ITMI20131163A1

ITMI20131163A1 - Dispositivo di riempimento

Info

Publication number: ITMI20131163A1
Application number: IT001163A
Authority: IT
Inventors: Antonio Riggio
Original assignee: Smi Spa
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2015-01-11
Also published as: US9714161B2; CA2852448A1; CN104276312A; ES2624878T3; CA2852448C; US20150013832A1; EP2824062A1; CN104276312B; EP2824062B1

Description

Titolo: DISPOSITIVO DI RIEMPIMENTO

Riassunto

La presente invenzione si riferisce ad un dispositivo di riempimento per impianti di confezionamento di prodotti alimentari in appositi contenitori. In particolare l’invenzione riguarda un dispositivo di riempimento di tipo elettronico, in cui non si verifica contatto tra la valvola ed il contenitore da riempire. Nello specifico, l’invenzione si riferisce al campo dell’imbottigliamento di bevande.

In particolare, la presente invenzione riguarda un dispositivo di riempimento (1) comprendente un corpo-valvola (2) in cui è realizzato un condotto di erogazione (3) per un fluido di riempimento, il condotto di erogazione (3) terminando inferiormente con un ugello di erogazione (4), in cui la porzione inferiore (2’) del corpo-valvola (2) comprende un manicotto (13) che contorna l’ugello di erogazione (4), così da creare tra la superficie esterna dell’ugello di erogazione (4) e la superficie interna del manicotto (13) una camera anulare (14), caratterizzato dal fatto che detto manicotto (13) è connesso ad un condotto di sanitizzazione (15) che è posto in comunicazione di flusso con una sorgente (19) di un fluido gassoso di sanitizzazione.

(FIGURA 2)

Titolo: DISPOSITIVO DI RIEMPIMENTO

Descrizione

Le valvole riempitrici dello stato dell’arte possono appartenere a due diverse tipologie: le valvole meccaniche e quelle a controllo elettronico.

Le prime prevedono sempre un contatto tra l’ugello di erogazione del fluido di riempimento ed il collo della bottiglia, necessario per poter determinare il livello di riempimento della bottiglia ed interrompere il flusso erogato. Uno svantaggio di questa tipologia di valvole è ad esempio che, nel caso in cui per una qualunque ragione una bottiglia dovesse essere contaminata, tale contaminazione potrebbe venir trasmessa alla valvola stessa e quindi ai successivi contenitori. Questo un problema grave, in quanto la sanitizzazione delle valvole, dei contenitori e di tutto il loro intorno è un aspetto di notevole rilevanza nel settore.

Le valvole di tipo elettronico viceversa non prevedono alcun contatto diretto con la bottiglia, eliminando quindi il problema della trasmissione di una eventuale contaminazione. Tuttavia, anche questo tipo di valvole è esposta al rischio di inglobare nel flusso erogato che entra nel contenitore eventuali corpuscoli presenti nell’ambiente.

Per ovviare a questo inconveniente, che può essere presente in tutti i tipi di macchine riempitrici, sia meccaniche che elettroniche, è noto racchiudere l’area di lavoro della macchina in un ambiente con atmosfera controllata, in cui viene creata una sovrappressione di aria sterile in modo da evitare l’ingresso nell’area di lavoro di aria contaminata dall’esterno. Questa soluzione, anche se ampiamente utilizzata, è però gravosa a causa del notevole volume che deve essere tenuto sotto controllo e non garantisce comunque la totale assenza di contaminazioni in molte circostanze operative, quale ad esempio l’ingresso di un operatore nell’area di lavoro della macchina riempitrice.

L’attenzione alla sanitizzazione dell’ambiente di lavoro e del dispositivo di riempimento in particolare è un aspetto di primo piano. In figura 1 è mostrato un esempio di valvola elettronica dello stato dell’arte, in cui è visibile un condotto laterale che collega una camera anulare che contorna l’ugello di erogazione. Tale condotto, noto come canale di ritorno del CIP (Clean-In-Place), è comune a tutte le valvole riempitrici al fine di pulire e disinfettare tutte le parti che vengono a contatto con il prodotto. In pratica, durante la fase di pulizia e sanitizzazione la valvola viene tappata inferiormente e viene immesso un liquido sanificante attraverso il condotto di alimentazione del prodotto. Il liquido percorre il condotto di erogazione della valvola, fuoriesce dall’ugello, riempie la camera anulare che lo contorna ed esce dal condotto laterale come mostrato dalle frecce.

Il problema indirizzato dalla presente invenzione è di mettere a disposizione un dispositivo di riempimento che permetta il superamento di uno o più degli svantaggi sopra esposti e che in particolare permetta di evitare contaminazioni esterne del contenitore sottoposto a riempimento.

Tale problema è risolto da un dispositivo di riempimento come delineata nelle annesse rivendicazioni, le cui definizioni formano parte integrante della presente descrizione.

Un oggetto dell’invenzione è quindi una valvola di riempimento ed una macchina riempitrice che la include, in grado di evitare contaminazioni esterne del contenitore sottoposto a riempimento.

Un ulteriore oggetto dell’invenzione è un metodo di utilizzo di un dispositivo di riempimento in grado di evitare contaminazioni esterne del contenitore sottoposto a riempimento.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcuni esempi di realizzazione, fatta qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle seguenti figure:

Figura 1 rappresenta una vista laterale in sezione di un dispositivo di riempimento secondo lo stato dell’arte, in una fase di sanitizzazione;

Figura 2 rappresenta una vista laterale in sezione di un dispositivo di riempimento secondo l’invenzione, in condizione operativa;

Figura 3 rappresenta una vista schematica del dispositivo di figura 2, durante la fase di sanitizzazione;

Figura 4 rappresenta una vista schematica del dispositivo di figura 2, in una diversa condizione operativa.

Con riferimento alle figure, il dispositivo di riempimento secondo l’invenzione, indicato nel suo complesso con il numero 1, comprende un corpo 2 in cui è realizzato un condotto di erogazione 3 per un fluido di riempimento. Il condotto di erogazione 3 termina inferiormente con un ugello di erogazione 4.

Il corpo 3 è fissato ad una macchina riempitrice (non mostrata) tramite una barra di supporto 5. Alla barra di supporto 5 è anche fissato un braccio di sostegno 6 per una bottiglia B. Il braccio di sostegno 6 è conformato ad L e termina con una forcella 7 in grado di ingaggiare il collo della bottiglia B.

Il condotto di erogazione 3 è collegato ad una tubatura di alimentazione 8 per il fluido di riempimento.

In certe forme di realizzazione, il condotto di erogazione 3 comprende un primo tratto 3’ sostanzialmente orizzontale ed un secondo tratto 3” verticale che sfocia nell’ugello di erogazione 4. In alcune forme di realizzazione, il primo tratto 3’ comprende due rami 9a, 9b sostanzialmente paralleli, intercettati da due mezzi valvolari 10a, 10b. I due rami 9a, 9b hanno diverso diametro. In questo modo è possibile indirizzare il flusso del fluido di riempimento attraverso il primo ramo 9a a maggior diametro o attraverso il secondo rampo 9b a minore diametro, modificando la portata del fluido erogato.

Nella forma di realizzazione mostrata in figura 2, la porzione inferiore 2’ del corpo 2, comprendente la porzione terminale del condotto di erogazione 3 e l’ugello di erogazione 4, è distaccabile dalla restante porzione fissa 2”, in modo da permettere la sua manutenzione o sostituzione a seconda delle diverse esigenze di erogazione. A tal fine, la superficie di giunzione delle due porzioni 2’, 2” comprende una guarnizione 11 (tipicamente un O-ring) ed opportuni mezzi di fissaggio 12.

E’ comunque evidente che in altre forme di realizzazione la porzione inferiore 2’ e la porzione fissa 2” del corpo 2 possono costituire un unico pezzo.

La porzione inferiore 2’ del corpo 2 comprende un manicotto 13 che contorna l’ugello di erogazione 4, così da creare tra la superficie esterna dell’ugello 4 e la superficie interna del manicotto 13 un’intercapedine che costituisce una camera anulare 14.

Il manicotto 13 è connesso ad un condotto di sanitizzazione 15. Il condotto di sanitizzazione 15 è a sua volta collegato con una tubatura 16 che si divide, tramite l’interposizione di un opportuno mezzo valvolare 17, ad esempio una valvola a tre vie o similare, in una prima linea 18a collegata ad una sorgente 20 di un fluido gassoso di sanitizzazione ed in una seconda linea 18b collegata ad un serbatoio di raccolta 19 di un fluido liquido di sanitizzazione, da cui il fluido liquido di sanitizzazione potrà essere ricircolato nel condotto di erogazione 3 del corpo-valvola 2, tramite la tubatura 21 ed i mezzi valvolari 22, oppure eliminato. In questo modo è quindi possibile mettere in comunicazione la camera anulare 14 con detta sorgente 20 di fluido gassoso per la sanitizzazione, come verrà chiarito nel seguito.

Il prodotto per il riempimento delle bottiglie B viene prelevato da un apposito serbatoio 23 ed immesso nella tubatura di alimentazione 8 tramite i mezzi valvolari 22. I mezzi valvolari 22 permettono quindi di selezionare la fase operativa di riempimento o la fase di sanitizzazione.

In forme di realizzazione preferite, il condotto di sanitizzazione 15 è il condotto per il CIP già presente nei dispositivi di riempimento dello stato dell’arte, da cui il dispositivo dell’invenzione si distingue per la presenza sia di un condotto di ricircolo del fluido liquido di sanitizzazione tipico del trattamento CIP (Clean-In-Place) che di una connessione ad un fluido gassoso di sanitizzazione, la cui funzione verrà chiarita più sotto.

In forme alternative di realizzazione, potranno essere previsti dei condotti di sanitizzazione distinti per il fluido liquido e per il fluido gassoso.

In forme di realizzazione preferite, il dispositivo di riempimento 1 è un dispositivo a controllo elettronico ed è quindi operativamente connesso ad un’unità di comando e controllo che governa il funzionamento dei mezzi valvolari 10a, 10b, 17 e 22.

Il funzionamento del dispositivo di riempimento dell’invenzione è il seguente.

In condizione operativa, il fluido di riempimento viene prelevato dal serbatoio 23 e viene immesso, attraverso i mezzi valvolari 22 ed il condotto di alimentazione 8, nel condotto di erogazione 3, da dove viene quindi erogato dall’ugello di erogazione 4 nella bottiglia B. Contemporaneamente, i mezzi valvolari 17 mettono in comunicazione di flusso la sorgente 20 di un fluido gassoso di sanitizzazione con la camera anulare 14. Il fluido gassoso di sanitizzazione, tipicamente aria sterile o gas inerte sterile, fuoriesce quindi dalla camera anulare 14 contornando il flusso di liquido di riempimento erogato dal dispositivo di riempimento 1 ed assicurandone quindi l’isolamento dall’ambiente esterno.

La sovrappressione con cui il fluido gassoso di sanitizzazione fuoriesce dalla camera anulare 14, indicata con “P++”, è superiore alla sovrappressione normalmente presente nell’area di lavoro della macchina riempitrice rispetto all’ambiente esterno (indicata con “P+”), per cui si crea efficacemente un flusso di fluido gassoso che dal collo della bottiglia B si irradia verso l’esterno. Si evita così che pulviscolo o altri inquinanti possano penetrare nella bottiglia B.

In una fase non operativa di manutenzione (figura 3), viceversa, l’apertura del dispositivo di riempimento 1 verrà sigillata tramite un’opportuna chiusura 24 ed un fluido liquido di sanitizzazione verrà immesso attraverso i mezzi valvolari 22 ed il condotto di alimentazione 8, circolerà nel condotto di erogazione 3 e nella camera anulare 14 e verrà quindi rimosso attraverso il condotto di sanitizzazione 15. In questo caso, i mezzi valvolari 17 indirizzeranno il fluido liquido in uscita nel serbatoio 19.

In una diversa condizione operativa, mostrata in figura 4, si potrà invece operare un riempimento convenzionale di un contenitore con un liquido di riempimento prelevato dal serbatoio 23. In questo caso, applicabile a tipologie di prodotti che non richiedono una particolare sanitizzazione, sarà escluso il gas di sanitizzazione.

Un ulteriore oggetto della presente invenzione è pertanto un metodo di riempimento di un contenitore B che prevede:

a) mettere a disposizione una macchina riempitrice comprendente almeno un dispositivo di riempimento 1 come sopra definito, detta macchina riempitrice comprendente un ambiente confinato di lavoro avente una sovrappressione di fluido sostanzialmente sterile rispetto all’ambiente esterno,

b) collegare il condotto di sanitizzazione 15 di detto almeno un dispositivo di riempimento 1 con una sorgente 20 di un fluido gassoso di sanitizzazione, c) erogare un fluido di riempimento attraverso l’ugello di erogazione 4 di detto almeno un dispositivo di riempimento 1,

d) contemporaneamente a detta fase c), erogare detto fluido gassoso di sanitizzazione attraverso detto condotto di sanitizzazione 15 e detta camera anulare 14, in modo da creare un intorno sostanzialmente sterile attorno al flusso di fluido di riempimento erogato ed attorno al collo di detto contenitore B, in cui detto fluido di sanitizzazione ha una sovrappressione rispetto all’ambiente confinato di lavoro della macchina riempitrice 1.

L’ambiente confinato di lavoro di una macchina riempitrice viene normalmente realizzato predisponendo una serie di pannellature laterali e superiori che racchiudono la macchina. All’interno di tale ambiente confinato viene immessa tipicamente aria sterile con una lieve sovrappressione rispetto all’ambiente esterno, in modo da evitare l’ingresso di aria possibilmente contaminata dall’esterno.

I vantaggi della presente invenzione sono evidenti da quanto sopra descritto.

Il dispositivo di riempimento dell’invenzione risolve infatti il problema di evitare la contaminazione dei contenitori da riempire e del fluido di riempimento creando un intorno sostanzialmente sterile in prossimità del punto di erogazione del fluido di riempimento.

Questo risultato viene ottenuto senza modificare sostanzialmente la struttura della valvola, in quanto si potrà utilizzare un dispositivo di riempimento convenzionale, connettendo il condotto per il CIP anche con una sorgente di un fluido gassoso di sanitizzazione come descritto sopra. Pertanto, lo stesso condotto per il CIP avrà la doppia funzione di condotto di scarico di un fluido liquido di sanitizzazione durante la fase non operativa di manutenzione della valvola, e di condotto di ingresso di un fluido gassoso di sanitizzazione durante la fase operativa della macchina riempitrice.

E’ evidente che sono state descritte solo alcune forme particolari di realizzazione della presente invenzione, cui l’esperto dell’arte sarà in grado di apportare tutte quelle modifiche necessarie per il suo adattamento a particolari applicazioni, senza peraltro discostarsi dall’ambito di protezione della presente invenzione.

RIVENDICAZIONI

l. Dispositivo di riempimento (1) comprendente un corpo (2) in cui è realizzato un condotto di erogazione (3) per un fluido di riempimento, il condotto di erogazione (3) terminando inferiormente con un ugello di erogazione (4), in cui la porzione inferiore (2’) del corpo (2) comprende un manicotto (13) che contorna l’ugello di erogazione (4), così da creare tra la superficie esterna dell’ugello di erogazione (4) e la superficie interna del manicotto (13) una camera anulare (14), caratterizzato dal fatto che detto manicotto (13) è connesso ad un condotto di sanitizzazione (15) che è posto in comunicazione di flusso con una sorgente (19) di un fluido gassoso di sanitizzazione, in cui il condotto di sanitizzazione (15) è collegato con una tubatura (16) che si divide, tramite l’interposizione di un opportuno mezzo valvolare (17), in una prima linea (18a) collegata a detta s o r g e n t e ( 20 ) d i f l u i d o g a s s o s o d i sanitizzazione ed in una seconda linea (18b) collegata ad un serbatoio di raccolta (19) di un fluido liquido di sanitizzazione.

2. Dispositivo di riempimento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto condotto di erogazione (3) è collegato ad una tubatura di alimentazione (8) per il fluido di riempimento e comprende un primo tratto (3’) sostanzialmente orizzontale ed un secondo tratto (3”) verticale che sfocia nell’ugello di erogazione (4), in cui il primo tratto (3’) comprende due rami (9a, 9b) sostanzialmente paralleli, intercettati da due mezzi valvolari (10a, 10b) ed aventi diverso diametro.

Dispositivo di riempimento (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la porzione inferiore (2’) del corpo (2) comprende la porzione terminale del condotto di erogazione (3) e l’ugello di erogazione (4) ed è distaccabile dalla restante porzione fissa (2”). Dispositivo di riempimento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detto dispositivo di riempimento (1) è un dispositivo a c o n t r o l l o e l e t t r o n i c o operativamente connesso ad un’unità di comando e controllo che governa il funzionamento dei mezzi valvolari (10a, 10b, 17, 22).

acchina riempitrice comprendente almeno un dispositivo di riempimento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4.

6. Macchina riempitrice secondo la rivendicazione 5, comprendente ulteriormente un ambiente confinato di lavoro avente una sovrappressione di fluido sostanzialmente sterile rispetto all’ambiente esterno.

7. Macchina riempitrice secondo la rivendicazione 6, in cui detto ambiente confinato di lavoro comprende una serie di pannellature laterali e superiori che racchiudono la macchina riempitrice, all’interno di tale ambiente confinato essendo immesso un fluido gassoso sterile avente una sovrappressione rispetto all’ambiente esterno,

8. Metodo di riempimento di un contenitore (B) che prevede:

a) mettere a disposizione una macchina riempitrice comprendente almeno un dispositivo di riempimento comprendente un corpo (2) in cui è realizzato un condotto di erogazione (3) per un fluido di riempimento, il condotto di erogazione (3) terminando inferiormente con un ugello di erogazione (4), in cui la porzione inferiore (2’) del corpo (2) comprende un manicotto (13) che contorna l’ugello di erogazione (4), così da creare tra la superficie esterna dell’ugello di erogazione (4) e la superficie interna del manicotto (13) una camera anulare (14), detta macchina riempitrice comprendendo un ambiente confinato di lavoro avente una sovrappressione di un fluido sostanzialmente sterile rispetto all’ambiente esterno,

b) collegare detta camera anulare (14) con una sorgente (20) di un fluido gassoso di sanitizzazione, c) erogare un fluido di riempimento attraverso l’ugello di erogazione (4) di detta almeno un dispositivo di riempimento (1),

d) contemporaneamente a detta fase c), erogare detto fluido gassoso di sanitizzazione attraverso detta camera anulare (14), in modo da creare un intorno sostanzialmente sterile attorno al flusso di fluido di riempimento erogato ed attorno al collo di detto contenitore (B), in cui detto fluido gassoso di sanitizzazione ha una sovrappressione rispetto all’ambiente confinato di lavoro della macchina riempitrice.

9. Metodo secondo la rivendicazione 8, in cui detto ambiente confinato di lavoro comprende una serie di pannellature laterali e superiori che racchiudono la macchina riempitrice.

Claims

RIVENDICAZIONI l. Dispositivo di riempimento (1) comprendente un corpo (2) in cui è realizzato un condotto di erogazione (3) per un fluido di riempimento, il condotto di erogazione (3) terminando inferiormente con un ugello di erogazione (4), in cui la porzione inferiore (2’) del corpo (2) comprende un manicotto (13) che contorna l’ugello di erogazione (4), così da creare tra la superficie esterna dell’ugello di erogazione (4) e la superficie interna del manicotto (13) una camera anulare (14), caratterizzato dal fatto che detto manicotto (13) è connesso ad un condotto di sanitizzazione (15) che è posto in comunicazione di flusso con una sorgente (19) di un fluido gassoso di sanitizzazione.
2. Dispositivo di riempimento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto condotto di erogazione (3) è collegato ad una tubatura di alimentazione (8) per il fluido di riempimento e comprende un primo tratto (3’) sostanzialmente orizzontale ed un secondo tratto (3”) verticale che sfocia nell’ugello di erogazione (4), in cui il primo tratto (3’) comprende due rami (9a, 9b) sostanzialmente paralleli, intercettati da due mezzi valvolari (10a, 10b) ed aventi diverso diametro.
3. Dispositivo di riempimento (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la porzione inferiore (2’) del corpo (2) comprende la porzione terminale del condotto di erogazione (3) e l’ugello di erogazione (4) ed è distaccabile dalla restante porzione fissa (2”).
4. Dispositivo di riempimento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il condotto di sanitizzazione (15) è collegato con una tubatura (16) che si divide, tramite l’interposizione di un opportuno mezzo valvolare (17), in una prima linea (18a) collegata a detta sorgente (20) di fluido gassoso di sanitizzazione ed in una seconda linea (18b) collegata ad un serbatoio di raccolta (19) di un fluido liquido di sanitizzazione.
5. Dispositivo di riempimento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui detto dispositivo di riempimento (1) è un dispositivo a controllo elettronico operativamente connesso ad un’unità di comando e controllo che governa il funzionamento dei mezzi valvolari (10a, 10b, 17, 22).
6. Macchina riempitrice comprendente almeno un dispositivo di riempimento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5.
7. Macchina riempitrice secondo la rivendicazione 6, comprendente ulteriormente un ambiente confinato di lavoro avente una sovrappressione di fluido sostanzialmente sterile rispetto all’ambiente esterno.
8. Macchina riempitrice secondo la rivendicazione 7, in cui detto ambiente confinato di lavoro comprende una serie di pannellature laterali e superiori che racchiudono la macchina riempitrice, all’interno di tale ambiente confinato essendo immesso un fluido gassoso sterile avente una sovrappressione rispetto all’ambiente esterno,
9. Metodo di riempimento di un contenitore (B) che prevede: a) mettere a disposizione una macchina riempitrice comprendente almeno un dispositivo di riempimento comprendente un corpo (2) in cui è realizzato un condotto di erogazione (3) per un fluido di riempimento, il condotto di erogazione (3) terminando inferiormente con un ugello di erogazione (4), in cui la porzione inferiore del corpo (2) comprende un manicotto (13) che contorna l’ugello di erogazione (4), così da creare tra la superficie esterna dell’ugello di erogazione (4) e la superficie interna del manicotto (13) una camera anulare (14), detta macchina riempitrice comprendendo un ambiente confinato di lavoro avente una sovrappressione di un fluido sostanzialmente sterile rispetto all’ambiente esterno, b) collegare detta camera anulare (14) con una sorgente (20) di un fluido gassoso di sanitizzazione, c) erogare un fluido di riempimento attraverso l’ugello di erogazione (4) di detta almeno un dispositivo di riempimento (1), d) contemporaneamente a detta fase c), erogare detto fluido gassoso di sanitizzazione attraverso detta camera anulare (14), in modo da creare un intorno sostanzialmente sterile attorno al flusso di fluido di riempimento erogato ed attorno al collo di detto contenitore (B), in cui detto fluido gassoso di sanitizzazione ha una sovrappressione rispetto all’ambiente confinato di lavoro della macchina riempitrice.
10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detto ambiente confinato di lavoro comprende una serie di pannellature laterali e superiori che racchiudono la macchina riempitrice.