ITMI20112114A1 - Apparecchiatura per la separazione di sostanze liquide e solide, in particolare per l'estrazione di succo dalla frutta e simili - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:
"APPARECCHIATURA PER LA SEPARAZIONE DI SOSTANZE LIQUIDE E SOLIDE, IN PARTICOLARE PER L'ESTRAZIONE DI SUCCO DALLA FRUTTA E SIMILI"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un'apparecchiatura per la separazione di sostanze liquide e solide, in particolare per l'estrazione di succo dalla frutta e simili.
Come è noto, soprattutto in ambito enologico, l'uva viene pressata per separare la frazione solida da quella liquida.
La pressatura viene da tempo eseguita utilizzando presse pneumatiche costituite essenzialmente da un serbatoio cilindrico suddiviso in una camera di pressione ed in una camera di spremitura mediante una membrana flessibile.
Il prodotto da trattare viene immesso nella camera di spremitura e la membrana agisce sul prodotto pressandolo.
Normalmente la lavorazione prevede diversi cicli di pressatura a pressione variabile ed il serbatoio è girevole per permettere un miglior sgrondo del prodotto.
Il funzionamento più tradizionale di queste macchine prevede che la camera di spremitura, contenente il prodotto da spremere, sia collegata all'ambiente esterno e quindi con l'aria atmosferica.
Sono successivamente comparse sul mercato presse funzionanti in depressione, anziché ad alta pressione.
In questo tipo di pressa, viene generata una depressione nella camera di spremitura contenente il prodotto per cui la membrana spinta, dalla pressione ambiente, ed eventualmente da una leggera sovrappressione, presente nella camera di pressione, agisce sul prodotto pressandolo.
Nelle presse tradizionali, l'aria atmosferica entra in contatto con il prodotto ossidandolo e causando, come è noto, un deterioramento delle caratteristiche organolettiche del prodotto finale .
Si va pertanto sempre più affermando la pratica di effettuare la pressatura in atmosfera controllata, ovvero in gas inerte, iniettando considerevoli quantità di azoto od anidride carbonica nella camera di spremitura.
Poiché il gas anti-ossidante presenta un certo costo, sono stati proposti sistemi di recupero del gas utilizzato nella camera di spremitura .
Le macchine per la spremitura di tipo noto possono operare esclusivamente con il sistema per le quali sono state progettate e presentano una versatilità di funzionamento molto limitata.
Compito della presente invenzione è quello di realizzare un'apparecchiatura per la separazione di sostanze liquide e solide, in particolare per l'estrazione di succo dalla frutta e simili, che superi gli inconvenienti della tecnica nota citata.
Nell'ambito di questo compito, uno scopo dell'invenzione è quello di realizzare un'apparecchiatura che offra all'utilizzatore la possibilità di operare con procedure diverse secondo le esigenze produttive ed il tipo di prodotto che desidera realizzare.
Un altro scopo dell'invenzione è quello di realizzare un'apparecchiatura che, per le sue peculiari caratteristiche realizzative, sia in grado di assicurare le più ampie garanzie di affidabilità e di sicurezza nell'uso.
Questi scopi ed altri che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un'apparecchiatura per la separazione di sostanze liquide e solide, in particolare per l'estrazione di succo dalla frutta e simili, comprendente un serbatoio rotante costituito da un corpo cilindrico orizzontale rotante e dotato di una membrana di pressatura, installata in posizione diametrale, la quale divide il serbatoio rotante in due parti: un lato aria ed un lato prodotto; detto lato prodotto contiene superfici drenanti; detto lato aria presenta almeno un punto di accesso collegato ad un condotto di alimentazione/evacuazione aria; detto lato prodotto comprende cinque punti di accesso: un primo accesso costituito da un portello per il carico frutta o prodotti interi e per lo scarico residui esauriti di pressatura; un secondo accesso collegato ad un condotto di alimentazione prodotto, per un prodotto liquido o semisolido scorrevole; un terzo accesso collegato ad un primo condotto estrazione succo/ingresso aria/gas, detto terzo accesso essendo situato in posizione diametralmente opposta a detto portello; un quarto accesso collegato ad un secondo condotto di estrazione succo/ingresso aria/gas, detto quarto accesso essendo situato in posizione perpendicolare a detta membrana di pressatura; un quinto accesso collegato ad un condotto di ingresso aria/gas, detto quinto accesso essendo situato sul mantello di detto serbatoio, in asse con detto portello; detta apparecchiatura comprendendo inoltre un serbatoio fisso collegato a detto primo condotto di estrazione tramite un giunto mobile; detta apparecchiatura comprendendo inoltre un impianto di depressione, comprendente una pompa vuoto.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, dell'invenzione, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 è una vista in alzato frontale, parzialmente in trasparenza, della macchina secondo la presente invenzione;
la figura 2 è una vista in alzato frontale, parzialmente in trasparenza, della macchina;
la figura 3 è una vista in alzato frontale, parzialmente in trasparenza, della macchina;
la figura 4 è una vista in alzato frontale del serbatoio mobile; la figura 5 è una vista in alzato laterale, ingrandita, illustrante i mezzi di accoppiamento del serbatoio rotante con la parte fissa;
la figura 6 è una vista in alzato frontale della parte fissa dell'apparecchiatura di vuoto;
la figura 7 è una vista in pianta della parte fissa dell'apparecchiatura di vuoto;
la figura 8 è una vista in alzato laterale della parte fissa dell'apparecchiatura di vuoto.
Con riferimento alle figure citate, la macchina secondo l'invenzione, indicata globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un serbatoio rotante 4 costituito da un corpo cilindrico orizzontale rotante e dotato di una membrana di pressatura 44, installata in posizione diametrale, la quale divide il serbatoio rotante 4 in due parti: un lato aria ed un lato prodotto.
Il lato prodotto contiene superfici drenanti 45 che possono essere superfici forate o munite di canaline, in modo di per sé noto.
Dal lato aria, il serbatoio rotante 4 presenta un punto di accesso costituito da un condotto di alimentazione/evacuazione aria 10, situato su di una testata 41 del serbatoio, come nell'esempio illustrato, oppure sul mantello 42 del serbatoio stesso.
Nel lato prodotto, i punti di accesso sono cinque:
un portello 20, per carico frutta o prodotti interi, e scarico residui esauriti di pressatura (solidi), situato sul mantello 42 del serbatoio;
un condotto di alimentazione prodotto 30, per un prodotto liquido o semisolido scorrevole, situato sulle testate 41, come nell'esempio illustrato, o sul mantello 42 del serbatoio 4;
un primo condotto estrazione succo/ingresso aria/gas 40, situato in posizione diametralmente opposta al portello 20;
un secondo condotto di estrazione succo/ingresso aria/gas 50, situato in posizione perpendicolare alla membrana di pressatura un condotto di ingresso aria/gas 60, situato sul mantello 42 del serbatoio 4, in asse con il portello 20.
Il condotto di alimentazione prodotto 30 presenta un sensore di riempimento 8.
Il primo condotto di estrazione 40 è collegato ad un serbatoio fisso 3 tramite un giunto scorrevole 12, dotato di valvole di intercettazione 5 e 6. Il serbatoio fisso 3 comprende una pompa di estrazione 7.
Il giunto scorrevole 12 è costituito da una parte fissa 121, associata al condotto di scarico 40, con l'interposizione della valvola 5, e da una parte mobile 122, associata ad una slitta 123, che permette uno scorrimento della stessa affinché la parte fissa 121 si innesti o si disinnesti dalla parte mobile 122.
La parte mobile 122 è associata al serbatoio fisso 3 tramite l'interposizione della valvola di intercettazione 6.
Le figure 6, 7 e 8 illustrano in maggiore dettaglio la parte fissa dell'impianto, che comprende il serbatoio fisso 3 ed un impianto di depressione, globalmente indicato con il numero di riferimento 90 e comprendente una pompa vuoto 91.
Durante tutte le fasi che prevedono l'estrazione di succo, la macchina secondo la presente invenzione funziona in almeno due modi distinti: ponendo in depressione il lato prodotto del serbatoio rotante orizzontale, per mezzo di sistemi di bassa depressione/leggera pressione e di alta depressione, oppure ponendo in leggera pressione il lato prodotto del serbatoio rotante orizzontale, per mezzo di sistemi di bassa depressione/leggera pressione .
Il ciclo di lavoro della macchina può essere suddiviso nelle seguenti fasi:
una fase di richiamo membrana;
una fase di carico
una fase di pressatura a bassa depressione o pressatura a leggera pressione;
una fase di pressatura ad alta depressione;
una fase di scarico residui esauriti.
Nella fase di richiamo membrana, l'impianto di bassa depressione della macchina viene fatto agire sul condotto di alimentazione/evacuazione aria 10, del lato aria del serbatoio 4. Allo stesso tempo, il secondo condotto di estrazione succo/ingresso aria/gas 50, oppure il condotto di ingresso aria/gas 60, viene posto in contatto con l'esterno o, eventualmente, con un contenitore di gas, preferibilmente inerte, associato ad una presa 80.
In questo modo, la membrana di pressatura 44 viene attirata verso il mantello del serbatoio, lato aria, fino ad aderirvi sul suo perimetro interno.
Una volta raggiunto un valore di vuoto predeterminato, viene chiuso il condotto di alimentazione/evacuazione aria 10, bloccando la membrana 44 in questa posizione, aderente al mantello del serbatoio; questa posizione viene definita posizione di riposo della membrana .
Contemporaneamente, il lato prodotto del serbatoio 4, che contiene le superfici drenanti, viene saturato con aria proveniente dall'esterno od eventualmente con gas inerte.
Completata questa fase, dopo avere chiuso le valvole di intercettazione poste sui condotti fin qui utilizzati, si ha una condizione di serbatoio vuoto lato prodotto, eventualmente saturo di gas inerte, e pronto per iniziare la fase di carico del prodotto da trattare .
Nella fase di carico, il primo condotto di estrazione succo/ingresso aria/gas 40, viene posto in collegamento con l'impianto di bassa depressione per mezzo del giunto scorrevole 12.
A questo punto, l'impianto di bassa depressione, genera una depressione da circa -0,18 a circa -0,20 bar.
Una valvola 33, posta sul condotto di alimentazione prodotto 30, viene automaticamente aperta, permettendo così l'introduzione del prodotto da pressare all'interno del serbatoio 4.
Tutto il liquido libero presente viene aspirato attraverso il giunto scorrevole 12 e convogliato nel serbatoio fisso 3, da dove la pompa 7, gestita attraverso un sistema di sensori di livello, estrae il prodotto e lo convoglia verso serbatoi esterni, non visibili nelle figure.
Durante questo processo, per distribuire la massa del prodotto all'interno del serbatoio rotante 4, vengono eseguite delle rotazioni dello stesso, intervallate da tempi di sosta.
Nel corso di questa operazione, prima che il serbatoio 4 sia posto in rotazione, il giunto scorrevole 12 viene sganciato dalla parte rotante, dopo avere scolato il liquido di risulta presente nella tubazione di collegamento, per poi ricollegarsi e riattivare la aspirazione quando il serbatoio 4 avrà terminato di ruotare.
Questa sequenza verrà ripetuta varie volte durante tutta la fase di carico.
Il sensore 8 rileva quando il serbatoio rotante è completamente pieno, e pone termine alla fase di carico, tramite la chiusura della valvola di intercettazione 33 posta sul condotto di carico prodotto 30.
La fase di pressatura è divisa in due sotto-fasi:
una sotto-fase di bassa depressione o sotto-fase di leggera pressione, nella quale si esegue l'estrazione del succo fiore;
ed una sotto-fase di alta depressione, nella quale si esaurisce 1'estrazione .
Nella sotto-fase di bassa depressione, il giunto scorrevole 12, si collega con il secondo condotto di scarico succo/ingresso aria/gas 5, del serbatoio rotante 4, posto perpendicolarmente alla membrana di pressatura.
Il condotto di alimentazione/evacuazione aria 10 viene aperto in collegamento con l'esterno, rendendo la membrana di pressatura libera di muoversi.
La depressione esercitata nel lato prodotto del serbatoio rotante 4, attraverso il sistema di bassa depressione/leggera pressione, fa sì che la membrana di pressatura 44, ora libera di muoversi, si adagi sul prodotto da pressare, permettendo così di ottenere liquido di pressatura, che viene estratto dal serbatoio rotante 4 e si raccoglie nel serbatoio fisso 3, e da questo viene estratto per mezzo della pompa 7.
In questa sotto-fase, la depressione viene creata soltanto nel lato prodotto del serbatoio rotante 4, tra le superfici drenanti e la membrana di pressatura 44, mentre la restante parte del serbatoio rotante rimane a pressione atmosferica.
Trascorso un tempo di mantenimento, stabilito dall'utilizzatore, la membrana di pressatura 44, per mezzo degli adeguati collegamenti, viene richiamata in posizione di riposo.
Contemporaneamente, il lato prodotto del serbatoio rotante 4, viene alternativamente, a scelta dell'operatore, messo in contatto con l'atmosfera esterna o con una sorgente di gas inerte, tramite rispettivamente il giunto scorrevole 12 oppure il condotto di ingresso aria/gas 60, situato in corrispondenza all'asse portello, permettendo in tale maniera l'ingresso di aria o di gas inerte all'interno del lato prodotto, che andrà a saturare lo spazio che in quel lato si è venuto a creare a causa della estrazione del succo e del successivo richiamo della membrana in posizione di riposo.
Il giunto scorrevole 12 viene sganciato dal serbatoio rotante 4, per permettere il processo di sgretolamento della massa da esaurire, tramite rotazioni dello stesso serbatoio 4.
Tale operazione consente il rinnovo della struttura della massa da pressare, rendendo così possibile estrarre ulteriore succo.
Questa procedura verrà ripetuta più volte nell'ambito della sotto-fase di bassa depressione.
In alternativa, si può eseguire la sotto-fase di leggera pressione, la quale prevede che il giunto 12 sia collegato al secondo condotto di scarico succo/ingresso aria/gas 50 del serbatoio rotante 4, tramite un condotto 51.
Il condotto di alimentazione/evacuazione aria 10 viene messo in collegamento con il sistema di bassa depressione/leggera pressione, che eserciterà una leggera pressione, da circa 0,18 a circa 0,25 bar, all'interno del lato aria del serbatoio rotante 4, comprimendo la membrana di pressatura 44 sul prodotto 100 presente nel lato prodotto, permettendone la spremitura.
Il liquido di spremitura ottenuto, attraverso il secondo condotto di scarico succo/ingresso aria/gas" 50 ed il giunto scorrevole 12, viene convogliato per gravità, verso il serbatoio fisso 3, da dove viene estratto e convogliato verso serbatoi esterni, tramite la pompa 7.
In questa sotto-fase, la leggera pressione viene esercitata solo nel lato aria del serbatoio rotante 4, tra le pareti del serbatoio e la membrana di pressatura 44, mentre la restante parte del serbatoio resta a pressione atmosferica.
Trascorso un tempo di mantenimento, selezionato dall'operatore, la membrana di pressatura 44 viene richiamata in posizione di riposo.
Contemporaneamente, il lato prodotto del serbatoio rotante 4, tramite il giunto scorrevole 12, oppure il condotto di ingresso aria/gas 60, viene, a scelta dell'operatore, collegato con l'atmosfera esterna o con una sorgente di gas inerte, permettendo così l'ingresso di aria o gas inerte all'interno del lato prodotto del serbatoio rotante 4.
L'aria o il gas inerte va a saturare lo spazio, che in quel lato si è venuto a creare a causa della estrazione del succo e del successivo richiamo della membrana in posizione di riposo.
Il giunto scorrevole 12 viene sganciato dal serbatoio rotante 4, per permettere il processo del cosiddetto sgretolamento della massa da esaurire, tramite rotazioni dello stesso.
Questa procedura viene ripetuta più volte nell'ambito della sotto-fase di leggera pressione.
La sotto-fase di alta depressione viene attuata utilizzando un sistema di alta depressione e riprende la stessa procedura della sotto-fase di bassa depressione, ma con un graduale aumento del livello di depressione nel corso dei cicli successivi di spremitura, intervallati da cicli di sgretolamento, fino ad arrivare al raggiungimento del massimo valore di depressione, dato dal limite tecnico della macchina impiegata, ad esempio - 0,98 bar.
Al termine delle ripetizioni, impostate dall'operatore per questa fase, il serbatoio rotante 4 viene fermato con il portello 20 in posizione superiore.
Completata questa sotto-fase di alta depressione, la macchina è pronta per eseguire la successiva fase di scarico residui di pressatura .
Nella fase di scarico residui di pressatura, l'operatore agisce sul servocomando del portello 20, aprendolo completamente o solo in parte in funzione delle esigenze, e sul comando di rotazione del serbatoio rotante 4, impostando, tramite il sistema di controllo, una serie di rotazioni dello stesso.
Durante questa fase, i residui solidi, asciutti e friabili, per effetto delle rotazioni del serbatoio 4, che contiene al suo interno anche profili di convogliamento, vengono indirizzati verso il portello 20 ed espulsi dal serbatoio attraverso lo stesso.
Al termine di questa fase, la macchina, dopo adeguato lavaggio, può cominciare un altro ciclo di lavoro.
Si è in pratica constatato come l'invenzione raggiunga il compito e gli scopi prefissati avendo realizzato una pressa, del tipo a funzionamento sottovuoto, che permette di lavorare il prodotto in modi diversi, secondo le esigenze e le scelte dell' utilizzatore .
La macchina secondo l'invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.
Naturalmente i materiali impiegati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica .
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per la separazione di sostanze liquide e solide, in particolare per l'estrazione di succo dalla frutta e simili, comprendente un serbatoio rotante costituito da un corpo cilindrico orizzontale rotante e dotato di una membrana di pressatura, installata in posizione diametrale, la quale divide il serbatoio rotante in due parti: un lato aria ed un lato prodotto; detto lato prodotto contiene superfici drenanti; detto lato aria presenta almeno un punto di accesso collegato ad un condotto di alimentazione/evacuazione aria; detto lato prodotto comprende cinque punti di accesso: un primo accesso costituito da un portello per il carico frutta o prodotti interi e per lo scarico residui esauriti di pressatura; un secondo accesso collegato ad un condotto di alimentazione prodotto, per un prodotto liquido o semisolido scorrevole; un terzo accesso collegato ad un primo condotto estrazione succo/ingresso aria/gas, detto terzo accesso essendo situato in posizione diametralmente opposta a detto portello; un quarto accesso collegato ad un secondo condotto di estrazione succo/ingresso aria/gas, detto quarto accesso essendo situato in posizione perpendicolare a detta membrana di pressatura; un quinto accesso collegato ad un condotto di ingresso aria/gas, detto quinto accesso essendo situato sul mantello di detto serbatoio, in asse con detto portello; detta apparecchiatura comprendendo inoltre un serbatoio fisso collegato a detto primo condotto di estrazione tramite un giunto mobile; detta apparecchiatura comprendendo inoltre un impianto di depressione, comprendente una pompa vuoto.
- 2. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto giunto mobile comprende una parte fissa, associata a detto condotto di scarico, con l'interposizione della valvola, ed una parte mobile, associata ad una slitta, che permette uno scorrimento di detta parte mobile affinché detta parte fissa si innesti o si disinnesti da detta parte mobile; detta parte mobile essendo associata a detto serbatoio fisso tramite l'interposizione di una valvola di intercettazione.
- 3. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detto condotto di alimentazione prodotto presenta un sensore di riempimento configurato per rilevare quando detto serbatoio rotante è completamente pieno, e chiudere una valvola di intercettazione posta su detto condotto di carico prodotto .
- 4. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di presentare almeno due funzionamenti distinti: un primo funzionamento nel quale detto lato prodotto è posto in depressione mediante detto impianto di depressione, un secondo funzionamento nel quale detto lato prodotto è posto in leggera pressione, mediante detto impianto di depressione.
- 5. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere il seguente ciclo di lavoro: una fase di richiamo membrana; una fase di carico; una fase di pressatura a bassa depressione; una fase di pressatura ad alta depressione; una fase di scarico residui esauriti.
- 6. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere il seguente ciclo di lavoro: una fase di richiamo membrana; una fase di carico; una fase di pressatura a leggera pressione; una fase di pressatura ad alta depressione; una fase di scarico residui esauriti.
- 7. Apparecchiatura, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una presa collegata con 1'ambiente esterno o con una riserva di gas ed operativamente connessa alternativamente a detto secondo condotto di estrazione succo/ingresso aria/gas o a detto condotto di ingresso aria/gas .
- 8. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che, in detta fase di pressatura a bassa depressione, detto impianto di depressione, genera una depressione da circa -0,18 a circa -0,20 bar.
- 9. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che, in detta fase di pressatura ad alta depressione, detto impianto di depressione, genera una depressione fino 0,98 bar.
- 10. Apparecchiatura, secondo la rivendicazione 5 o 6, caratterizzata dal fatto che in detta fase di pressatura a leggera pressione, detto impianto di depressione provoca una pressione, all'interno di detto lato aria di detto serbatoio rotante, da circa 0,18 a circa 0,25 bar.
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