ITPR20130016A1 - Apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“Apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzanteâ€

La presente invenzione ha per oggetto un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante. In particolare, l’apparato proposto trova impiego nel settore dell’imbottigliamento con tecnologia asettica.

Come à ̈ noto, in una linea di imbottigliamento con tecnologia asettica riveste importanza primaria il controllo della contaminazione nelle diverse stazioni di lavoro (formatura, riempimento, tappatura, ecc.), per cui à ̈ indispensabile assicurare un adeguato filtraggio dei fluidi da immettere all’interno dell’ambiente controllato, una corretta gestione delle pressioni delle varie zone in modo tale da controllare il percorso di eventuali particelle indesiderate, un corretto monitoraggio dell’ambiente, una corretta gestione ed una adeguata qualità dei cicli di pulizia C.I.P. (acronimo derivante dall’inglese “Cleaning In Place†) e di sterilizzazione S.I.P. (acronimo derivante dall’inglese “Sterilization In Place†).

La Richiedente ha recentemente sviluppato un apparato di isolamento atto a definire un ambiente a contaminazione controllata alloggiante le diverse stazioni di lavoro di una linea di imbottigliamento, quali sterilizzazione delle preforme, formatura dei contenitori, riempimento dei contenitori formati e chiusura dei contenitori riempiti. Tale apparato ed il relativo metodo sono descritti dettagliatamente nel brevetto europeo EP2246176 e nella domanda di brevetto europeo EP2279850 a nome della Richiedente.

In una linea di imbottigliamento in asettico, prima del riempimento dei contenitori formati e della relativa tappatura, sussiste l’esigenza di sterilizzare anche le chiusure (tappi o capsule) dei contenitori stessi. In accordo con la tecnica nota, le chiusure possono essere sterilizzate sia tramite agenti chimici, sia impiegando radiazioni elettromagnetiche. L’invenzione qui proposta riguarda la sterilizzazione tramite agenti chimici; pertanto si procede di seguito ad una breve descrizione delle principali soluzioni di sterilizzazione chimica ad oggi conosciute.

Il documento WO2010031464 descrive un apparato per sterilizzare tappi all’interno di un sistema di trasporto rotante. I tappi, organizzati in file sostanzialmente orizzontali e spaziati tra loro, seguono un percorso lungo un nastro trasportatore senza fine associato ad un motore e ad una puleggia e, durante tale percorso, sono sottoposti a trattamento con un agente sterilizzante. L’apparato proposto à ̈ strutturalmente complesso ed ingombrante, poiché effettua anche l’orientamento dei tappi sul nastro trasportatore.

Un’altra soluzione, descritta nel documento EP2039439, prevede la sterilizzazione di capsule ad immersione in acido peracetico durante l’avanzamento lungo un percorso a spirale.

Il trattamento delle capsule mostrato nel documento US7360345 prevede la presenza di una pluralità di dischi rotanti atti a supportare le capsule all’interno di un tamburo molto compatto. Lo svantaggio principale di tale soluzione à ̈ legato alla complessità del trasferimento delle capsule da un disco all’altro.

Un’altra soluzione à ̈ rappresentata dal documento WO2010023697, in cui le capsule sono sterilizzate all’interno di un condotto lineare in cui viene dosata la sostanza sterilizzante.

Altre soluzioni prevedono invece di far avanzare le capsule per gravità e di sterilizzarle lungo il loro percorso di avanzamento.

Ad esempio, il documento US4958649 descrive un apparato formato da una pluralità di canali evolventi disposti su una base circolare recante le capsule, le quali avanzano per gravità durante il trattamento.

La soluzione proposta in EP1547622 descrive invece un percorso non rettilineo di avanzamento delle capsule, il quale si sviluppa nel piano parallelo al piano principale individuato dalle capsule.

Infine, il documento WO2012000573, che rappresenta l’arte nota più vicina all’invenzione rivendicata (in inglese “closest prior art†), propone due rotori indipendenti sovrapposti, ciascuno recante una pluralità di binari verticali in cui le capsule sono introdotte per gravità. Nel primo rotore (superiore) le capsule sono pre-riscaldate, nel passaggio dal primo al secondo rotore vengono trattate con la sostanza sterilizzante e nel secondo rotore (inferiore) sono sottoposte a flussi gassosi caldi che attivano la sostanza sterilizzante.

Lo svantaggio principale di tale soluzione à ̈ il seguente. Le capsule, come detto, sono organizzate in file verticali nei corrispondenti binari e, durante la rotazione, rimangono sostanzialmente nella loro posizione. La sostanza sterilizzante raggiunge quindi le zone esposte di ciascuna capsula, ovvero la superficie interna e gran parte della superficie esterna.Tuttavia, esistono zone d’ombra che non vengono intaccate dalla sostanza sterilizzante: si tratta delle zone di contatto relativo tra le capsule. Tali zone d’ombra rischiano di non essere sterilizzate oppure di essere sterilizzate in modo insufficiente.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, scopo della presente invenzione à ̈ proporre un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante che consenta di ottenere una sterilizzazione più uniforme di ciascuna chiusura.

Altro scopo della presente invenzione à ̈ rendere disponibile un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante che sia compatto, strutturalmente semplice e, contemporaneamente, più efficace delle soluzioni note.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, come illustrato negli uniti disegni in cui:

− la figura 1 illustra un apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, in vista prospettica dall’alto;

− la figura 2 illustra l’apparato di trattamento di figura 1 (in cui à ̈ stata parzialmente rimossa la carcassa di protezione), in vista prospettica frontale;

− la figura 3 illustra una porzione dell’apparato di trattamento di figura 1 (unità rotante, binari, mezzi di erogazione), in vista prospettica;

− la figura 4 illustra una porzione dell’apparato di trattamento di figura 1 (binari, profilo di supporto), in vista prospettica;

− le figure 5a e 5b illustrano schematicamente la posizione relativa di una fila di chiusure rispetto al profilo di supporto in due istanti diversi di rotazione dell’unità rotante;

− le figure 6a, 6b e 6c illustrano altrettante forme realizzative del profilo di supporto dell’apparato di trattamento di figura 1, in vista prospettica; − le figure 7a e 7b illustrano due diverse chiusure, rispettivamente un tappo piatto ed un tappo sportivo, in vista prospettica;

− la figura 8 illustra una vista schematica di una linea di imbottigliamento comprendente l’apparato di trattamento di figura 1.

Con riferimento alle figure, con il numero 1 si à ̈ indicato un apparato di trattamento di chiusure 2 per contenitori mediante una sostanza sterilizzante. Ad esempio, la sostanza sterilizzante à ̈ perossido di idrogeno. In particolare, la sostanza sterilizzante à ̈ gassosa. In alternativa, la sostanza sterilizzante à ̈ liquida.

In questo contesto, con il termine chiusura 2 si intende una chiusura concava quale un tappo oppure una capsula. Preferibilmente, la chiusura 2 Ã ̈ realizzata in materiale polimerico.

Ad esempio, la chiusura 2 à ̈ un tappo piatto (noto in inglese come “flat cap†), come illustrato in figura 7a. Un altro esempio di chiusura 2 à ̈ rappresentato dal tappo sportivo (noto in inglese come “sport cap†) illustrato in figura 7b.

In entrambi i casi, la chiusura 2 presenta una base 3 ed una parete laterale 4 estendentesi dalla base 3 e definente con essa una cavità 5. La cavità 5 à ̈ aperta, infatti da parte opposta alla base 3 la chiusura 2 presenta un’apertura in modo tale da accogliere l’imbocco di un contenitore così che la parete laterale 4 si impegni con esso e la base 3 possa chiuderlo.

In questo contesto, il termine “superfici interne†della chiusura 2 identifica la superficie interna della parete laterale 4 e la superficie interna della base 3. Con il termine “superfici esterne†della chiusura 2 si intendono la superficie esterna della parete laterale 4 e la superficie esterna della base 3.

Nella figura 7a la cavità 5 delimitata dalla chiusura 2 ha forma sostanzialmente cilindrica, per cui la parete laterale 4 corrisponde sostanzialmente alla parete laterale di un cilindro e la base 3 à ̈ un disco circolare. In alternativa, la cavità 5 delimitata dalla chiusura 2 ha forma leggermente conica.

Il tappo sportivo 2 di figura 7b presenta una sagomatura più complessa, tuttavia anche in esso à ̈ possibile individuare la base 3, la parete laterale 4 e la cavità 5.

L’apparato di trattamento 1 comprende una unità rotante 6 ed una pluralità di binari 7 longitudinali atti ad alloggiare le chiusure 2 disposte per gravità in altrettante file 8. Tali binari 7 sono sostanzialmente paralleli tra loro e solidalmente connessi all’unità rotante 6 in modo tale da seguirne l’andamento circonferenziale.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, i binari 7 sono paralleli all’asse di rotazione A dell’unità rotante 6.

In tutte le figure allegate l’apparato di trattamento 1 à ̈ posizionato su un piano di appoggio (terreno o pavimento) in modo tale che l’asse di rotazione A dell’unità rotante 6 sia ortogonale al piano di appoggio. Pertanto, anche i binari 7 sono ortogonali al piano di appoggio (essendo essi paralleli all’asse di rotazione A).

Esiste anche la possibilità (non illustrata) di disporre l’apparato di trattamento 1 con l’asse di rotazione A inclinato rispetto al piano di appoggio. In tal caso, anche i binari 7 sono inclinati rispetto al piano di appoggio (essendo essi paralleli all’asse di rotazione A).

In una forma realizzativa alternativa (non illustrata), i binari 7 sono inclinati di un angolo predefinito rispetto all’asse di rotazione A dell’unità rotante 6. L’apparato di trattamento 1 comprende una carcassa 9 di protezione atta a definire ed isolare un ambiente 10 interno a contaminazione controllata. Ad esempio, la carcassa 9 di protezione definisce un ambiente 10 interno sostanzialmente a forma di prisma ottagonale oppure a forma cilindrica. In particolare, la carcassa 9 di protezione comprende mezzi per riscaldare le pareti della carcassa 9 stessa, le quali sono a contatto con l’ambiente 10 interno a contaminazione controllata. Tali mezzi per riscaldare includono mezzi per controllare la temperatura delle pareti al fine di evitare la condensazione. I mezzi per riscaldare sono realizzati secondo soluzioni note.

La carcassa 9 di protezione à ̈ provvista di almeno una finestra 11 di accesso per consentire interventi di regolazione e/o manutenzione nell’ambiente 10 interno a contaminazione controllata. Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, sono previste tre finestre di accesso 11 chiudibili tramite corrispondenti sportelli 12 a tenuta stagna.

Ciascuna chiusura 2 alloggiata nei binari 7 presenta la cavità 5 (e quindi l’apertura) rivolta verso l’esterno (si veda ad esempio la figura 4). In altre parole, la cavità 5 (e quindi l’apertura) à ̈ rivolta verso la carcassa 9 di protezione.

Preferibilmente, l’apparato di trattamento 1 à ̈ provvisto di mezzi di convogliamento 13 delle chiusure 2 verso l’ambiente 10 interno a contaminazione controllata. Ad esempio, tali mezzi di convogliamento 13 comprendono almeno un canale 13a sul quale le chiusure 2 avanzano per gravità. Preferibilmente, il canale 13a à ̈ sostanzialmente verticale. In alternativa, il canale 13a à ̈ inclinato.

Preferibilmente, la carcassa 9 di protezione presenta una base superiore 9a in cui à ̈ realizzata un’apertura 14 di accesso in cui sbocca tale canale 13a di convogliamento.

L’apparato di trattamento 1 comprende un profilo 15 di supporto posto inferiormente ai binari 7 ed avente anch’esso un andamento circonferenziale in modo tale da supportare le file 8 di chiusure 2.

Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, il profilo 15 di supporto à ̈ fisso rispetto all’unità rotante 6. In una forma realizzativa alternativa (non illustrata), il profilo 15 di supporto à ̈ relativamente mobile rispetto all’unità rotante 6.

L’apparato di trattamento 1 comprende mezzi erogatori 16 della sostanza sterilizzante. Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, i mezzi erogatori 16 sono fissi rispetto all’unità rotante 6. In alternativa, i mezzi erogatori 16 sono mobili.

In particolare, tali mezzi erogatori 16 comprendono una pluralità di ugelli disposti in modo tale da erogare la sostanza sterilizzante verso le cavità 5 delle chiusure 2. In particolare, tali ugelli sono posizionati tra i binari 7 e la carcassa 9 di protezione e seguono dunque anche essi un andamento circonferenziale. In altre parole, i mezzi erogatori 16 definiscono un andamento circonferenziale concentrico di diametro maggiore rispetto all’andamento circonferenziale dei binari 7 di alloggiamento delle chiusure 2 (si veda la figura 3). Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata i mezzi erogatori 16 consistono in corpi tubolari 17 disposti sostanzialmente in verticale, cioà ̈ paralleli ai binari 7. Ciascuno di tali corpi tubolari 17 reca una pluralità di ugelli.

Originalmente, il profilo 15 di supporto presenta un’altezza variabile in modo tale che, con l’unità rotante 6 in rotazione le file 8 di chiusure 2 seguano un percorso circonferenziale con dislivelli atto a determinare spostamenti relativi tra le chiusure 2 stesse.

Il percorso circonferenziale con dislivelli comprende almeno un tratto 18 in salita ed almeno un tratto 19 in discesa. Nelle forme realizzative qui descritte ed illustrate, il percorso circonferenziale con dislivelli comprende una pluralità di tratti 18 in salita ed una pluralità di tratti 19 in discesa. Ad esempio, i tratti 18 in salita e i tratti 19 in discesa sono rampe aventi una inclinazione prestabilita oppure sono dei gradini.

Il funzionamento dell’apparato di trattamento di chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, secondo la presente invenzione, à ̈ descritto nel seguito.

Si consideri l’unità rotante 6 inizialmente ferma.

Le chiusure 2 avanzano per gravità nel canale 13a di convogliamento e, passando attraverso l’apertura di accesso 14, si dispongono nel binario 7 posto immediatamente sotto all’apertura di accesso 14 formando così una prima fila 8. Come detto sopra, ciascuna chiusura 2 si dispone con la cavità 5 rivolta verso la carcassa 9 di protezione.

La chiusura 2a della fila 8 che si trova a livello inferiore (che per chiarezza chiameremo chiusura 2 di testa) poggia sul profilo 15 di supporto, come illustrato nella figura 5a.

Durante la rotazione dell’unità rotante 6, i binari 7 ruotano solidalmente con l’unità rotante stessa 6 e le chiusure 2 provenienti dal canale 13a di convogliamento vengono scaricate una dopo l’altra nel binario 7 posto inferiormente all’apertura 14 di accesso.

La rotazione dei binari 7 fa si che la chiusura 2a di testa di ciascuna fila 8 segua il percorso circonferenziale con dislivelli, percorrendo i tratti 18 in salita e i tratti 19 in discesa. Ad esempio, le figure 5a e 5b mostrano una chiusura 2a di testa in discesa da un gradino del profilo 15 di supporto.Tale gradino determina la separazione delle chiusure 2 della fila 8 durante la discesa, scoprendo così le zone di contatto tra una chiusura 2 e l’altra. Inoltre, scendendo dal gradino, la chiusura 2a di testa ruota parzialmente su se stessa, determinando a sua volta la rotazione della chiusura 2 posizionata immediatamente sopra.

Durante la rotazione, i mezzi erogatori 16 spruzzano la sostanza sterilizzante verso le cavità 5 delle chiusure 2, per cui le superfici interne delle chiusure 2 vengono sterilizzate. A regime, tutto l’ambiente 10 interno à ̈ saturo di sostanza sterilizzante, per cui anche le superfici esterne delle chiusure 2 sono sterilizzate.

Inoltre, le separazioni che si creano tra le chiusure 2 durante il salto dal gradino e le rotazioni parziali delle chiusure 2 stesse modificano le zone di contatto istantanee tra le chiusure 2.

Al termine di un giro parziale o completo dell’unità rotante 6, le chiusure 2 sono inviate all’esterno attraverso un’apertura 20 di uscita realizzata nella carcassa 9 di protezione.

L’apparato di trattamento 1 fa parte di una linea di imbottigliamento 100, come mostrato in figura 8.

A valle dell’apparato di trattamento 1 si trova un apparato di riempimento 30 dei contenitori, anch’esso isolato e collegabile all’apparato di trattamento 1 tramite un dispositivo di interfaccia 40. Nell’ambiente 10 interno a contaminazione controllata dell’apparato di trattamento 1 la pressione si aggira intorno ai 10 Pa. La pressione all’interno dell’apparato di riempimento 30 à ̈ intorno ai 30 Pa. Il dispositivo di interfaccia 40 presenta una sezione di comunicazione con l’apparato di trattamento 1 ed una sezione di comunicazione con l’apparato di riempimento 30 dimensionate in modo tale da impedire alle particelle (ad esempio di prodotto) e fluidi (ad esempio di lavaggio) provenienti dall’apparato di riempimento 30 di arrivare all’apparato di trattamento 1.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche dell’apparato di trattamento delle chiusure per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi.

In particolare, grazie alla presenza di un profilo di supporto ad altezza variabile, le chiusure subiscono spostamenti relativi durante la rotazione dell’unità rotante. Tali spostamenti relativi fanno sì che sostanzialmente tutte le zone vengano via via esposte al trattamento della sostanza sterilizzante. In altre parole, non ci sono più zone d’ombra irraggiungibili dalla sostanza sterilizzante, pertanto ciascuna chiusura viene sterilizzata in modo più uniforme rispetto all’arte nota.

Inoltre, l’apparato di trattamento qui proposto à ̈ strutturalmente semplice e compatto in quanto gli spostamenti delle chiusure sono determinati dalla sagomatura a dislivelli del profilo di supporto. Gli ingombri dell’apparato sono quindi identici a quelli delle soluzioni d’arte nota più vicine, ma l’efficacia della sterilizzazione à ̈ aumentata.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato di trattamento (1) di chiusure (2) per contenitori mediante una sostanza sterilizzante, comprendente: una unità rotante (6); una pluralità di binari (7) longitudinali atti ad alloggiare dette chiusure (2) disposte per gravità in altrettante file (8), detti binari (7) essendo sostanzialmente paralleli tra loro ed essendo solidalmente connessi a detta unità rotante (6) in modo tale da seguire l’andamento circonferenziale dell’unità rotante (6) stessa; un profilo (15) di supporto posto inferiormente a detti binari (7) ed avente anch’esso un andamento circonferenziale in modo tale da supportare le file (8) di chiusure (2); mezzi erogatori (16) di detta sostanza sterilizzante, caratterizzato dal fatto che detto profilo (15) di supporto presenta un’altezza variabile, in modo tale che, con l’unità rotante (6) in rotazione le file (8) di chiusure (2) seguano un percorso circonferenziale con dislivelli atto a determinare spostamenti relativi tra le chiusure (2) stesse.
2. 2. Apparato di trattamento (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto percorso circonferenziale con dislivelli comprende almeno un tratto (18) in salita ed almeno un tratto (19) in discesa.
3. 3. Apparato di trattamento (1) secondo la rivendicazione 2, in cui detto percorso circonferenziale con dislivelli comprende una pluralità di tratti (18) in salita ed una pluralità di tratti (19) in discesa.
4. 4 . Apparato di trattamento (1) secondo le rivendicazioni 2 o 3, in cui detto almeno un tratto (18) in salita e detto almeno un tratto (19) in discesa sono rampe oppure gradini.
5. 5. Apparato di trattamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti binari (7) sono paralleli all’asse di rotazione (A) di detta unità rotante (6).
6. 6. Apparato di trattamento (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detto asse di rotazione (A) dell’unità rotante (6) à ̈ ortogonale ad un piano di appoggio dell’apparato di trattamento (1).
7. 7. Apparato di trattamento (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detto asse di rotazione (A) dell’unità rotante (6) à ̈ inclinato rispetto ad un piano di appoggio dell’apparato di trattamento (1).
8. 8. Apparato di trattamento (1) secondo le rivendicazioni da 1 a 4, in cui detti binari (7) sono inclinati di un angolo predefinito rispetto all’asse di rotazione (A) di detta unità rotante (6).
9. 9. Apparato di trattamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto profilo (15) di supporto à ̈ fisso rispetto a detta unità rotante (6).
10. 10. Apparato di trattamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi erogatori (16) comprendono una pluralità di ugelli disposti esternamente a detti binari (7) secondo il loro andamento circonferenziale.
11. 11. Apparato di trattamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre una carcassa (9) di protezione atta a definire ed isolare un ambiente (10) interno a contaminazione controllata.
12. 12. Apparato di trattamento (1) secondo la rivendicazione 11, comprendente inoltre mezzi di convogliamento (13) delle chiusure (2) verso detto ambiente (10) interno a contaminazione controllata.
13. 13. Apparato di trattamento (1) secondo la rivendicazione 12, in cui detti mezzi di convogliamento (13) comprendono almeno un canale (13a) sul quale le chiusure (2) avanzano per gravità, detta carcassa (9) di protezione avendo un’apertura (14) di accesso in cui sbocca detto canale (13a).
14. 14. Apparato di trattamento (1) secondo le rivendicazioni da 11 a 13, in cui detta carcassa (9) di protezione comprende mezzi per riscaldare le pareti della carcassa (9) stessa le quali sono a contatto con detto ambiente (10) interno a contaminazione controllata.
15. 15. Linea di imbottigliamento (100) di contenitori, comprendente: un apparato di trattamento (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti; un apparato di riempimento (30) dei contenitori; un dispositivo di interfaccia (40) tra l’apparato di trattamento (1) e l’apparato di riempimento (30), detto dispositivo di interfaccia (40) avendo una sezione di comunicazione con l’apparato di trattamento (1) ed una sezione di comunicazione con l’apparato di riempimento (30) dimensionate in modo tale da impedire alle particelle e fluidi provenienti dall’apparato di riempimento (30) di arrivare all’apparato di trattamento (1).