ITMI971873A1 - Apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte in contenitori, in particolare bottiglie in fase di tappatura e metodo - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del brevetto per invenzione indu

La presente invenzione si riferisce ad una apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte nelle bottiglie e ad un metodo relativo.

Nell'industria dell'imbottigliamento o del confezionamento in genere si effettuano una serie di operazioni in successione, al fine di procedere al riempimento dei contenitori.

In particolare, nell'industria enologica sono previste, solitamente, le operazioni preliminari di lavaggio, di sciacquatura e di sterilizzazione delle bottiglie da riempire. In seguito, l'operazione di riempimento delle bottiglie prevede, tipicamente, una prima fase di pre-evacuazione dell'aria contenuta nella bottiglia, mediante aspirazione della stessa, per mezzo di una pompa a vuoto, una fase ulteriore di insufflazione di gas inerte, che permette di avere una condizione stazionaria di fluido inerte nel collo della bottiglia ed infine una fase di chiusura o tappatura della bottiglia.

Attualmente, la fase di tappatura delle bottiglie con un tappo di sughero prevede una compressione del tappo fino ad ottenere una dimensione dello stesso inferiore alla dimensione del foro presente sul collo della bottiglia e, successivamente, una fase in cui il tappo viene spinto all'interno del collo della bottiglia tramite una camma.

In tal modo, però, durante la chiusura delle bottiglie, il liquido contenuto rimane, anche se per breve tempo, a contatto con l'aria, che penetra dagli interstizi fra tappo e collo bottiglia ed il gas inerte, iniettato in precedenza, mescolandosi al liquido, rischia di contaminarlo.

Ciò è causa di evidenti problemi di ossidazione del liquido contenuto nella bottiglia e di rapida alterazione dello stesso; in particolare, tali conseguenze negative sono estremamente importanti nel caso in cui vengano imbottigliati prodotti commestibili a breve conservazione, quali vino, tè, latte e simili.

Scopo della presente invenzione è, quindi, quello di realizzare una apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte nelle bottiglie durante la fase di tappatura delle stesse, che risolva i suddetti inconvenienti ovvero indicare una apparecchiatura che consenta di evitare o, comunque, ridurre, rispetto alle tecniche note, l'ossidazione del liquido, in particolare vino, contenuto nella bottiglia.

Altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare una apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte in fase di tappatura delle bottiglie, che sia completamente sterilizzabile, tramite prodotti tradizionali e/o appositi sanificanti di tipo chimico.

Ulteriore scopo della presente invenzione·è indicare un metodo di aspirazione dell'aria e di iniezione di gas inerte durante la fase di tappatura delle bottiglie, che permetta di evitare o ridurre, rispetto all'arte nota, l'ossidazione del liquido contenuto. Non ultimo scopo dell'invenzione è quello di indicare una apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte in contenitori, in fase di tappatura, che risulti di facile ed economica realizzazione, impiegando tecnologie semplici e materie prime relativamente poco costose.

Questi scopi, secondo la presente invenzione, vengono raggiunti realizzando una apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte in contenitori, in particolare bottiglie, secondo la rivendicazione 1 ed implementando un metodo di aspirazione di aria e di iniezione di gas inerte, secondo la rivendicazione 7, alle quali si rimanda per brevità.

L'apparecchiatura è composta da un gruppo imboccatore/centratore, da una serie di tubazioni, da una pluralità di valvole pneumatiche pilotate, a loro volta, da elettrovalvole, da una pompa a vuoto e da una camma a profilo speciale, che è installata sulla macchina tappatrice, per l'introduzione del tappo.

Tale apparecchiatura consente di effettuare una successione di più fasi di aspirazione dell'aria, tramite la pompa a vuoto e di iniezione di gas inerte, le quali sono programmabili elettronicamente, come numero e sequenza, per mezzo di un dispositivo PLC, di per sé noto, in modo tale da ottimizzare il processo in funzione del prodotto o dei prodotti (gas inerte) usati dall'utilizzatore.

Le caratteristiche ed i vantaggi di una apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte in contenitori, in particolare bottiglie, in fase di tappatura, secondo la presente invenzione, risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, relativa ad una forma di realizzazione esemplificativa e non limitativa e riferita ai disegni schematici allegati, nei quali:

- la figura 1 è una vista frontale, parziale e schematica, dell'apparecchiatura, secondo l'invenzione; - la figura 2 è una vista frontale parziale e parzialmente sezionata, di un particolare di una macchina tappatrice, connessa ad una apparecchiatura di aspirazione dell'aria e di iniezione del gas inerte in bottiglie, secondo la presente invenzione; la figura fa riferimento al momento in cui il tappo è immediatamente prospiciente il collo della bottiglia; - la figura 3 è una vista frontale parziale e parzialmente sezionata del particolare di cui alla figura 2, con il tappo inserito completamente nel collo della bottiglia;

- la figura 4 mostra schematicamente il profilo geometrico della traiettoria coperta da una camma durante il suo moto rotatorio; la camma è installata sulla macchina tappatrice e controlla l'inserimento del tappo in sughero all'interno del collo bottiglia.

Con riferimento alle figure menzionate, con P è indicata genericamente un'apparecchiatura di aspirazione di aria e di inserimento di gas inerte, durante la fase di tappatura delle bottiglie, con A e B sono indicate due valvole pneumatiche, con C e D due elettrovalvole utilizzate per l'afflusso di gas inerte, con E un regolatore di pressione per il gas inerte, mentre con G è indicato un gruppo imboccatore/centratore, da utilizzarsi durante la fase di tappatura di una bottiglia, indicata quest'ultima con il riferimento BT.

Le valvole A e B sono pilotate, rispettivamente, da due elettrovalvole tradizionali, non illustrate.

Inoltre, con Gl è indicata una guarnizione di tenuta del gruppo G, con G2 un cono di centraggio e con G3 un corpo imboccatore; con M è indicata una prima tubazione di collegamento a due raccordi, indicati con H e HI, di una pluralità di ulteriori tubazioni dell'apparecchiatura P.

In particolare, il raccordo H della tubazione TI è connesso ad una pompa a vuoto, di per sè nota e non illustrata, che viene collegata al raccordo S della tubazione T2; il raccordo HI permette l'uscita del gas inerte dall'apparecchiatura P, tramite la tubazione T3, in modo tale da poterlo iniettare all'interno della bottiglia BT, per mezzo del collegamento M.

Il gas inerte entra nell'apparecchiatura P tramite il raccordo N, mentre all'interno della tubazione T3 fluisce anche il vapore atto a sanificare tutte le parti interne dell'apparecchiatura P stessa.

Il vapore o altro opportuno sanificante chimico viene iniettato attraverso i raccordi R e RI ed è scaricato all'esterno per mezzo dell'ugello R2.

Il funzionamento dell'apparecchiatura P, secondo la presente invenzione, è sostanzialmente il seguente. Il gruppo imboccatore/centratore G viene serrato stabilmente ai lati del collo CL della bottiglia BT; esso è composto da un corpo iraboccatore G3, che reca un cono di centraggio G2 aderente alla superficie laterale della bottiglia BT.

Il cono di centraggio G2 assicura una perfetta ermeticità in corrispondenza del bordo superiore del collo CL grazie ad una guarnizione di tenuta Gl, che permette l'inserimento della tubazione M di collegamento in una zona periferica del bordo, adiacente al cono di centraggio G2; al momento dell'inserimento del tappo di sughero TS, mosso in direzione longitudinale da una camma, si ottiene la chiusura ermetica della bottiglia BT, in quanto la superficie del tappo_ TS, aderendo perfettamente alle pareti interne del collo CL, blocca il passaggio del fluido attraverso l'interstizio lasciato libero dalla guarnizione Gl. La tubatura M, da una parte, sfocia a livello del bordo superiore del collo CL della bottiglia BT, mentre dall'altra parte è collegata ai raccordi H e HI, rispettivamente utilizzati per aspirare aria tramite una pompa a vuoto e per iniettare gas inerte.

L'apparecchiatura P in oggetto consente, quindi, di effettuare, prima dell'inserimento del tappo TS, una successione di più fasi di aspirazione di aria dalla zona interna al collo CL e situata tra il pelo libero del liquido ed il foro di uscita FU; la stessa apparecchiatura P permette, inoltre, di realizzare varie fasi di iniezione di gas inerte nella zona considerata, prima della tappatura della bottiglia BT, sempre tramite il condotto M.

La fase di aspirazione avviene azionando la pompa a vuoto connessa al raccordo S, mentre l'afflusso di gas inerte, in entrata attraverso il raccordo N, viene condotto sino all'ugello HI, dopo un'operazione di regolazione della pressione tramite il regolatore E. L'afflusso di aria nelle tubazioni TI e T2 è regolato dalle valvole pneumatiche A e B, le quali, a loro volta, sono pilotate da due .elettrovalvole collegate elettronicamente ad un dispositivo PLC, a disposizione dell'utilizzatore.

L'utente, infatti, ha la possibilità di programmare il numero e la sequenza dei cicli di vuoto; anche i cicli di iniezione del gas inerte in bottiglia BT sono programmabili in numero e sequenza, mediante lo stesso dispositivo PLC, che agisce in modo da comandare l'apertura e/o la chiusura delle due elettrovalvole C e D e, quindi, l'afflusso o meno del gas inerte all'interno della tubazione T3.

Così facendo è possibile ottenere una camera chiusa, ricavata nel collo CL della bottiglia BT, da cui evacuare l'aria e/o iniettare gas inerte, al fine di raggiungere, efficacemente, valori relativi alla presenza di ossigeno residuo nella bottiglia BT molto bassi, rispetto a quelli ottenuti tramite apparecchiature tradizionali e tecniche note.

L'inserimento del tappo in sughero TS, preliminarmente compresso, avviene mediante la spinta verso il basso prodotta dalla rotazione di una camma, il cui profilo geometrico è visibile in figura 4.

A tale proposito si precisa che nel tratto FI di tale profilo avviene la compressione del tappo in sughero TS, tramite appositi strumenti ed il suo avvicinamento contemporaneo in posizione immediatamente prospiciente al foro di uscita FU.

In questa posizione, l'aria trafila all'interno del collo CL attraverso i piccoli interstizi, indicati con IS in figura 2 e normalmente presenti tra gli spigoli del tappo TS pre-compresso e le pareti interne della bottiglia BT, in quanto il dispositivo di compressione del tappo TS fa battuta su un piano del corpo imboccatore, che risulta perpendicolare alla direzione di avanzamento del tappo TS ed è posto ad un livello leggermente più alto rispetto al piano immaginario che passa per il foro di uscita-FU.

Nel tratto F2 del profilo geometrico della camma, illustrato a scopo esemplificativo e non limitativo in figura 4, si realizza un pre-inserimento del tappo TS, che viene spinto nel collo CL sino a costituire tenuta pneumatica con 1'imboccatore G, al fine di ottenere una camera chiusa ermeticamente sul collo bottiglia; in questa posizione, la superficie esterna del tappo T, penetrando per un tratto nel collo CL, da una parte chiude ermeticamente,gli interstizi IS, mentre, d'altra parte, lascia libero l'orifizio OF, che mette in comunicazione la camera chiusa ricavata all'interno del collo CL con la tubatura M.

In tal modo, in corrispondenza del tratto successivo di profilo della^camma, indicato -con F3,.possono avere luogo le fasi di aspirazione e/o iniezione.

L'operazione di aspirazione dell'aria presente nel collo bottiglia è controllata dalla valvola pneumatica A, a sua volta pilotata da una elettrovalvola (non illustrata); terminata la fase di aspirazione, mediante chiusura della valvola A, ha inizio la fase di iniezione del gas inerte, controllata dalla elettrovalvola C e, quindi, la fase di chiusura dell'elettrovalvola C, con conseguente conclusione dell'operazione di iniezione di gas.

A questo punto, alternativamente, tramite l'apertura e la chiusura delle valvole A e C, possono essere programmati da .tastiera, mediante un dispositivo elettronico PLC (non illustrato), vari cicli di aspirazione e/o iniezione, a seconda delle esigenze dell'utilizzatore e dei prodotti fluidi utilizzati. Al termine dei vari cicli, i circuiti di afflusso e di deflusso vengono interrotti, tramite chiusura delle valvole A e C.

Infine, il tratto F4 del profilo geometrico della camma è relativo ad un inserimento completo del tappo TS nel collo della bottiglia BT, in cui la tenuta ermetica dello stesso lungo le pareti interne del contenitore è assicurata sia in corrispondenza degli interstizi IS sia.presso 1'.orifizio OF.__ . . _ . Le valvole B e D vengono utilizzate per controllare i processi di sanificazione dei circuiti tramite vapore o prodotti chimici, che affluiscono dai raccordi R e RI, procedendo poi lungo la tubazione T3, verso il gruppo imboccatore G.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche dell'apparecchiatura atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte nei contenitori, in particolare bottiglie, durante la fase di tappatura e del metodo relativo, che sono oggetto della presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi. In particolare, essi riguardano i seguenti aspetti: - possibilità di ottenere una camera chiusa nel collo bottiglia da cui evacuare aria e/o iniettare gas inerte in modo più efficace, rispetto all'arte nota (si raggiungono valori molto bassi relativamente alla presenza di ossigeno residuo in bottiglia);

- completa sterilizzabilità dell'apparecchiatura, che si effettua tramite vapore o sanificante chimico;

- possibilità di programmare numero e sequenza delle fasi per ottimizzare il processo in funzione dei prodotti utilizzati e delle esigenze dell'utente.

E' chiaro che numerose varianti possono essere apportate all'apparecchiatura di aspirazione e di iniezione, che è oggetto della presente invenzione, senza per questo uscire dai princìpi di novità ìnsiti nell'idea inventiva, così come è chiaro che, nella pratica attuazione dell'invenzione, i materiali, le forme e le dimensioni dei dettagli illustrati potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze e gli stessi potranno essere sostituiti con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura (P) atta ad aspirare aria ed iniettare gas inerte in contenitori, in particolare bottiglie (BT), durante l'operazione di tappatura delle stesse, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un gruppo imboccatore/centratore (G), che aderisce alle pareti esterne del collo (CL) di una bottiglia (BT), per l'inserimento di un tappo (TS), precompresso ed azionato tramite rotazione di almeno una camma avente un profilo geometrico opportunamente sagomato ed installata su una macchina tappatrice, una serie di tubazioni (Tl, T2, T3), che connettono almeno una pompa per il vuoto e/o almeno un mezzo di iniezione (N) di gas inerte a detto gruppo imboccatore/centratore (G), tramite almeno una tubazione di collegamento (M), almeno una valvola pneumatica (A, B), pilotata da almeno una prima elettrovalvola ed almeno una seconda elettrovalvola (C, D), dette valvole (A, B) e dette prima e seconda elettrovalvole (C, D) essendo atte a permettere ovvero interdire l'afflusso di fluido all'interno di dette tubazioni (Tl, T2, T3) secondo una logica, come numero e/o sequenza delle operazioni, programmabile da un utilizzatore.
2. 2. Apparecchiatura (P) come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere altresì almeno un mezzo di iniezione (R, RI) ed un mezzo di scarico (R2) di vapore ovvero di un prodotto chimico sanificante utilizzato per sterilizzare completamente detta apparecchiatura (P).
3. 3. Apparecchiatura (P) come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto gruppo imboccatore/centratore (G) del tappo (TS) comprende almeno una guarnizione di tenuta (Gl), disposta in corrispondenza di un orifizio (OF), che mette in comunicazione una camera interna al collo (CL) della bottiglia (BT) con detta tubazione di collegamento (M), un cono di centraggio (G2) ed un cono imboccatore (G3), i quali permettono l'inserimento di una porzione di detto tappo (TS) presso un bordo superiore (FU) del collo (CL) della bottiglia (BT), in modo da realizzare una tenuta ermetica di detto tappo (TS) all'interno di detto collo (CL), in corrispondenza di eventuali interstizi (IS) di passaggio dell'aria.
4. 4. Apparecchiatura (P) come alla rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che, ad inserimento di detto tappo (TS) completamente avvenuto, detto orifizio (OF) risulta interdetto.
5. 5. Apparecchiatura (P) come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un regolatore di pressione (E), al fine di regolare la pressione del gas inerte, che circola internamente ad almeno una di detta serie di tubazioni (Tl, T2, T3).
6. 6. Apparecchiatura (P) come alla rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta logica di numero e sequenza delle operazioni di aspirazione dell'aria e di iniezione di gas inerte è programmabile elettronicamente tramite una logica programmabile, che controlla detta valvola pneumatica (A, B) e/o dette prima e seconda elettrovalvola (C, D).
7. 7 . Metodo per aspirare aria ed iniettare gas inerte in contenitori, in particolare bottiglie (BT), durante la fase di tappatura di dette bottiglie (BT), da implementare su una apparecchiatura come alla rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere, in successione, le seguenti fasi: - pre-compressione di un tappo (TS) sino ad ottenere una dimensione dello stesso inferiore alla dimensione di detto bordo superiore (FU) del collo (CL) di detta bottiglia (BT); - pre-inserimento di detto tappo (TS) in bottiglia (BT), che viene spinto fino a costituire tenuta pneumatica con detto gruppo imboccatore (G), in modo tale da ottenere una camera chiusa all'interno di detto collo (CL) della bottiglia (BT); - aspirazione di aria presente nel collo-(CL), tramite controllo di detta valvola pneumatica (A), a sua volta pilotata da almeno una di dette elettrovalvole; - chiusura di detta valvola pneumatica (A) ed iniezione di gas inerte, tramite controllo di almeno un'altra elettrovalvola (C); chiusura di quest'ultima elettrovalvola (C) ed apertura di detta valvola pneumatica (A) per l'inizio di un'eventuale seconda aspirazione di aria, dette operazioni di aspirazione ed iniezione potendo essere ripetute come numero e/o variate in sequenza; - chiusura di detta elettrovalvole (C) e di detta valvola pneumatica (A); - inserimento di detto tappo {TS) nel collo (CL) di detta bottiglia (BT).
8. 8. Apparecchiatura (P) di aspirazione ed iniezione e metodo relativo sostanzialmente come descritti in precedenza e come illustrati nei disegni allegati.