ITRM20120334A1 - Perfezionamento al processo di sterilizzazione di contenitori e impianto di produzione contenitori idoneo a realizzare detto processo - Google Patents

Description

PERFEZIONAMENTO AL PROCESSO DI STERILIZZAZIONE DI CONTENITORI E IMPIANTO DI PRODUZIONE CONTENITORI IDONEO A REALIZZARE DETTO PROCESSO

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un processo di sterilizzazione di contenitori destinati al packaging di prodotti alimentari, in particolare idoneo per la sterilizzazione di preforme o contenitori per bevande. L’invenzione si riferisce anche ad un impianto di produzione contenitori mediante stampaggio per soffiaggio o stiro-soffiaggio idoneo per eseguire detto processo di sterilizzazione. Stato della tecnica

Nei processi di sterilizzazione di contenitori si utilizzano diversi agenti sterilizzanti, quali ad esempio perossido di idrogeno (H2O2) o acido peracetico (PAA).

Il perossido di idrogeno, detto comunemente acqua ossigenata, si decompone spontaneamente in acqua ed ossigeno nascente secondo la reazione:

H2O2→H2O O- (ossigeno nascente, estremamente attivo ed ossidante).

L’equilibrio chimico della reazione dipende dalla temperatura, concentrazione, pH, presenza di impurità e di stabilizzatori. La decomposizione in acqua ed ossigeno nascente viene incrementata dalla temperatura ma anche dal contatto con metalli che agiscono da catalizzatori o da apporto di energia mediante radiazione UV. Il suo forte potere ossidante lo rende un potente disinfettante ed agente sbiancante.

In molti paesi il limite di legge (per esempio FDA) per il residuo di acqua ossigenata nelle bevande à ̈ 0,5 ppm.

A seguito dell’introduzione dei contenitori plastici (PVC, PET, HDPE) nel confezionamento di bevande, à ̈ emerso che l’acqua ossigenata non era adatta a sterilizzarli a causa della loro limitata resistenza alla temperatura (65°C): venne quindi sviluppato un prodotto che ha come principale principio attivo l’acido peracetico (PAA), in equilibrio con acqua ossigenata e acido acetico, attivato a temperature e concentrazioni più basse.

Questo prodotto, che à ̈ attualmente il più usato nella sterilizzazione di bottiglie in PET, contrariamente all’acqua ossigenata, richiede sempre un risciacquo finale con acqua sterile per rimuovere i residui dal contenitore: questo sia per il forte sapore ed odore degli acidi acetico e peracetico, sia per l’impossibilità pratica di una completa evaporazione, impedita dalla bassa temperatura del processo.

Di seguito sono brevemente descritte tre tecniche di sterilizzazione, attualmente in uso, che prevedono l’utilizzo di acqua ossigenata.

1) Sterilizzazione mediante immersione in bagno di H2O2

E’ la tecnica utilizzata per cartoni in poliaccoppiato: il film viene immerso in un bagno di acqua ossigenata e poi investito da aria calda per attivazione e asciugatura.

2) Sterilizzazione mediante vapore di H2O2condensato sulla superficie del contenitore

Questa tecnica à ̈ usata sia su cartoni in poliaccoppiato che su bottiglie di plastica: l’acqua ossigenata viene fatta evaporare in un flusso di aria calda con una concentrazione tale da avere una temperatura di condensazione superiore alla temperatura dei contenitori da sterilizzare (per esempio da H2O2al 30% si producono più di 10000 ppm di H2O2in aria calda a minimo 60°; il punto di rugiada à ̈ 35÷40°C). Quando l’aria calda viene soffiata all’interno del contenitore l’acqua ossigenata si condensa sulla superficie del contenitore in un tempo di 2÷3 s.

Nella fase successiva un getto di aria ad alta temperatura asciuga il contenitore e contemporaneamente attiva l’acqua ossigenata, con la particolarità che durante l’asciugatura aumenta la concentrazione di H2O2, poiché l’acqua della soluzione di partenza evapora prima dell’acqua ossigenata. Mentre nei contenitori termoresistenti à ̈ possibile utilizzare aria di asciugatura con T>100°C, nel caso di bottiglie in PET non à ̈ possibile superare i 65°C, il che rende molto difficile la rimozione del perossido al di sotto di 0,5 ppm, anche con un soffiaggio di 30 s e con l’utilizzo di contenitori più pesanti del normale, per evitare la deformazione da riscaldamento. Esistono applicazioni in cui il film condensato di acqua ossigenata viene attivato con una lampada UV e poi asciugato con aria calda.

3) Sterilizzazione tramite vapore di H2O2(fase gassosa)

Questo processo viene utilizzato su contenitori in plastica, cartoni, buste flessibili ed à ̈ caratterizzato da una uniforme efficacia in tutti i punti del contenitore poiché la distribuzione della concentrazione di disinfettante viene facilitata dalla velocità di diffusione delle molecole in fase gas. Il processo prevede le seguenti fasi:

- riscaldare il contenitore da sterilizzare, ad una temperatura maggiore di 50°C, al di sopra del punto di rugiada del gas disinfettante (50°C) costituito da aria calda e vapore di acqua ossigenata;

- soffiare il gas disinfettante verso il contenitore con circa 10000 ppm di H2O2a T>60°C per circa 10 s, come descritto nel documento WO02064174A1 (a questa concentrazione e temperatura si ottiene una riduzione logaritmica in 1 s sul Bacillus Stearothermophilus, microorganismo di riferimento in quanto il più resistente);

- soffiare aria calda ad una temperatura, ad esempio 60°C, superiore al punto di rugiada del gas disinfettante per un tempo sufficiente, pari ad almeno 5 secondi, per rimuoverlo completamente, senza successiva condensazione.

Uno degli aspetti più critici nella sterilizzazione con acqua ossigenata à ̈ la rimozione del residuo di perossido. Con particolare riferimento a preforme o contenitori in PET, il residuo di acqua ossigenata viene normalmente misurato subito dopo la sterilizzazione. A causa dell’affinità molecolare l’acqua ossigenata si lega al PET formando un gruppo peracido (dalla rottura di un gruppo carbonile) tramite una reazione chiamata addizione nucleofila: PET H2O2→ gruppo peracido.

Quando il contenitore viene riempito, al contatto con il prodotto alimentare quale acqua o altra bevanda, il gruppo peracido rilascia nuovamente H2O2.

Questo fenomeno ha due conseguenze molto importanti:

a) anche se l’acqua ossigenata viene completamente rimossa durante la sterilizzazione, quella parte di acqua ossigenata che si era legata al PET compare nuovamente nel prodotto alimentare al momento del riempimento.

b) il rilascio dell’acqua ossigenata non à ̈ immediato ma continua almeno per 24 ore causando un aumento del residuo di acqua ossigenata nel prodotto alimentare.

Nelle tecniche di sterilizzazione 2) e 3) sopra descritte, occorre fare evaporare l’acqua ossigenata in una corrente di aria calda. Gli evaporatori di acqua ossigenata possono essere a caldo o a freddo.

Gli evaporatori a caldo, utilizzando varie geometrie (piastra calda, tubo in tubo, serpentino riscaldato), consentono di dosare nell’aria calda concentrazioni elevate senza abbassarne la temperatura a causa del calore latente di evaporazione. Hanno lo svantaggio di utilizzare temperature superiori a quella di ebollizione della soluzione di acqua ossigenata (110 °C) e quindi di distruggerla parzialmente prima che arrivi nel punto di utilizzo, aumentandone ulteriormente il consumo rispetto alla concentrazione teorica del processo. Inoltre, essi vengono continuamente sporcati dal residuo solido di acqua ossigenata che deve essere rimosso manualmente.

Gli evaporatori a freddo, quali iniettori, ugelli nebulizzatori, generatori piezoelettrici di nebbia fredda ecc., consentono invece di raggiungere concentrazioni limitate, sia per un limite di portata dovuto alla necessità di produrre particelle sufficientemente piccole da avere una adeguata superficie di evaporazione, sia per non raffreddare eccessivamente il flusso di aria a causa del calore latente di evaporazione.

Oltre al problema di limitare in modo idoneo il residuo di acqua ossigenata, un ulteriore problema à ̈ rappresentato dal fatto che nelle tecnologie descritte sopra l’attivazione avviene, almeno inizialmente, riscaldando l’acqua ossigenata in posizione remota rispetto al contenitore da trattare (scambiatori di riscaldamento per il bagno di H2O2, iniettori o ugelli nebulizzatori in aria calda, evaporatori): questo impedisce il completo utilizzo del principio attivo che viene parzialmente degradato prima della sterilizzazione.

Un ulteriore svantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che i tempi del processo di sterilizzazione sono comunque non trascurabili. Il processo di sterilizzazione tramite vapore di H2O2, completamente in fase gassosa, à ̈ il processo che consente di ottenere l’attuale tempo minimo che, tuttavia, à ̈ pari ad almeno 25 secondi (s). La durata complessiva à ̈ pari alla somma del tempo di soffiaggio del gas sterilizzante prima e dell’aria calda dopo, almeno 15 secondi, e del tempo di riscaldamento del contenitore che, per contenitori non termoresistenti (limitata temperatura dell’agente scaldante), à ̈ pari ad almeno 10 secondi.

In alternativa alle tecnologie di sterilizzazione sopra descritte, sorgenti al plasma a pressione atmosferica vengono utilizzate per la sanificazione, mediante plasma, di oggetti termolabili prevalentemente realizzati in materiali plastici. Il plasma a pressione atmosferica porta con se l’intrinseco vantaggio di liberare i processi di trattamento dall’utilizzo della strumentazione da vuoto. Per questo motivo il plasma atmosferico risulta maggiormente predisposto ad essere inserito in processi produttivi industriali con una consistente riduzione dei costi, dei tempi di trattamento e degli spazi necessari.

Per applicazioni a pressione atmosferica in continuo, lo strumento più utilizzato à ̈ il DBD (dielectric barrier discharge), data l’omogeneità della scarica di plasma che questa sorgente produce anche su aree molto estese.

Tra le tipologie di plasma atmosferico una delle più innovative à ̈ quella del plasma jet. L’innovazione portata da tali plasma jets risiede nella loro versatilità in quanto permettono di trattare selettivamente determinate aree di pezzi finiti, anche caratterizzati da superfici curve o da forme complesse per mezzo di sistemi robotizzati di controllo del movimento.

All’interno del dispositivo sorgente a plasma, la tensione applicata a due elettrodi innesca una scarica elettrica attraverso il gas di ionizzazione che fluisce nell’ugello ad alta velocità; il gas viene ionizzato e si ha la generazione del plasma all’interno del dispositivo, nella zona in cui l’ugello confina il flusso in uscita.

Al contatto con la superficie del materiale da trattare l’energia accumulata dal plasma viene rilasciata sotto forma di particelle cariche e radicali che hanno un effetto ossidante sulle forme batteriche e vegetative.

Tuttavia test realizzati hanno dimostrato la scarsa efficienza del plasma tal quale per la sterilizzazione di preforme o contenitori in materiale plastico.

E’ quindi sentita l’esigenza di realizzare un innovativo processo di sterilizzazione che consenta di superare i suddetti inconvenienti.

Sommario dell’invenzione

Scopo primario della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un processo di sterilizzazione di contenitori, destinati al packaging di prodotti alimentari, mediante un agente chimico sterilizzante attivato da plasma che consenta di sterilizzare i contenitori, ad esempio preforme, in modo efficace e più efficiente rispetto alle soluzioni note.

Un ulteriore scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare un processo di sterilizzazione che consenta di evitare un risciacquo finale del contenitore con acqua sterile.

La presente invenzione, pertanto, si propone di raggiungere gli scopi sopra discussi realizzando un processo di sterilizzazione di contenitori in materiale plastico, in cui à ̈ prevista almeno una sorgente al plasma, che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende i seguenti stadi:

- generazione di plasma mediante detta almeno una sorgente al plasma;

- aggiunta al plasma di un agente chimico sterilizzante atomizzato;

- produzione di un getto sterilizzante comprendente una miscela di detto plasma e di detto agente chimico sterilizzante attivato dal plasma;

- sterilizzazione del contenitore mediante detto getto sterilizzante.

Un ulteriore aspetto dell’invenzione riguarda un impianto di produzione di contenitori in materiale plastico mediante stampaggio per soffiaggio che, conformemente alla rivendicazione 10, comprende

- un sistema di carico di preforme su un sistema di trasporto di dette preforme; - un forno di riscaldamento attraversato da detto sistema di trasporto;

- un sistema di scarico delle preforme da detto sistema di trasporto;

- una macchina di stampaggio dei contenitori per soffiaggio o stiro-soffiaggio delle preforme,

in cui à ̈ prevista almeno una stazione di sterilizzazione comprendente almeno una sorgente al plasma configurata per emettere un getto sterilizzante comprendente una miscela di detto plasma e di detto agente chimico sterilizzante attivato dal plasma.

Vantaggiosamente l’agente chimico sterilizzante può essere sia acqua ossigenata che acido peracetico o altro idoneo agente sterilizzante. Le proprietà del plasma consentono l’utilizzo dell’acido peracetico in fase gas senza risciacquo finale grazie alla capacità di degradare i prodotti chimici.

Il processo di sterilizzazione, oggetto della presente invenzione, ha i seguenti vantaggi:

- l’attivazione mediante plasma dell’agente chimico sterilizzante avviene in corrispondenza dell’uscita dell’ugello della sorgente a plasma, cioà ̈ nelle immediate vicinanze della superficie da sterilizzare; questo consente di evitare la degradazione del principio attivo nel tragitto fino al punto di trattamento;

- l’attivazione mediante plasma dell’acqua ossigenata à ̈ molto efficace nello spostare l’equilibrio della reazione verso la produzione di ossigeno nascente;

- la minore concentrazione di agente chimico sterilizzante, in particolare nel caso di H2O2in fase gas attivata con plasma, consente di utilizzare un evaporatore a freddo con tutti i relativi vantaggi energetici, di risparmio di acqua ossigenata e di pulizia;

- il consumo di prodotto chimico à ̈ strettamente proporzionale alla concentrazione di utilizzo e può essere ridotto nel caso di H2O2in fase gas attivata con plasma, rispetto allo stato dell’arte;

- nel caso di attivazione di H2O2mediante plasma la concentrazione inferiore di acqua ossigenata rispetto alle soluzioni note consente di evitare la prima fase di riscaldamento iniziale prevista nel processo di sterilizzazione tramite vapore di H2O2in fase gassosa in quanto non si ha condensazione a temperatura ambiente; - la completa attivazione e quindi decomposizione dell’acqua ossigenata mediante il plasma può consentire di eliminare anche la terza fase di soffiaggio finale nel processo di sterilizzazione tramite vapore di H2O2in fase gassosa;

- il tempo totale del processo dell’invenzione può passare dai 25 s del processo di sterilizzazione tramite vapore di H2O2in fase gassosa ad un massimo di 10 secondi in cui si effettua esclusivamente la fase di sterilizzazione, corrispondente alla seconda fase di soffiaggio del suddetto processo noto.

Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione preferite dell’invenzione.

Breve descrizione delle figure

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, di un processo di sterilizzazione illustrato a titolo esemplificativo e non limitativo con l’ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la Figura 1 rappresenta una sezione trasversale schematica di una sorgente a plasma;

la Figura 2a rappresenta una vista di una prima variante di sorgente a plasma agente su una preforma in una posizione operativa;

la Figura 2b rappresenta una vista di una seconda variante di sorgente a plasma agente su una preforma in una posizione operativa;

la Figura 3a rappresenta una vista di una terza variante di sorgente a plasma agente su una preforma in una posizione operativa;

la Figura 3b rappresenta una vista di una quarta variante di sorgente a plasma agente su una preforma in una posizione operativa;

la Figura 4 rappresenta una vista schematica di differenti zone di un impianto di produzione contenitori;

la Figura 5 rappresenta una vista schematica di una prima forma di realizzazione del processo secondo l’invenzione in detto impianto;

la Figura 6 rappresenta una vista schematica di una seconda forma di realizzazione del processo secondo l’invenzione in detto impianto.

Gli stessi numeri di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.

Descrizione in dettaglio di forme di realizzazione preferite dell’invenzione

Con riferimento alle Figure da 1 a 3 sono rappresentate forme di realizzazione preferite di una sorgente o torcia al plasma 1 a pressione atmosferica del tipo a getto di plasma o “plasma jet†nella terminologia inglese.

Una configurazione di sorgente a plasma jet a pressione atmosferica à ̈ rappresentata in Figura 1. Tale configurazione comprende:

- un elettrodo centrale 2 ed un elettrodo laterale anulare 3 ai quali à ̈ applicata una tensione alternata, l’elettrodo laterale 3 essendo a massa,

- un sistema di iniezione (non illustrato) del gas di ionizzazione il cui flusso à ̈ indicato dalle frecce 4,

- un ugello 6 comprendente una zona interna 5 dove si genera il plasma e confinante l’uscita del gas contenente i prodotti del plasma;

- un sistema di atomizzazione (non illustrato) di un agente chimico di sterilizzazione o sanificazione, configurato per introdurre l’agente chimico atomizzato nella zona interna 5 dell’ugello 6 oppure direttamente nel flusso di gas di ionizzazione, indicato dalle frecce 4, a monte di detta zona interna 5.

Detto sistema di atomizzazione o nebulizzazione, ad esempio un generatore di aerosol, fornisce anche la necessaria portata di gas di trasporto dell’agente chimico di sterilizzazione ed à ̈ provvisto di un tubo di immissione 7 per immettere l’agente chimico sterilizzante atomizzato direttamente nella zona interna 5 dell’ugello 6 oppure direttamente nel flusso di gas di ionizzazione, a monte della zona 5.

La tensione applicata ai due elettrodi innesca la scarica elettrica attraverso il gas di ionizzazione che fluisce ad alta velocità verso la sezione di uscita 6’ dell’ugello 6.

Il gas di ionizzazione viene ionizzato dalla scarica elettrica generando il plasma nella zona interna 5 in cui l’ugello 6 confina il getto di gas in uscita.

Vantaggiosamente l’introduzione di un agente chimico sterilizzante atomizzato mediante un gas di trasporto, all’interno del plasma o a monte della zona di generazione del plasma direttamente nel flusso del gas di ionizzazione che fluisce verso detta zona di generazione del plasma, ha l’effetto di attivare energicamente l’agente chimico stesso che mostra efficaci proprietà sterilizzanti anche in concentrazioni molto basse.

Inoltre il gas di trasporto à ̈, per semplicità e costo, aria ma può essere anche un altro gas, quale ad esempio azoto (N2). Un ulteriore vantaggio à ̈ rappresentato dal fatto che il gas di trasporto ha una funzione di lavaggio e pulizia che, unita all’azione sanificante dell’agente chimico, ne fa uno strumento altamente efficace, permettendo un basso consumo di agente chimico sterilizzante ed energia.

La portata di gas contenente i prodotti del plasma necessaria a saturare completamente l’interno di un contenitore dipende dal suo volume e dalla sua geometria: nel caso di bottiglie da 0,1 litri a 2 litri e preforme la portata minima indicativa à ̈ di 0,5 litri/s (1800 l/h).

In una prima forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il processo di sterilizzazione prevede l’introduzione, nella zona interna 5 di generazione del plasma o a monte di detta zona interna 5 nel flusso del gas di ionizzazione, di perossido di idrogeno (acqua ossigenata) mediante il suddetto sistema di atomizzazione provvisto di tubo di immissione 7.

In questo caso il getto di gas al plasma 8 comprende il plasma generato dalla scarica elettrica che attraversa il flusso di gas di ionizzazione e particelle di acqua ossigenata. Queste particelle o goccioline di acqua ossigenata hanno preferibilmente dimensioni di circa 0,1÷1 micron e il numero di dette particelle per centimetro cubo à ̈ preferibilmente pari a circa 10<7>÷10<8>/cm<3>. Il tempo della fase di sterilizzazione à ̈ al massimo pari a circa 10 secondi.

In una seconda forma di realizzazione preferita dell’invenzione, il processo di sterilizzazione prevede l’introduzione, nella zona interna 5 di generazione del plasma o a monte di detta zona interna 5 nel flusso del gas di ionizzazione, di acido peracetico mediante il sistema di atomizzazione provvisto di tubo di immissione 7. Il tempo della fase di sterilizzazione à ̈ al massimo pari a circa 10 secondi.

In questo caso il getto di gas al plasma 8 comprende il plasma generato dalla scarica elettrica che attraversa il flusso di gas di ionizzazione e particelle o goccioline di acido peracetico.

Una applicazione del processo dell’invenzione à ̈ prevista per la sterilizzazione di preforme in materiale plastico in impianti di produzione contenitori, quali bottiglie o vasetti, ad esempio in PET, PEN, PP, PLA, LACPET.

La sterilizzazione delle preforme risulta industrialmente conveniente e più efficace rispetto alla sterilizzazione dei contenitori, in quanto la superficie da trattare risulta inferiore e più regolare, ovvero priva di rientranze, con conseguente riduzione del consumo di agente chimico sterilizzante e maggiore sicurezza di raggiungere uno stesso grado di sterilizzazione di tutte le superfici.

La sterilizzazione di una preforma con plasma jet atmosferico ed aggiunta di un agente chimico sterilizzante può essere realizzata come illustrato nelle Figure 2a, 2b, 3a e 3b.

Ciascuna preforma durante il transito nella zona dell’impianto a monte della macchina di stampaggio per soffiaggio, sia essa rotativa o lineare, viene interessata su una stazione di sterilizzazione, rotante o ad avanzamento lineare, per un tempo sufficiente al necessario abbattimento della carica batterica, dal flusso di plasma generato dalla torcia o sorgente 1 a sua volta alimentata dall’agente chimico sterilizzante, quale perossido di idrogeno o acido peracetico, opportunamente atomizzato tramite un gas di trasporto, tipicamente aria.

La preforma viene investita dal flusso di plasma e agente sterilizzante al suo interno, ma tale tecnica può essere utilizzata anche per la sterilizzazione della superficie esterna del collo della preforma.

Nella variante di Figura 2a, la sezione di uscita 6’ dell’ugello 6 della torcia 1 à ̈ prevista ad una predeterminata distanza X dalla posizione che sarà occupata dal bordo superiore del collo della preforma 10. Detta predeterminata distanza X può variare tra 1 e 25 mm. In questo modo il getto di gas al plasma 8 sarà indirizzato verso l’interno del collo della preforma 10.

Nella seconda variante di Figura 2b, oltre a quanto descritto per la prima variante di Figura 2a, la sorgente a plasma 1 à ̈ inoltre provvista di un elemento tubolare 30, sostanzialmente a forma di campana, avente una prima estremità fissata alla sezione di uscita 6’ dell’ugello 6, per guidare il flusso di plasma ed agente sterilizzante atomizzato verso l’apertura del collo della preforma 10, ed una seconda estremità aperta avente un diametro maggiore del diametro della prima estremità in modo tale che detto elemento tubolare 30 possa contenere al suo interno l’intero collo della preforma 10. In questo modo la parte esterna del collo della preforma, dalla porzione filettata fino alla flangia anulare o baga di supporto 40, viene sterilizzata convogliando il flusso sterilizzante in uscita dall’ugello 6 lungo l’elemento tubolare 30 sostanzialmente a forma di campana. La torcia 1 à ̈ inoltre dotata di mezzi di movimentazione verticale (non illustrati) per permettere all’elemento tubolare 30 a campana di avanzare verso la preforma 10 fino a contenere l’intero collo della preforma durante la fase di sterilizzazione. La sezione di uscita 6’ dell’ugello 6 della torcia 1 viene disposta ad una predeterminata distanza X dalla posizione occupata dal bordo superiore del collo della preforma 10. Detta predeterminata distanza X può variare tra 1 e 25 mm. In questo modo il getto di gas al plasma 8 sarà indirizzato verso l’interno del collo della preforma 10. Durante la fase di sterilizzazione, inoltre, nella posizione di Figura 2b, parte di gas al plasma fuoriesce dalla preforma 10 e viene convogliata verso la parte esterna del collo della preforma contribuendo alla sterilizzazione di detta parte esterna. Nella terza variante di Figura 3a, per migliorare la distribuzione dell’agente sterilizzante all’interno della preforma 10’, la torcia 1 à ̈ dotata di mezzi di movimentazione verticale (non illustrati) ed à ̈ configurata in modo da permettere all’ugello 6 durante la fase di sterilizzazione di entrare, almeno con una sua estremità, all’interno della preforma stessa. In questo modo il getto di gas al plasma 8 sarà indirizzato completamente all’interno del collo della preforma 10’. Nella quarta variante di Figura 3b, oltre a quanto descritto per la terza variante di Figura 3a, la torcia 1 à ̈ inoltre provvista di un elemento tubolare 30, sostanzialmente a forma di campana, avente una prima estremità fissata sul corpo esterno dell’ugello 6, ad esempio in corrispondenza di una variazione di sezione di detto corpo esterno in una posizione distale dalla sezione di uscita 6’, ed una seconda estremità aperta avente un diametro maggiore del diametro della prima estremità in modo tale che detto elemento tubolare 30 possa contenere al suo interno l’intero collo della preforma 10’.

In questo modo, quando l’estremità dell’ugello 6 raggiunge l’interno della preforma 10’, il getto di gas al plasma 8 sarà indirizzato completamente all’interno della preforma 10’ e la parte esterna del collo della preforma, dalla porzione filettata fino alla flangia anulare o baga di supporto, viene vantaggiosamente sterilizzata grazie alla parte di gas al plasma che fuoriesce dalla preforma 10’ (Figura 3b) e che viene convogliata verso la parte esterna del collo.

L’impianto di produzione di contenitori comprende in una sua parte, illustrata schematicamente in zone in Figura 4:

- un sistema di carico (non illustrato) delle preforme 10 su un sistema di trasporto 20, tipicamente costituito da una catena provvista di platorelli;

- un forno di riscaldamento 21 attraversato da detto sistema di trasporto 20 delle preforme, che ha la funzione di riscaldare le preforme 10 ad una temperatura superiore alla temperatura di rammollimento del materiale;

- un sistema di scarico (non illustrato) delle preforme 10 dal sistema di trasporto 20;

- una macchina di stampaggio rotativa o lineare (non illustrata) dei contenitori per soffiaggio o stiro-soffiaggio delle preforme.

Una prima forma di realizzazione dell’impianto di produzione contenitori à ̈ illustrata in Figura 5. Essa prevede una stazione di sterilizzazione 22, rotante o ad avanzamento lineare, comprendente una pluralità di sorgenti al plasma 1 configurate per emettere getti di plasma a pressione atmosferica con aggiunta di agente sterilizzante atomizzato, detta stazione di sterilizzazione 22 essendo disposta a monte del sistema di carico delle preforme sul sistema di trasporto 20, e quindi a monte del forno di riscaldamento 21.

Vantaggiosamente rispetto al processo noto di sterilizzazione mediante vapore di H2O2condensato sulla superficie del contenitore, poiché l’agente sanificante viene attivato dal plasma e spruzzato sulla preforma allo stato già attivato, non risulta necessaria un ulteriore stazione di attivazione, che potrebbe essere rappresentata dallo stesso forno di riscaldamento o da una stazione aggiuntiva.

Una variante di questa prima forma di realizzazione prevede mezzi di preriscaldamento delle preforme (non illustrati), disposti a monte della stazione di sterilizzazione 22, nel caso fosse necessario preriscaldare la preforma per evitare la successiva condensazione dell’agente sterilizzante se utilizzato in concentrazioni più elevate.

Una seconda forma di realizzazione dell’impianto di produzione contenitori à ̈ illustrata in Figura 6. Essa prevede una stazione di sterilizzazione 22’, rotante o ad avanzamento lineare, comprendente una pluralità di sorgenti al plasma 1 configurate per emettere getti di plasma a pressione atmosferica con aggiunta di agente sterilizzante atomizzato, detta stazione di sterilizzazione 22’ essendo disposta a valle del sistema di scarico delle preforme dal sistema di trasporto 20, e quindi a valle del forno di riscaldamento 21.

Vantaggiosamente rispetto al processo noto di sterilizzazione mediante iniezione di vapore di H2O2in fase gassosa, cioà ̈ senza condensazione, la sterilizzazione mediante plasma atmosferico con l’utilizzo di agente chimico sterilizzante, quale acqua ossigenata, attivato dal plasma risulta più efficace in quanto l’attivazione avviene all’uscita dell’ugello 6 e quindi nelle immediate vicinanze della superficie della preforma da sterilizzare: questo consente di evitare la degradazione del principio attivo nel tragitto dalla zona di formazione del plasma fino al punto di trattamento di sterilizzazione.

Una variante di questa seconda forma di realizzazione prevede una stazione di soffiaggio di aria calda (non illustrata) per soffiare aria calda all'interno della preforma, disposta a valle della stazione di sterilizzazione 22’, potendo tale stazione di soffiaggio di aria calda coincidere con una stazione di soffiaggio o stiro soffiaggio, nel caso fosse necessario rimuovere il gas sterilizzante dalla preforma, se utilizzato nelle concentrazioni più elevate.

Un’altra forma di realizzazione (non illustrata) prevede due stazioni di sterilizzazione, una prevista a monte del sistema di carico delle preforme sul sistema di trasporto 20 e l’altra a valle del sistema di scarico delle preforme dal sistema di trasporto 20. Essa pertanto risulta dalla combinazione delle forme di realizzazione di Figura 5 e di Figura 6.

Una ulteriore forma di realizzazione (non illustrata) prevede una stazione di sterilizzazione a valle della macchina di stampaggio per soffiaggio dei contenitori, pertanto sterilizzando il contenitore già soffiato.

In tutte le forme di realizzazione dell’impianto sopra descritte la stazione di sterilizzazione può comprendere, in alternativa, soltanto una sorgente al plasma 1. Nelle Figure 5 e 6 le stazioni di sterilizzazione 22, 22’ comprendono sorgenti al plasma 1 relative alla prima variante sopra descritta (Figura 2a). In alternativa le suddette stazioni di sterilizzazione possono comprendere sorgenti al plasma come quelle illustrate nelle Figure 2b, 3a e 3b oppure una combinazione di sorgenti al plasma di tipo differente.

Un ulteriore vantaggio delle forme di realizzazione descritte à ̈ che non à ̈ necessaria la rimozione del residuo di perossido tramite soffiaggio di aria calda in quanto esso à ̈ stato decomposto dall’attivazione mediante plasma.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Processo di sterilizzazione di un contenitore in materiale plastico, in cui à ̈ prevista almeno una sorgente al plasma (1), il processo comprendente le seguenti fasi: - generazione di plasma mediante detta almeno una sorgente al plasma (1); - aggiunta al plasma di un agente chimico sterilizzante atomizzato; - produzione di un getto sterilizzante (8) comprendente una miscela di detto plasma e di detto agente chimico sterilizzante attivato dal plasma; - sterilizzazione del contenitore mediante detto getto sterilizzante.
2. 2. Processo secondo la rivendicazione 1, in cui l’agente chimico sterilizzante à ̈ acqua ossigenata o acido peracetico.
3. 3. Processo secondo la rivendicazione 2 in cui, nel caso in cui l’agente à ̈ acqua ossigenata, le particelle di acqua ossigenata atomizzata hanno dimensioni di circa 0,1÷1 micron e il numero di dette particelle per centimetro cubo à ̈ pari a circa 10<7>÷10<8>.
4. 4. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il tempo di sterilizzazione à ̈ al massimo pari a 10 secondi.
5. 5. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’immissione dell’agente chimico sterilizzante atomizzato à ̈ prevista all’interno di una zona (5) di un ugello (6) in cui avviene la generazione del plasma, in prossimità della sezione di uscita (6’) di detto ugello (6), oppure à ̈ prevista a monte della zona (5) dell’ugello (6) in cui avviene la generazione del plasma.
6. 6. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il plasma viene generato mediante innesco di una scarica elettrica attraverso un gas di ionizzazione avanzante lungo detto ugello (6).
7. 7. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui l’agente chimico sterilizzante à ̈ atomizzato mediante un sistema di atomizzazione provvisto di un tubo di immissione (7) di detto agente atomizzato nell’ugello (6).
8. 8. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la generazione di plasma avviene a pressione atmosferica.
9. 9. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il contenitore à ̈ una preforma in materiale plastico.
10. 10. Impianto di produzione contenitori mediante stampaggio per soffiaggio, idoneo ad eseguire il processo secondo la rivendicazione 1, comprendente - un sistema di carico di preforme (10) su un sistema di trasporto (20) di dette preforme; - un forno di riscaldamento (21) attraversato da detto sistema di trasporto (20); - un sistema di scarico delle preforme (10) da detto sistema di trasporto (20); - una macchina di stampaggio dei contenitori per soffiaggio o stiro-soffiaggio delle preforme, in cui à ̈ prevista almeno una stazione di sterilizzazione (22) comprendente almeno una sorgente al plasma (1) configurata per emettere un getto sterilizzante (8) comprendente una miscela di detto plasma e di detto agente chimico sterilizzante attivato dal plasma.
11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 10, in cui detta almeno una stazione di sterilizzazione (22) Ã ̈ disposta a monte del sistema di carico delle preforme e/o a valle del sistema di scarico delle preforme, il forno di riscaldamento (21) essendo previsto tra detto sistema di carico e detto sistema di scarico.
12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 10, in cui detta almeno una stazione di sterilizzazione (22) Ã ̈ disposta a valle della macchina di stampaggio de contenitori.
13. 13. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui detta almeno una sorgente al plasma (1) Ã ̈ provvista di un elemento tubolare (30) sostanzialmente a forma di campana configurato in modo da contenere al suo interno il collo di almeno una preforma (10).