 27 ed inferiore 29 (fig. 7). Ogni cilindro cavo 31 (fig. 8) comprende inoltre un sensore di temperatura 88 (fig. 12), tramite il quale, come vedremo, avviene il controllo automatico della temperatura della sostanza pastosa raffinata man mano che la raffinazione / miscelazione procede.

3.4- 1 cinematismi di raffinazione / miscelazione ed il loro funzionamento- A loro volta i cinematismi di raffinazione / miscelazione 54 (fig. 11) comprendono una flangia 37 (fig. 11) con foro scanalato 38 (fig. 11), un anello interno 39 (fig. 11) calettato su detta flangia 37 (fig.

11), un anello esterno 41 (fig. 11) calettato all’ interno del cilindro cavo 31 (fig. 11), tra le cui superimi 42 e 43 (fig. 11) sono collocati dei corpi volventi 40 (fig. 11). Il foro scanalato 38 (fig. 11), riceve l’albero di trasmissione scanalato 28 (fig. 11), il quale, ruotando, mette in movimento in contemporanea tutti i meccanismi di raffinazione / miscelazione 54 (fig. 11) stessi, eseguendo, come vedremo, la raffinazione / miscelazione della materia prima. Nel caso pratico descritto, per semplicità costruttiva, gli anelli interno ed esterno, ed i corpi volventi, per analogia possono essere considerati l’equivalente di un cuscinetto obliquo a rulli; a parità di principio inventivo, la loro forma, dimensione e materiali potrà essere progettata in modo dedicato, in base alle necessità di raffinazione / miscelazione.

3.5- Pre-carico dei cinematismi di rafinazione / miscelazione- Come si evince dai disegni, ogni coppia di cuscinetti viene installata con angoli di inclinazione contrapposti, mentre tra di essi sono collocati una serie di mezzi di pre-carico, cioè delle molle elicoidali a compressione 44 (fig. 11); esse sono disposte in modo radiale, ed hanno la funzione di garantire una calcolata e graduale forza di raffinazione ì miscelazione, così da consentire i continui indispensabili e lievi assestamenti dei corpi volventi 40 (fig. 11) durante la raffinazione / miscelazione.

3.6- Risolvere i problemi indicati al punto 1.7- Si precisa che la soluzione innovativa qui rivendicata, è stata congegnata con l’obbiettivo di risolvere i problemi indicati al punto 1.7 (Ndr: in cui la materia prima e la sostanza pastosa vanno ad occupare lo spazio 13 (fig. 3) tra le molle a tazza IO (fig. 3). indurendo ed impedendo così in breve tempo l’adeguata automatica compressione della materia prima). Tale risultato è stato ottenuto agendo in due direzioni, e cioè sostituendo le molle a tazza 10 (fig. 3) appunto con una serie di molle elicoidali 44 (fig. 11) (la cui forma auto-pulente, a differenza delle molle a tazza, impedisce l’eventuale accumulo di sostanza pastosa tra le spire), e consente la contemporanea creazione di un labirinto ridondante sigillato da doppie guarnizioni OR, tale da opporsi alle contaminazioni ed i malfunzionamenti descritti al punto 1.7.

3.7- Vantaggi della soluzione innovativa- A differenza del documento T02009A 000571, tale aspetto innovativo presenta il vantaggio di:

- garantire una maggiore stabilità di funzionamento nel tempo, che le molle a tazza non offrono a causa delle elevate dimensioni in gioco, della loro breve corsa, e della loro scarsa sensibilità ai micro-movimenti continui; infatti nella presente applicazione tali condizioni, a causa della fluttuazione dei picchi di carico di raffinazione / miscelazione, fanno sì che le molle a tazza raggiungano in breve tempo il carico di snervamento, rendendo impossibile una corretta raffinazione / miscelazione.

- permettere una maggior flessibilità di lavorazione, in quanto, variando soltanto il numero di molle elicoidali installate, tutte uguali, è possibile dosare la spinta sui corpi volventi 40 (fig. 11), in funzione del numero di dispositivi di raffinazione / miscelazione che compongono la raffinatrice / miscelatrice, e/o in base ai prodotti da lavorare per cui la raffinatrice / miscelatrice debba essere eventualmente personalizzata.

3.8- Labirinto sigillato- Nel dettaglio, per quanto riguarda la protezione delle molle 44 (fig.

1 1) e dell’albero di trasmissione scanalato 28 (fig. 11) dalle contaminazioni con prodotti alimentari (aspetto che, come noto, il documento ΤΌ2009Α 000571 non risolve), il labirinto di cui si è detto è ottenuto mediante l’inserimento di mezzi di tenuta elastici 48 (fig. 11) a forma di anello, tra ogni flangia 37 (fig. 11); anello 48 (fig. 11) che comprende alle estremità una sede 52 (fig. 11) perle relative guarnizioni OR 53 (fig. 11).

La lunghezza dell’anello 48 (fig. 11), è calcolata in modo che le guarnizioni OR 53 (fig. 11) siano compresse in modo corretto contro le relative sedi 52 (fig. 11), così da garantire la tenuta alle infiltrazioni, e così da consentire contemporaneamente i continui indispensabili e lievi assestamenti dei corpi voi venti 40 (fig. 11) durante la raffinazione / miscelazione, di cui si è detto.

La flangia 37 (fig. 11) comprende:

- una porzione cilindrica 45 (fig. 11), che si protende e che comprende internamente una sede 46 (fig. 1 1) per ricevere una guarnizione OR 50 (fig. 11),

- una sede 47 (fig. 11) per ricevere con gioco preciso l’anello 48 (fig. 11), la cui superficie 51 (fig. 11) si accoppia a tenuta con detto OR 50 (fig. 11), cosi da garantire una seconda tenuta ridondante alle infiltrazioni,

- una serie di sedi 49 (fig. 11) per ricevere una serie di molle 44 (fig. 11 ), che appunto, a seconda delle esigenze di pre-carico, possono essere in quantità a scelta da 2 a 8.

3.9- Mezzi di alimentazione dall’alto e dal basso, e da posizioni intermedie- 1 mezzi di alimentazione dall’alto 17 (fig. 6) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), e dal basso 22 (fig. 6), comprendono la tubazione 55 (fig. 12) di alimentazione della materia prima 56 (fig. 12), una pompa di alimentazione 57 (fig. 12) a controllo elettronico, dalla quale si diramano due tubazioni 58, 59 (fig. 12), le quali si collegano con le relative testate 27, 29 (fig. 7) superiore ed inferiore. Su ogni tubazione 58, 59 (fig. 12), sono collocate le valvole 60, 61 (fig. 12) a controllo elettronico, mediante le quali si sceglie quale sia la modalità di carico della materia prima più adatta al prodotto in lavorazione, ed i sensori di temperatura 79 (fig.

12) della materia prima in ingresso 56 (fig. 12). A seconda del tipo di prodotto, è comunque prevista la possibilità che le materie prime possano essere alimentate anche in una posizione intermedia, mediante mezzi di alimentazione 124 (fig. 6, 12), per permettere la raffinazione / miscelazione di prodotti innovativi in cui sia necessario scegliere tale posizione di alimentazione delle materie prime.

3.10- Mezzi di raffreddamento- 1 mezzi di raffreddamento 19 (fig. 12) comprendono uno scambiatore di calore 62 (fig. 12), una pompa di raffreddamento 63 (fig. 12) a controllo elettronico, la tubazione di allacciamento 64 (fig. 12) alla raffinatrice / miscelatrice, un sensore di temperatura 64 (fig. 12) per l’acqua in ingresso, ed un sensore di temperatura 65 (fig. 12) per l’acqua in uscita.

3.11- Mezzi di lavaggio- 1 mezzi di lavaggio 20 (fig. 12) comprendono un contenitore 67 (fig. 12) del liquido di lavaggio 68 (fig. 12) pulito, un contenitore 69 (fig. 12) per il recupero del liquido di lavaggio 70 (fig. 12) contaminato dal lavaggio, la tubazione di allacciamento 71 (fig. 12) alla raffinatrice / miscelatrice, una pompa di alimentazione 72 (fig. 12) a controllo elettronico.

3.12- Diverse capacità produttive- Nella fig. 17 si illustrano tutti i componenti base 123 (fig.

17) necessari per le possibili configurazioni che l’esperienza ha suggerito essere le più adatte al soddisfacimento delle esigenze del mercato. Come già indicato al punto 1.9, la maggior parte delle esigenze del mercato di riferimento, è coperta da 5 capacità produttive orarie, che si ottengono assemblando i seguenti componenti pronti a magazzino:

- fino a 50 kg/ora: un pianale 25 (fig. 17), una testata superiore 27 (fig. 17), una testata inferiore 29 (fig. 17), un gruppo motore 30 (fig. 17), una trasmissione a cinghia 89 (fig. 17), un albero di trasmissione scanalato 117 (fig. 17), un dispositivo di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 17), un mezzo di alimentazione dall’alto 17 (fig. 17) e di alimentazione dal basso 22 (fig. 17) ed eventualmente di alimentazione intermedia 124 (fig. 17) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), un mezzo di raffreddamento 19 (fig. 17), un mezzo di lavaggio 20 (fig. 17), l’unità centrale 21 (fig. 17) con i mezzi elettrici ed elettronici.

- fino a 100 kg/ora: un pianale 25 (fig. 17), una testata superiore 27 (fig. 17), una testata inferiore 29 (fig. 17), un gruppo motore 30 (fig. 17), una trasmissione a cinghia 89 (fig. 17), un albero di trasmissione scanalato 118 (fig. 17), due dispositivi di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 17), un mezzo di alimentazione dall’alto 17 (fig. 17) e di alimentazione dal basso 22 (fig. 17) ed eventualmente di alimentazione intermedia 124 (fig. 17) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), un mezzo di raffreddamento 19 (fig. 17), un mezzo di lavaggio 20 (fig. 17), l’unità centrate 21 (fig. 17) con i mezzi elettrici ed elettronici.

- fino a 150 kg/ora: un pianale 25 (fig. 17), una testata superiore 27 (fig. 17), una testata inferiore 29 (fig. 17), un gruppo motore 30 (fig. 17), una trasmissione a cinghia 89 (fig. 17), un albero di trasmissione scanalato 119 (fig. 17), tre dispositivi di raffinazione/ miscelazione 26 (fig. 17), un mezzo di alimentazione dall’alto 17 (fig. 17) e di alimentazione dal basso 22 (fig. 17) ed eventualmente di alimentazione intermedia 124 (fig. 17) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), un mezzo di raffreddamento 19 (fig. 17), un mezzo di lavaggio 20 (fig. 17), l’unità centrale 21 (fig. 17) con i mezzi elettrici ed elettronici.

- fino a 200 kg/ora: un pianale 25 (fig. 17), una testata superiore 27 (fig. 17), una testata inferiore 29 (fig. 17), un gruppo motore 30 (fig. 17), una trasmissione a cinghia 89 (fig.

17), un albero di trasmissione scanalato 120 (fig. 17), 4 dispositivi di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 17), un mezzo di alimentazione dall’alto 17 (fig. 17) e di alimentazione dal basso 22 (fig. 17) ed eventualmente di alimentazione intermedia 124 (fig. 17) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), un mezzo di raffreddamento 19 (fig. 17), un mezzo di lavaggio 20 (fig. 17), l’unità centrale 21 (fig. 17) con i mezzi elettrici ed elettronici.

- fino a 250 kg/ora: un pianale 25 (fig. 17), una testata superiore 27 (fig. 17), una testata inferiore 29 (fig. 17), un gruppo motore 30 (fig. 17), una trasmissione a cinghia 89 (fig.

17), un albero di trasmissione scanalato 125 (fig. 17), 5 dispositivi di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 17), un mezzo di alimentazione dall’alto 17 (fig. 17) e di alimentazione dal basso 22 (fig. 17) ed eventualmente di alimentazione intermedia 124 (fig. 17) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), un mezzo di raffreddamento 19 (fig. 17), un mezzo di lavaggio 20 (fig. 17), l’unità centrale 21 (fig. 17) con i mezzi elettrici ed elettronici.

- Altre configurazioni maggiori: Per quanto riguarda configurazioni aventi maggiori capacità produttive, ad esempio, fino a 500 kg/ora 121 (fig. 18), essa è composta da:

- fino a 500 kg/ora: due pianali 25 (fig. 18), due testate superiori 27 (fig. 17), due testate inferiori 29 (fig. 17), due gruppi motore 30 (fig. 17), due trasmissioni a cinghia 89 (fig. 17), due alberi di trasmissione scanalati 125 (fig. 17), 10 dispositivi di raffinazione / miscelazione 26 (fig. 17), due mezzi di alimentazione dall’alto 17 (fig. 17) e di alimentazione dal basso 22 (fig. 17) ed eventualmente di alimentazione intermedia 124 (fig. 17) delle materie prime (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), due mezzi di raffreddamento 19 (fig. 17), due mezzi di lavaggio 20 (fig. 17), l’unità centrale 21 (fig. 17) con i mezzi elettrici ed elettronici.

- Soddisfacimento di maggiori capacità produttive tipiche delle grandi industrie: Per quanto riguarda eventuali configurazioni aventi ancora maggiori capacità produttive, tipiche della grande industria, ad esempio 1000 kg/ora 122 (fig. 19), o più, esse si ottengono installando in batteria 4 raffinatrici / miscelatrici da 250 kg/ora, e così via.

3.13- Ulteriori caratteristiche innovative- Prima di passare alla descrizione dell’unità centrale e dei mezzi elettrici ed elettronici, si ricordano ora le ulteriori caratteristiche innovative della presente invenzione, oltre alle precedenti di natura meccanica, già descritte, che la differenziano dallo stato della tecnica, e che dipendono anche dal controllo elettronico sensori zzato distribuito, di cui appunto diremo in seguito, in modo da rendere più comprensibile la descrizione stessa.

- eseguire una produzione di sostanza pastosa raffinata a ciclo continuo, così da essere direttamente installabile in una linea di produzione senza ulteriori stoccaggi e permettendo di utilizzare un prodotto freschissimo,

- impedire che la temperatura della sostanza pastosa raffinata, durante tutte le fasi di lavorazione, superi i valori prestabiliti, che, se superati, provocherebbero un decadimento qualitativo della sostanza pastosa raffinata,

- garantire un risparmio energetico di circa il 50 %, grazie ai vantaggi dell’ottimizzazione dei cinematismi di raffinazione / miscelazione a rotolamento.

3.14- L’unità centrale ed i mezzi elettrici ed elettronici- All’unità centrale di controllo e comando 21 (fig. 14) sono collegati i seguenti mezzi elettrici ed elettronici: i sensori di temperatura 65, 66, 79, 88, 80, 81 (fig. 13, 14), i metaldetector 90, 91 (fig. 13, 14), lo strumento di misurazione della granulometria 86, 87 (fig. 13, 14), la pompa di alimentazione 57 (fig. 13, 14) a controllo elettronico, le valvole di carico della materia prima 60, 61 (fig. 13, 14), il motore 30 (fig. 13, 14) ed il relativo sensore di retroazione 92 (fig. 13, 14), le valvole 84, 85 (fig. 13, 14) a controllo elettronico, le valvole 75, 78 (fig. 13, 14) a controllo elettronico, la pompa di raffreddamento 63 (fig. 13, 14) a controllo elettronico, la pompa di lavaggio 72 (fig. 13, 14) a controllo elettronico, mezzi di elaborazione dei dati e di visualizzazione 82 (fig. 14).

3.15- Schema a blocchi dell’unità centrale- L'unità centrale di controllo e comando 21 (fig.

14) comprende:

- Schede di acquisizione di dati 83 (fig. 14)

- Mezzi di trattamento e di memorizzazione 93 (fig. 14)

- Programmi di elaborazione dei dati 94 (fig. 14)

- Tabelle interne 95 (fig. 14)

- Controllore elettronico 96 (fig. 14) del motore 30 (fig. 14)

- Controllore elettronico 97 (fig. 14) della pompa di alimentazione 57 (fig. 14)

- Controllore elettronico 98 (fig. 14) delle valvole 84, 85 (fig. 14)

- Controllore elettronico 99 (fig. 14) delle valvole 75, 78 (fig. 14)

- Controllore elettronico 100 (fig. 14) della pompa di raffreddamento 63 (fig. 14) - Controllore elettronico 101 (fig. 14) della pompa di lavaggio 72 (fig. 14)

- Controllore elettronico 102 (fig. 14) delle valvole 60, 61 (fig. 14)

3.16- Principio di funzionamento dell’unità centrale- L’unità centrale 21 (fig. 14), che sovrintende al funzionamento dell’intero impianto 16 (fig. 14), acquisisce e/o memorizza i valori rilevati dai sensori e/o inseriti dall’operatore, ecc., li elabora mediante i mezzi 94 (fig.

14), li confronta in modo iterativo con le tabelle interne 95 (fig. 14), ecc., ed invia ai relativi controllori elettronici 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102 (fig. 14) di ogni componente, i dati necessari per rispettare le funzionalità stabilite nelle tabelle interne 95 (fig. 14), in modo che, in ogni punto di misurazione della temperatura, la sostanza pastosa non superi un certo valore, per le ragioni già descritte, considerato critico, che non siano presenti metalli, e che la granulometria sia corretta.

3.17- Diagramma di flusso del programma di auto-apprendimento dei parametri ottimali di funzionamento- Questo diagramma di flusso 109 (fig. 16) è stato congegnato, ad ogni inizio di raffinazione / miscelazione di un nuovo prodotto, con l’intenzione di facilitare la ricerca dei parametri ottimali di funzionamento, tali da garantire il raggiungimento della granulometria desiderata (ad esempio, 20 micron) nel miglior tempo possibile, e nel rispetto dei limiti di temperatura che, come già accennato, se oltrepassati, provocano il decadimento qualitativo della sostanza pastosa raffinata; il principio di funzionamento è il seguente: la temperatura della materia prima 56 (fig. 12), prima della raffinazione / miscelazione è rilevata dai sensori 79 (fig. 12),

la temperatura della sostanza pastosa durante la raffinazione / miscelazione 74, 77 (fig.

12), è rilevata, ad ogni stadio di raffinazione / miscelazione, dai sensori 88 (fig. 12), la temperatura della sostanza pastosa al termine della raffinazione / miscelazione 74, 77 (fig. 12), è rilevata dai sensori 80, 81 (fig. 12).

Esse sono confrontate con i relativi valori di allarme precedentemente memorizzati nelle tabelle interne 95 (fig. 14).

In caso di prima lavorazione di un nuovo prodotto, non essendo ancora disponibili dati storici, l’operatore sceglie il programma di auto-apprendimento 109 (fig. 16), il quale esegue l’operazione 110 (fig. 16), che avvia la pompa di alimentazione 57 (fig. 14), il motore 30 (fig. 14), la pompa di raffreddamento 63 (fig. 14), tutti ad un regime pari al 30 % del regime massimo.

Viene quindi eseguita la misurazione della granulometria 111 (fig. 16) mediante lo strumento 90, 91 (fig. 14); se la granulometria è ancora superiore 112 (fig. 16) al valore indicato nelle tabelle interne 95 (fig. 14), ad esempio 20 micron, allora l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue l’operazione 113 (fig. 16) che consiste nell’aumentare del 5 % soltanto la velocità di rotazione del motore 30 (fig. 14), in modo da raffinare in modo più insistente la stessa quantità di materia prima in ingresso.

Viene quindi ripetuta la misurazione della granulometria 111 (fig. 16); se la granulometria è ancora superiore 112 (fig. 16) al valore indicato nelle tabelle interne 95 (fig.

14), allora l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue l’operazione 113 (fig. 16) che consiste nell’aumentare del 5 % soltanto la velocità di rotazione del motore 30 (fig. 14); questa operazione viene ripetuta più volte, sino a quando si raggiunge la granulometria desiderata. A questo punto si è raggiunto il primo obbiettivo, e cioè si sono individuati i parametri di funzionamento grazie ai quali la pompa di alimentazione 57 (fig. 14), il motore 30 (fig. 14), la pompa di raffreddamento 63 (fig. 14), lavorano ad un regime tale da garantire appunto la condizione di stabilità della granulometria 114 (fig. 16).

Come indicato, però, avendo avviato la pompa di alimentazione 57 (fig. 14), il motore 30 (fig. 14), la pompa di raffreddamento 63 (fig. 14), al 30 % delle potenzialità, ed avendo soltanto aumentato parzialmente la velocità del motore 30 (fig. 14) vi sono ancora margini per eseguire quindi l’operazione 115 (fig. 16), ed aumentare cosi in modo iterativo, proporzionale e matematicamente correlato quelle tre velocità. Ad esempio, se ne esegue un aumento del 10 %, eseguendo poi l’operazione 116 (fig. 16) di controllo della temperatura della sostanza pastosa; se la temperatura risulta essere ancora nella norma, allora si ripete la misurazione della granulometria 111 (fig. 16), si eseguono ulteriori cicli di aumento del 10 % delle velocità della pompa di alimentazione 57 (fig. 14), de! motore 30 (fìg. 14), della pompa di raffreddamento 63 (fig. 14), eseguendo ad ogni ciclo l’operazione 116 (fig. 16) di controllo della temperatura della sostanza pastosa, e la misurazione della granulometria 111 (fig- 16).

E questo sino a raggiungere il limite di temperatura oltre la quale si danneggerebbe la sostanza pastosa raffinata, garantendo però al contempo la condizione di stabilità della granulometria 114 (fig. 16), che è appunto controllata ad ogni ciclo. A questo punto, le velocità della pompa di alimentazione 57 (fig. 14), del motore 30 (fig. 14), della pompa di raffreddamento 63 (fig. 14) così ottenuti, sono da considerarsi come i migliori parametri di riferimento da utilizzare ogni qualvolta si debba produrre quel determinato prodotto.

3.18- Diagramma di flusso del programma di raffinazione / miscelazione- Si riporta il diagramma di flusso 103 (fig. 15) relativo alla raffinazione / miscelazione normale, cioè di un prodotto di cui sono già noti i parametri ottimali di raffinazione / miscelazione;

la temperatura della materia prima 56 (fig. 12), prima della raffinazione / miscelazione è rilevata dai sensori 79 (fig. 12),

la temperatura della sostanza pastosa durante la raffinazione / miscelazione 74, 77 (fig.

12), è rilevata, ad ogni stadio di raffinazione / miscelazione, dai sensori 88 (fig. 12), la temperatura della sostanza pastosa al termine della raffinazione / miscelazione 74, 77 (fig. 12), è rilevata dai sensori 80, 81 (fig. 12).

Esse sono confrontate con i relativi valori di allarme precedentemente memorizzati nelle tabelle interne 95 (fig. 14); se i dati di temperatura rilevati sono più alti 104 (fig. 15), allora l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue l’operazione 107 (fig. 15) di aumento graduale della velocità della pompa di raffreddamento 63 (fig. 14).

Tale tentativo viene ripetuto per un certo numero di volte, ad esempio 10 volte, in modo da capire se la tendenza di discesa della temperatura è tale da raggiungere i valori nelle tabelle interne 95 (fig. 14) entro un certo tempo prestabilito, ad esempio, 2 minuti.

Se tale condizione non si verifica,

l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue l’operazione 105 (fig. 15) di abbassamento della velocità del motore 30 (fig. 14) e l’operazione 106 (fig. 15) di abbassamento della velocità della pompa 57 (fig. 14) di alimentazione della materia prima, sino al raggiungimento dei valori nelle tabelle interne 95 (fig. 14).

Tale tentativo viene ripetuto per un certo numero di volte, ad esempio 10 volte, in modo da capire se la tendenza di discesa della temperatura è tale da raggiungere i valori nelle tabelle interne 95 (fig. 14) entro un certo tempo prestabilito, ad esempio, 2 minuti.

Se tale condizione non si verifica,

l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue la procedura di arresto della raffinatrice / miscelatrice. Se tale condizione si verifica,

l’unità centrale 21 (fig. 14) procede con il funzionamento della raffinatrice / miscelatrice.

3.19- Diagramma di flusso del programma di allarme per la presenza di metalli- Questo controllo ha lo scopo di segnalare in tempo reale la presenza di metalli nella sostanza pastosa al termine della raffinazione / miscelazione 74, 77 (fig. 12), conseguenza, malauguratamente, di danneggiamenti dei cinematismi di raffinazione / miscelazione 54 (fig.

11); in caso di presenza di metalli, segnalata dai metal detector 90, 91 (fig. 12), si attiva l’operazione 108 (fig. 15), in seguito alla quale l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue la procedura di arresto della raffinatrice / miscelatrice, e con chiusura controllata della valvola 75, 78 (fig. 12) in modo da evitare l’invio in linea di sostanza pastosa 74, 77 (fig. 12) contaminata, ed apertura della valvola 84, 85 (fig. 12), per l’espulsione del prodotto contaminato.

3.20- Diagramma di flusso del programma di allarme per eccessivo assorbimento di corrente del motore- Questo controllo ha lo scopo di controllare ed avvisare in tempo reale l’improvviso crescere dell’assorbimento di corrente da parte del motore 30 (fig. 12), che potrebbe essere un segnale del sorgere di anomalie nel procedimento di raffinazione/ miscelazione; in seguito a tale segnalazione, l’unità centrale 21 (fig. 14) attiva l’operazione 126 (fig. 15) che esegue il lancio del segnale di allarme, e l’avvio della procedura di riduzione della velocità della raffinatrice / miscelatrice, lasciando all’operatore la possibilità di decidere sul prosieguo.

3.21- Diagramma di flusso del programma di controllo statistico della granulometria-Questo controllo ha lo scopo di controllare sia in modo statistico che continuato la granulometria della sostanza pastosa al termine della raffinazione / miscelazione 74, 77 (fig.

12), ed avvisare in tempo reale dell’eventuale difformità riscontrata; in caso di anomalia nella granulometria, segnalata dallo strumento di misurazione della granulometria 86, 87 (fig. 13, 14), si attiva l’operazione 127 (fig. 15), in seguito alla quale l’unità in seguito a tale segnalazione, l’unità centrale 21 (fig. 14) esegue il lancio del segnale di allarme, e l’avvio della procedura di riduzione della velocità della raffinatrice / miscelatrice, lasciando all’operatore la possibilità di decidere sul prosieguo.

3.22- Modalità di funzionamento come raffinatrice, oppure come miscelatrice- Come già accennato, alla luce della descrizione eseguita, non sono necessarie modifiche meccaniche per l’utilizzo come raffinatrice o come miscelatrice; i principi di funzionamento della macchina, dell’unità centrale 21 (fig. 14), dei programmi elettronici di auto-apprendimento dei parametri ottimali di funzionamento 109 (fig. 16), e di funzionamento normale 103 (fig. 15), sono gli stessi sia in un caso che nell’altro.

Per come sono stati congegnati i programmi elettronici 109 (fig. 16), 103 (fig. 15), non è inoltre necessario variare la loro struttura in quanto, sia che si tratti di raffinazione che di miscelazione, ovviamente a seconda del prodotto in lavorazione, è necessario controllare in contemporanea sempre gli stessi parametri, che sono:

- le temperature della sostanza pastosa 74, 77 (fig. 12) ad ogni stadio di lavorazione, - la granulometria della medesima sostanza pastosa 74, 77 (fig. 12)

- la presenza di metalli nella sostanza pastosa 74, 77 (fig. 12)

- l’improvviso crescere dell’assorbimento di corrente da parte del motore 30 (fig. 12). Come accennato, l’unica differenza tra i programmi elettronici di miscelazione ed i programmi elettronici di raffinazione, consiste nel fatto che i programmi di miscelazione, da ottenere in modo sperimentale, prevedono basse velocità dei cinematismi di raffinazione (che qui hanno soltanto funzione di miscelazione), ed alte velocità di alimentazione delle materie prime, in modo da favorire appunto la perfetta miscelazione, senza influire in modo significativo sulla granulometria del prodotto finale.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI dell 'invenzione avente per titolo: RAFFINATRICE / MISCELATRICE MODULARE PER LA PRODUZIONE A CICLO CONTINUO IN LINEA, A TEMPERATURA CONTROLLATA, A BASSO CONSUMO ENERGETICO, CON MEZZI DI RAFFREDDAMENTO E LAVAGGIO INTEGRATI, CON CONTROLLO ELETTRONICO SENSO RI ZZATO, CON AUTO- APPRENDIMENTO DEI PARAMETRI OTTIMALI DI FUNZIONAMENTO. 1- Raffinatrice / miscelatrice (16, 121, 122) che comprende almeno una struttura portante (24), mezzi di raffinazione / miscelazione ( 18) di materie prime (56) (pre-macinato, latte, zuccheri, ecc.), che comprendono almeno un anello interno (39), almeno un anello esterno (41), tra le cui supcrfici (42, 43) sono collocati dei corpi volvenli (40), i quali eseguono la raffinazione / miscelazione di dette materie prime (56), caratterizzata dal fatto che delta raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121 , 122) comprende almeno una unità centrale (21) con mezzi elettrici ed elettronici, per il comando c il controllo della raffinatrice / miscelatrice detta struttura portante (24) comprende almeno un gruppo motore (30) con controllo elettronico e retroazione (92), per regolare in tempo reale la velocità di raffinazione / miscelazione, in accordo con i dati forniti dall’unità centrale (21), detti mezzi di raffinazione / miscelazione ( 18) comprendono uno o piu moduli di raffinazione / miscelazione (26) che comprendono almeno un einematismo di raffinazione / miscelazione (54) che comprende almeno una flangia (37) con foro scanalato (38), almeno un anello interno (39) calettalo su delta flangia (37), almeno un anello esterno (41) calettato all’interno del cilindro cavo (31) tra le cui supcrfici (42, 43) sono collocali dei corpi voi venti (40), almeno un albero di trasmissione scanalalo (28, 1 17, 118, 1 19, 120, 125), il quale, ruotando, mette in movimento delti cinematismi di raffinazione / miscelazione (54), delti mezzi di raffinazione / miscelazione ( 18) comprendono uno o più moduli di raffinazione / miscelazione (26) clic comprendono mezzi di pre-carico (44) a molla elicoidale per consentire i rapidi e continui assestamenti dei corpi voi venti (40) di raffinazione / miscelazione, e comprendono mezzi di tenuta clastici (48), a labirinto, per proteggere detti mezzi di pre-carico (44) e l'albero di trasmissione scanalato (28, 1 17, 1 18, 1 19, 120, 125), dalle con lami nazioni di sostanza pastosa (74, 77), per consentire allo stesso tempo detti rapid e continui assestamenti dei corpi voi venti (40) di raffinazione / miscelazione, delta raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121, 122) comprende in modo integrato mezzi di raffreddamento ( 19) e mezzi di lavaggio (20) a comando elettronico, al solo servizio di detta raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121, 122), per regolare in tempo reale le condizioni di raffinazione / miscelazione, specifiche per ogni tipo di sostanza pastosa (74, 77), in base alle richieste dell’ unità centrale (21), detta raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121, 122) comprende in modo integrato mezzi di alimentazione dall’alto ( 17), c/o di alimentazione dal basso (22), e/o da posizioni intermedie ( 124) di dette materie prime (56) (pre- iliaci nato, latte, zuccheri, ecc.), a comando elettronico, al solo servizio di delta raffinatrice / miscelatrice (16, 121, 122), pei' permettere la raffinazione / miscelazione di prodotti innovativi in cui è fondamentale il poter scegliere la posizione di alimentazione di dette materie prime (56), detta raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121 , 122) comprende uno o più sensori di temperatura (65, 66, 79, 88, 80, 81) che sono distribuiti lungo tutto il ciclo di produzione, per il controllo in tempo reale della temperatura nelle differenti fasi della raffinazione / miscelazione, comprende uno o più sensori di granulometria (86, 87) in linea che permettono il controllo continuo in tempo reale della granulometria della sostanza pastosa (74, 77), e comprende uno o più sensori mctaidetcelor (90, 91) in linea, che permettono il controllo continuo in tempo reale della presenza di metalli della sostanza pastosa (74, 77), della unità centrale (21 ) comprende il programma elettronico di aulo-apprcnd intento ( 109), per facilitare la ricerca dei parametri ottimali di raffinazione / miscelazione di un nuovo prodotto, nel rispetto dei limiti di temperatura e di granulometria della sostanza pastosa (74, 77), detta unità centrale (21) comprende il programma elettronico di raffinazione / miscelazione ( 103) di un prodotto noto, nel rispetto dei limiti di temperatura c la granulometria richiesta per la sostanza pastosa (74, 77), detta unità centrale (21) comprende il programma di raffinazione / miscelazione ( 103), che comprende il controllo della presenza di metalli nella sostanza pastosa (74, 77), comprende il controllo del crescere dell’ assorbì mento di corrente da parte del motore (30), comprende il controllo della granulometria della sostanza pastosa (74, 77), i componenti di base ( 123) di detta raffinatrice / miscelatricc (16, 121, 122) sono componenti di base modulari (21, 24, 26, 54, 27, 29, 17, 22, 124, 30 19, 20, 117, 118, 119, 120, 125) per ottenere le configurazioni più adatte alle esigenze del mercato, in cui della raffinatrice / miscelatricc ( 16, 121, 122) esegue la produzione a ciclo continuo di delta sostanza pastosa (74, 77) freschissima avente la granulometria desiderata, prodotta a temperatura controllata durante le differenti fasi di raffinazione / miscelazione, esente da contaminazione di metalli, 2- Raffinatrice / miscelatricc ( 16, 121, 122), in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzala dal fatto che comprende almeno una flangia (37) che comprende almeno una porzione cilindrica (45) che comprende almeno una sede (46) per almeno una guarnizione OR (50), almeno una sede (47) per ricevere con gioco preciso Fanello (48), la cui superficie (51) si accoppia con detto OR (50), per proteggere detti mezzi di pre-carico che sono delle molle elicoidali (44) e l’albero di trasmissione scanalato (28, 117, 118, 1 19, 120, 125) da contaminazioni di dette sostanza pastosa (74, 77), almeno una sede (49) per ricevere una certa quantità di mezzi di pre-carico (44), in accordo con il pre-carico calcolato, raffinatrice / miscelatricc ( 16, 121, 122), che comprende almeno un anello (48) tra ogni delta flangia (37), anello (48) che comprende alle estremità almeno una sede (52) per le relative guarnizioni OR (53), anello (48) la cui lunghezza è calcolata in modo che dette guarnizioni OR (53) sono compresse in modo calcolalo nelle relative sedi (52), cosi da proteggere detti mezzi di pre-carico (44) c l’albero di trasmissione scanalato (28, 1 17, 118, 119, 120, 125) dalle conlaminazioni di sostanza pastosa (74, 77), c permettere contemporaneamente l’applicazione del prc-carico calcolato tramite detti mezzi di prc-carico (44), così da permettere contemporaneamente delti veloci e continui assestamenti dei corpi volvcnli (40) durante la raffinazione / miscelazione. 3- Raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121, 122), in accordo con la rivendicazione l, caratterizzata dal fatto che i componenti di base modulari ( 123) di delta raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121, 122) sono riunita centrale (21) con i mezzi elettrici ed elettronici, la struttura portante (24), i moduli di raffinazione / miscelazione (26), i cine di raffinazione / miscelazione (54), la testata superiore (27), la testata inferiore (29), ì mezzi di alimentazione dall’alto ( 17), dal basso (22), intermedi ( 124) di dette materie prime (56), il gruppo motore (30), i mezzi di raffreddamento (19), i mezzi dì lavaggio (20), l’albero di trasmissione scanalato ( 117, 118, 119, 120, 125). 4- Raffinatrice / miscelatrice (16, 121, 122), in accordo con la rivendicazione ], caratterizzata dal fatto che ciascun modulo dì raffi nazione / miscelazione (26) comprende almeno un cilindro cavo (31) il quale comprende i fori di raffreddamento (32), e che presenta delle porzioni (33) contro le quali si installano in modo preciso i cincmatismi di raffinazione / miscelazione (54), cilindro cavo (31) che presentano delle porzioni (34) le quali presentano dei fori (36), che permettono la reciproca connessione modulare tra una certa quantità di delti moduli di raffinazione / miscelazione (26), e con la testata superiore (27) ed inferiore (29), per mezzo di vili (35). 5- Raffinatrice / miscelatrice ( 16, 121 , 122), in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzala dal fatto che ognuno di detti uno o più moduli di raffinazione / miscelazione (26) comprende uno o più sensori dì temperatura (88) per il controllo continuo in tempo reale della temperatura durante la raffinazione / miscelazione. 6- Raffinatrice / miscelatrice (16, 121, 122), in accordo con la rivendicazione ì, caratteri zzata dal fatto che alt 'unità centrale (21) sono elettricamente ed elettronicamente collegati i sensori di temperatura (65, 66, 79, 88, 80, 81), almeno un mclaldelector (90, 91), almeno un sensore di misurazione della granulometria (86, 87), almeno una pompa di alimentazione a controllo elettronico (57), almeno una valvola dì carico delle materie prime (56) a controllo elettronico (60, 61), almeno un motore (30) cd il relativo sensore di retroazione (93), almeno una valvola a controllo elettronico (84, 85) per l’espulsione della sostanza pastosa raffinala / miscelata (74), almeno una valvola a controllo elettronico (75, 78) per la chiusura della tubazione della sostanza pastosa raffinata / miscelata (74), almeno una pompa di raffreddamento a controllo elettronico (63), almeno una pompa di lavaggio a controllo elettronico (72), mezzi di elaborazione dei dati c di visualizzazione (82). 1- Raffinatrice / { 16, 121 , 122), in accordo con la rivendicazione 1 , caratterizzata dal latto che l’unità centrale (21) comprende schede di acquisizione di dati (83) dai sensori, mezzi di trattamento e di memorizzazione (93), programmi elettronici di elaborazione dei dati (94), tabelle interne (95), controllore elettronico (96) del motore/i (30), controllore elettronico (97) della pompa/e di alimentazione (57), controllore elettronico (98) delle valvole (84, 85) per l’espulsione della sostanza pastosa raffinata / miscelata (74), controllore elettronico (99) delle valvole (75, 78) per la chiusura della tubazione della sostanza pastosa raffinata / miscelata (74, 77), controllore elettronico (100) della pompa/e di raffreddamento (63), controllore elettronico ( 101) della pompa/c di lavaggio (72), controllore elettronico (102) delle valvole (60, 61). 8- Raffinatrice / , 122), in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che l 'unità centrale (21 ) acquisisce c/o memorizza i valori rilevati dai sensori c/o inseriti dall’operatore, cec., li elabora mediante delti mezzi (94), li confronta in modo iterativo con le tabelle interne (95), cd invia i dati ai relativi controllori elettronici (96, 97, 98, 99, 100, 101, 102) di ogni componente, in accordo con dette tabelle interne (95), per la produzione delta sostanza pastosa (74, 77) avente la granulometria desiderala, prodotta a temperatura controllata durante le differenti fasi di raffinazione / miscelazione, esente da contaminazione di metalli. 9- Raffinatrice / ( 16, 121, 122), in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende il programma di auto-apprendimento ( 109) per facilitare la ricerca dei parametri ottimali di miscelazione nel minor tempo possibile di un nuovo prodotto, in cui: !a temperatura delle materie prime (56), è rilevata dai sensori (79), la temperatura della sostanza pastosa (74, 77) durante la raffinazione / miscelazione è rilevata dai sensori (88), la temperatura della sostanza pastosa al termine della raffinazione / miscelazione (74, 77) c rilevala dai sensori (80, 81 ), dette temperature sono confrontate con le tabelle interne (95), il programma di auto-apprendimento ( 109), esegue l’operazione ( 110), che avvia la pompa di alimentazione (57), il motore (30), la pompa di raffreddamento (63), ad un regime pari ad una certa percentuale, ad esempio il 30 %, del regime massimo, viene quindi eseguita la misurazione della granulometria ( 1 11) mediante sensori di granulometria (86, 87), se la granulometria è superiore ( 1 12) al valore indicato nelle tabelle interne (95), ad esempio 20 micron, l’unità centrale (21) esegue l’operazione (113) che consiste nell 'aumentare di una certa percentuale, ad esempio del 5 %, la velocità di rotazione del motore (30), in modo da raffinare / miscelare in modo più efficiente le materie prime (56), viene ripetuta la misurazione della granulometria ( 1 1 1), se la granulometria è ancora superiore ( 1 12) al valore indicato nelle tabelle interne (95), allora l’unità centrale (21) esegue di nuovo l'operazione ( 1 13), che consiste neH’aumentare di una eerta percentuale, ad esempio del 5 %, la velocità di rotazione del motore (30), questa operazione viene ripetuta più volte in modo ciclico, sino a quando si raggiunge la granulometria desiderata, quando si è raggiunta la granulometria desiderata (1 14), l’unità centrale (21) esegue in modo ciclico ['operazione ( 1 15), che consiste, ad ogni ciclo, ncll’aumentare di una certa percentuale, ad esempio del 10 %, le velocità del motore (30), della pompa di alimentazione (57), della pompa di raffreddamento (63), si esegue poi l’operazione ( 1 16) di controllo della temperatura della sostanza pastosa (74, 77), se la temperatura risulta essere in accordo con le tabelle interne (95), si ripete la misurazione della granulometria ( 11 1), si eseguono ulteriori cicli di aumento di una certa percentuale, ad esempio del 10 %, delle velocità della pompa di alimentazione (57), del motore (30), della pompa di raffreddamento (63), si esegue ad ogni l’operazione ( 1 16) di controllo della temperatura della sostanza pastosa, e di misurazione della granulometria ( 111), e questo sino a quando la sostanza pastosa (74, 77) raggiunge la massima temperatura ammessa dalle tabelle interne (95), in cui, a questo punto, la velocità della pompa di alimentazione (57), del motore (30), e della pompa di raffreddamento (63) sono ottenute in modo iterativo, e sono considerate essere i parametri ottimali da utilizzare in futuro per la produzione di questo nuovo prodotto. 10- Raffinatrice / mi sodatrice ( 16, 121, 122), in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il programma elettronico (103) esegue la raffinazione / miscelazione normale, in cui: la temperatura delle materie prime (56), è rilevata dai sensori (79), la temperatura della sostanza pastosa durante la raffinazione / miscelazione (74, 77) è rilevala dai sensori (88), la temperatura della sostanza pastosa (74, 77) al termine della raffinazione / miscelazione, è rilevata dai sensori (80, 81), dette temperature sono confrontate con le tabelle interne (95), se dette temperature della sostanza pastosa (74, 77) sono più alte ( 104) di quelle previste dalle tabelle interne (95), allora l’unità centrale (21) ripete in modo ciclico ope razione (107) di aumento graduale della velocità della pompa di raffreddamento (63), in modo da abbassare la temperatura della sostanza pastosa (74, 77), in accordo con le tabelle interne (95), Se tale condizione non viene raggiunta, l’unità centrale (21) esegue in modo ciclico e per un certo tempo, l’operazione ( 105) di abbassamento della velocità del motore (30), e l’operazione ( 106) di abbassamento della velocità della pompa di alimentazione (57), sino al raggiungimento dei valori stabiliti nelle tabelle interne (95), se tale condizione viene raggiunta, la raffinatrice / (16, 121, 122) procede con la raffinazione / miscelazione, se tale condizione non si verifica, l’unità centrale (21) esegue l’arresto della raffinatrice / ( 16, 121, 122).