ITVI20100218A1 - Metodo ed impianto per il condizionamento di prodotti raccolti in contenitori di materiale polimerico - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

Campo di applicazione

La presente invenzione à ̈ generalmente applicabile al settore tecnico della lavorazione del confezionamento di prodotti ed ha particolarmente per oggetto un metodo ed un impianto per la sterilizzazione di prodotti alimentari, farmaceutici o similari raccolti in contenitori in materiale polimerico.

Stato della Tecnica

E’ noto che, neN’ambito di un processo di imbottigliamento, o più in generale di confezionamento di prodotti alimentari, farmaceutici o similari allo stato liquido, fluido o semifluido, in contenitori in materiale polimerico, quali PET, PE o similari, una fase di particolare criticità à ̈ rappresentata dalla sterilizzazione del contenitore e/o del prodotto stesso.

Infatti, in tale operazione à ̈ molto importante raggiungere temperature sufficienti a ridurre la carica microbica almeno sotto un livello minimo predeterminato stabilito dalle normative di settore.

I metodi di maggiore diffusione prevedono l'utilizzo di calore o pressione, ad esempio con passaggio in autoclave del contenitore, ed eventualmente introducendo il materiale sterilizzante direttamente all’interno del contenitore riempito con il prodotto.

Un noto inconveniente di queste soluzioni à ̈ rappresentato dal rischio che, alle temperature necessarie per raggiungere il grado di sterilizzazione minimo imposto, si determini un surriscaldamento del materiale del contenitore e la conseguente deformazione dello stesso.

Inoltre, temperature troppo elevate possono causare il degrado delle proprietà organolettiche del prodotto.

Un ulteriore inconveniente può essere causato dall’utilizzo di sostanze sterilizzanti immesse direttamente nel prodotto, che, seppur permettendo di operare a temperature più ridotte, possono interagire con il prodotto, alterandone le proprietà.

Da W02008/129397 Ã ̈ noto un sistema per la sterilizzazione di contenitori in PET che prevede il riscaldamento del contenitore mediante fasci di elettroni in bassa tensione accelerati da opportuni campi magnetici.

Tuttavia, questa soluzione, pur evitando di introdurre agenti sterilizzanti nel prodotto e limitando le deformazioni del contenitore, richiede un apparato estremamente complesso e dispendioso anche da punto di vista dei consumi energetici e non risulta adatto, inoltre, ad applicazioni in linee di produzione ad alta produttività.

Presentazione dell’invenzione

Scopo del presente trovato à ̈ quello di superare gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che sia particolarmente efficace ed economico.

Uno scopo particolare à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che permetta di ottenere una sterilizzazione oltremodo spinta del prodotto con l’utilizzo di temperature di lavoro relativamente contenute.

Ancora altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che preservi l’integrità strutturale del materiale polimerico del contenitore.

Ancora altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che presenti consumi energetici relativamente contenuti.

Uno scopo particolare del trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che non richieda l'utilizzo di agenti sterilizzanti esterni e preservi le proprietà organolettiche e/o chimico/fisiche.

Ancora altro scopo del trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che possa essere integrato in una linea di confezionamento di prodotti.

Non ultimo scopo del presente trovato à ̈ quello di mettere a disposizione un metodo per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che permetta di ottenere elevato grado di sterilizzazione dei prodotti senza degradare il prodotto stesso e senza deformare il contenitore.

Nel presente testo con il termine “sterilizzazione†si vuole intendere un processo di riduzione della carica microbica o batteriologica del prodotto ad un livello predeterminato non necessariamente pari ad UFC=0, ma che potrà essere anche superiore in funzione dei livelli minimi richiesti dalle normative in materia.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un impianto per impianto per il condizionamento di prodotti alimentari, farmaceutici o similari posti all’interno di contenitori in materiale polimerico a parete relativamente sottile, in cui l'impianto comprende una IN5B8

stazione per il trattamento termico dei contenitori , detta stazione essendo provvista di mezzi di riscaldamento atti a riscaldare il prodotto da sterilizzare ad una prima temperatura atta a ridurre la carica microbica e/o batterica mediante processi di pastorizzazione e/o sterilizzazione.

L’impianto si caratterizza per il fatto che la stazione di trattamento termico comprende almeno un dispositivo di irraggiamento a radiofrequenza associato ad una vasca per un liquido di lavoro, essendo previsti mezzi per immergere detti contenitori con il prodotto da sterilizzare in detta vasca mantenendoli completamente al di sotto del menisco del liquido di lavoro in corrispondenza di detto dispositivo di irraggiamento, in modo da asportare il calore generato in detti contenitori ed evitarne la deformazione.

Grazie a questa particolare caratteristica, il prodotto raccolto nel contenitore potrà essere portato ad una temperatura sufficiente ad ottenere il grado desiderato di sterilizzazione in tempi estremamente contenuti. Inoltre, il contenitore, grazie anche al fatto di immerso in un liquido mantenuto ad una seconda temperatura operativa controllata, preferibilmente prossima o inferiore a quella ambiente, non potrà deformarsi, risultando sempre idoneo al suo utilizzo.

Secondo un ulteriore aspetto del trovato à ̈ previsto un metodo per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico in accordo con la rivendicazione 9.

Forme di realizzazione vantaggiose dell’impianto e del metodo secondo il trovato sono definite in accordo alle rivendicazioni dipendenti.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione preferite ma non esclusive di un impianto e di un metodo per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:

la FIG. 1 Ã ̈ una vista schematica laterale di una parte di un impianto secondo il trovato;

la FIG. 2 à ̈ una vista schematica dall’alto di un particolare dell’impianto secondo il trovato;

la FIG. 3 Ã ̈ una vista schematica di un metodo secondo il trovato.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure citate, un impianto per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico, indicato genericamente con 1, potrà essere utilizzato per sterilizzare prodotti alimentari, farmaceutici o qualsiasi atro prodotto che richieda un ben determinato livello di sterilizzazione.

Preferibilmente, il prodotto P da trattare sarà in forma liquida o pastosa, con un contenuto in acqua non trascurabile.

Il contenitore potrà avere forma qualsiasi à ̈ potrà essere realizzato in un qualsiasi materiale polimerico, preferibilmente PET, PE o similari, eventualmente con grado alimentare.

In Fig. 1 à ̈ illustrato in particolare un tratto di una linea L di imbottigliamento di prodotti alimentari liquidi P contenuti in bottiglie B in PET al cui interno à ̈ integrato un impianto 1 secondo il trovato ed in cui un contenitore B contenente il prodotto da sterilizzare à ̈ illustrato nelle diverse fasi del processo di confezionamento.

Tuttavia, resta inteso che quanto si dirà per tale particolare impianto sarà ugualmente valido per qualsiasi altra linea di confezionamento di prodotti alimentari, chimici, farmaceutici o similari che richiedono una sterilizzazione almeno parziale.

Un impianto 1 secondo il trovato comprenderà essenzialmente una stazione di trattamento termico 2 di almeno un contenitore B alla volta racchiudente una quantità predeterminata di prodotto P.

La stazione di trattamento 2 sarà provvista di mezzi di riscaldamento 3 configurati per portare il prodotto da sterilizzare ad una prima temperatura T-i predeterminata sufficiente a ridurre la carica microbica ad un livello minimo predeterminato.

Secondo una caratteristica peculiare del trovato, la stazione di trattamento termico 2 comprende una vasca 4 atta ad essere riempita con un liquido di lavoro, indicato con tratteggio nella stessa Fig. 1, in cui immergere almeno un contenitore B con il prodotto da sterilizzare.

Inoltre, i mezzi di riscaldamento 3 comprendono almeno un dispositivo di irraggiamento a radiofrequenza 5 associato alla vasca 4, e preferibilmente posto nelle sue prossimità, per irradiare il prodotto P presente nel contenitore B immerso nel liquido di lavoro con un fascio di onde elettromagnetiche aventi frequenza compresa nel campo delle radiofrequenze.

Vantaggiosamente, il dispositivo di irraggiamento 5 potrà essere configurato per irradiare onde elettromagnetiche aventi frequenza compresa tra 6MHz e 500MHz e preferibilmente tra 20MHz e 50MHz.

In particolare, le frequenze impiegabili potranno essere scelte nell’ambito degli intervalli di frequenza consentiti dalle normative internazionali per usi civili o industriali ed i cui valori centrali sono pari a 6.78 - 13.56 - 27.12 - 40.68 - 433.92MHz.

Si à ̈ sperimentalmente osservato che il dispositivo di irraggiamento 5 lavora in maniera ottimizzata già ai valori di frequenza più bassi, ad esempio attorno ai 27.12 MHz o ai 40.68 MHz.

Preferibilmente, il dispositivo di irraggiamento 5 sarà configurato per riscaldare il prodotto P nel contenitore B ad una prima temperatura Ti preferibilmente prossima a 90°.

A tal fine, in una forma preferita ma non esclusiva di realizzazione, schematizzata nella Fig. 2, il dispositivo di irraggiamento 5 comprenderà un generatore 6 di onde elettromagnetiche in radiofrequenza ed un applicatore 7 con una coppia di elettrodi 8, 8’ atti a generare un campo elettromagnetico in cui sarà immerso il contenitore B da trattare.

Tuttavia, potranno essere anche utilizzati elettrodi di forma diversa, ad esempio anulare, in funzione della forma, delle dimensioni e del posizionamento dei contenitori B.

La vasca 4 potrà estendersi lungo una direzione longitudinale X con una zona di ingresso 9 per almeno un contenitore B da sterilizzare ed una zona di uscita 10 del contenitore B sterilizzato.

Gli elettrodi 8, 8’ dell’applicatore 7 potranno essere sostanzialmente piastriformi e trasversalmente distanziati per delimitare uno spazio in cui diffondere il campo elettromagnetico, in maniera preferibilmente uniforme, e che sarà attraversato dai contenitori B.

La capacità della vasca 4 non rappresenta un elemento limitativo del presente trovato in quanto essa potrà essere dimensionata in modo da contenere un volume di liquido di lavoro sufficiente all’immersione pressoché completa del tipo di contenitore B di volta in volta utilizzato e quindi potrà variare in funzione dello stesso contenitore B.

In una preferita forma di utilizzo deirimpianto 1 , il liquido di lavoro sarà acqua demineralizzata mantenuta ad una seconda temperatura operativa T2 prossima 0 anche inferiore a quella ambiente.

Vantaggiosamente, la vasca 4 comprenderà mezzi di raffreddamento, non illustrati, atti a mantenere il liquido di lavoro alla seconda temperatura T2.

I mezzi di raffreddamento potranno essere scelti tra quelli normalmente adoperati per tali scopi e potranno essere dimensionati in funzione delle temperature T2da raggiungere per il liquido di lavoro opportunamente scelto, secondo modalità ben note ad una persona esperta del ramo. Di conseguenza non saranno qui ulteriormente descritti.

Opportunamente, la stazione di trattamento 2 comprenderà mezzi 11 per l’avanzamento in continuo dei contenitori B da sterilizzare lungo un percorso predeterminato.

Ad esempio, i mezzi di avanzamento 11 potranno comprendere un tappeto o nastro trasportatore 12 sui quali poggiare i contenitori B per muoverli lungo un percorso di avanzamento prestabilito, lungo la direzione indicata dalla freccia, con velocità regolabile.

In alternativa, i contenitori B potranno essere anche sospesi mediante appositi dispositivi di ancoraggio, non illustrati, atti ad agganciarli in corrispondenza di una qualsiasi loro porzione, preferibilmente in corrispondenza del collo.

La velocità di avanzamento sarà regolata anche in funzione dell’intensità del campo e della temperatura Ti da raggiungere, al fine anche di evitare di mantenere il contenitore B alla prima temperatura operativa Ti per un tempo eccessivo che ne potrebbe causare la deformazione.

In ogni caso, i mezzi di avanzamento 11 saranno configurati per attraversare la vasca 4 dalla zone di ingresso 9 a quella di uscita 10, che delimiteranno così un tratto longitudinale 13 del percorso di avanzamento.

Inoltre, la vasca 4 comprenderà una prima zona 4’ di riscaldamento dei contenitori B da sterilizzare, in cui saranno alloggiati gli elettrodi 8, 8’ per irraggiare il campo in radiofrequenza, ed una seconda zona 4†di raffreddamento dei contenitori B sterilizzati posta a valle della prima zona 4’.

I mezzi di avanzamento 11 saranno configurati per muovere i contenitori B attraverso la prima zona 4’ e la seconda zona 4†, preferibilmente in maniera continua.

Inoltre, i mezzi di avanzamento 11 potranno essere configurati per immergere e/o prelevare gradualmente i contenitori B dal liquido, evitando così shock termici.

Come detto sopra, l'impianto 1 secondo il trovato potrà essere integrato in una linea L di confezionamento di prodotti.

Ad esempio, come schematizzato in Fig. 1 , potrà essere disposto a valle di una stazione di riempimento 14 del contenitore B con il prodotto da sterilizzare, seguita da una stazione di tappatura 15.

In questo modo non si ridurrà la produttività della linea di confezionamento L, anzi si otterrà un evidente incremento complessivo in quanto il prodotto uscirà già sterilizzato e pronto per lo stoccaggio.

Naturalmente, la linea L potrà essere integrata con tutte le eventuali ulteriori stazioni di lavoro eventualmente necessarie per il confezionamento dello specifico prodotto.

Le stazioni di riempimento 14 e di tappatura 15 potranno essere configurate secondo una qualsiasi delle modalità note alla persona esperta del ramo.

In Fig. 3 Ã ̈ schematizzato un possibile metodo secondo il trovato per la sterilizzazione di prodotti alimentari, farmaceutici o similari raccolti in contenitori B in materiale polimerico del tipo sopra descritto, attuabile, in maniera non esclusiva, con rimpianto 1 sopra descritto.

Il metodo comprende essenzialmente una fase a) di riscaldamento del prodotto raccolto nel contenitore B in materiale polimerico per portarlo da una temperatura di ingresso T0ad una prima temperatura T-i predeterminata sufficiente a ridurne la carica microbica ad un livello minimo predeterminato.

Secondo il trovato, la fase di riscaldamento a) Ã ̈ realizzata mediante irraggiamento del prodotto presente nel contenitore B con un fascio di onde elettromagnetiche aventi frequenza compresa nel campo delle radiofrequenze, ad esempio con valore compreso in uno dei range sopra indicati.

Inoltre, la fase di riscaldamento a) Ã ̈ eseguita con il contenitore B immerso in un liquido di lavoro mantenuto ad una seconda temperatura T2predeterminata minore della prima temperatura TV

Preferibilmente, il liquido di lavoro sarà acqua demineralizzata raffreddata e mantenuta ad una seconda temperatura T2preferibilmente inferiore alla temperatura ambiente.

A prescindere dal valore preciso della seconda temperatura T2, nonché del tipo di liquido di lavoro, dopo la fase di riscaldamento a) sarà prevista una fase di raffreddamento b) del prodotto da sterilizzare raccolto nel contenitore B per portarlo ad una terza temperatura T3compresa tra la prima Ti e la seconda temperatura T2.

Ad esempio, tale raffreddamento b) potrà essere ottenuto mantenendo il contenitore B immerso nel liquido di lavoro raffreddato per un tempo sufficiente a raggiungere tale terza temperatura T3.

Secondo una modalità operativa preferita ma non esclusiva, la prima temperatura T1 potrà essere sostanzialmente prossima a 90°C, mentre la terza temperatura T3sarà prossima a 70°C.

Successivamente si procederà ad una fase c) di estrazione del contenitore B dal liquido di lavoro, così da poterlo condurre allo stoccaggio.

Vantaggiosamente, il metodo comprenderà una fase d) di avanzamento in continuo dei contenitori B nel liquido di lavoro durante le fasi di riscaldamento a) e raffreddamento b), ed eventualmente di estrazione c), in cui portarli dalla temperatura di ingresso T0alla prima temperatura operativa T1 e quindi alla terza temperatura di uscita T3.

A monte della fase di riscaldamento a) potranno essere previste una fase e) di riempimento dei contenitori B con il prodotto ad una temperatura di imbottigliamento corrispondente a quella di ingresso T0ed una successiva fase f) di tappatura del contenitore B riempito.

Preferibilmente, i prodotti in fase di confezionamento avranno una temperatura massima di 70°C per non deformare il materiale polimerico del contenitore B.

Vantaggiosamente, i contenitori B potranno essere fatti avanzare in continuo almeno dalla fase di riempimento e) fino ad almeno la fase di estrazione c) dal liquido, così da velocizzare l’intero processo di confezionamento.

Da quanto sopra descritto appare evidente che il trovato raggiunge gli scopi prefissati ed in particolare quello di mettere a disposizione un impianto ed un metodo per la sterilizzazione di prodotti raccolti in contenitori in materiale polimerico che permettano di ottenere un elevato livello di sterilizzazione con l'utilizzo di basse temperature e senza deformare i contenitori.

L’utilizzo delle radiofrequenze permetterà inoltre di contenere i consumi energetici e di realizzare un impianto relativamente semplice e sicuro, non essendo necessarie particolari schermature a differenza di impianti che utilizzano microonde o raggi X, oltre che di godere di tutti i benefici propri di questa tecnologia.

L'impianto ed il metodo secondo il trovato sono suscettibili di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire daH'ambito del trovato.

Anche se l'impianto ed il metodo sono stati descritti con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza del trovato e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (10)

1. R I V E N D I C A Z I O N I 1. Un impianto per il condizionamento di prodotti alimentari, farmaceutici o similari (P) posti all'interno di contenitori (B) in materiale polimerico a parete relativamente sottile, in cui l'impianto comprende una stazione (2) per il trattamento termico dei contenitori (B), detta stazione (2) essendo provvista di mezzi di riscaldamento (3) atti a riscaldare il prodotto (P) da sterilizzare ad una prima temperatura (Ti) atta a ridurre la carica microbica e/o batterica mediante processi di pastorizzazione e/o sterilizzazione, caratterizzato dal fatto che detta stazione di trattamento termico (3) comprende almeno un dispositivo di irraggiamento a radiofrequenza (5) associato ad una vasca (4) per un liquido di lavoro, essendo previsti mezzi per immergere detti contenitori (B) con il prodotto da sterilizzare in detta vasca (4) mantenendoli completamente al di sotto del menisco del liquido di lavoro in corrispondenza di detto dispositivo di irraggiamento (5), in modo da asportare il calore generato in detti contenitori (B) ed evitarne la deformazione.
2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di irraggiamento (5) comprende un generatore di onde elettromagnetiche in radiofrequenza (6) ed un applicatore (7) con almeno una coppia di elettrodi (8, 8’) atti a generare un campo elettromagnetico in cui viene immerso il contenitore (B) da trattare.
3. 3. Impianto secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di irraggiamento (5) Ã ̈ configurato per riscaldare il prodotto in ogni contenitore (B) ad una prima temperatura (Ti) preferibilmente prossima a 90°.
4. 4. Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di immersione comprendono mezzi di avanzamento in continuo (11) dei contenitori (B) da sterilizzare lungo un percorso predeterminato.
5. 5. Impianto secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta vasca (4) si estende lungo una direzione longitudinale (X) con una zona di ingresso (9) dei contenitori (B) da sterilizzare ed una zona di uscita (10) dei contenitori (B) sterilizzati, dette zone di ingresso (9) ed uscita (10) delimitando un tratto longitudinale (13) di detto percorso di avanzamento.
6. 6. Impianto secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che detta vasca (4) comprende una prima porzione (4’) per il riscaldamento dei contenitori (B) da sterilizzare ed una seconda porzione (4") per il raffreddamento dei contenitori (B) sterilizzati posta a valle di detta prima porzione (4’), detti mezzi di avanzamento (11) essendo configurati per muovere i contenitori (B) attraverso dette prima zona (4’) e detta seconda zona (4†).
7. 7. Impianto secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti elettrodi (8, 8’) sono alloggiati in detta prima porzione (4’) di detta vasca (4).
8. 8. Impianto secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta vasca (4) comprende mezzi di raffreddamento atti a mantenere il liquido di lavoro al suo interno ad una seconda temperatura (T2) inferiore a detta prima temperatura (T1) e preferibilmente inferiore a quella ambiente.
9. 9. Un metodo per il condizionamento di prodotti alimentari, farmaceutici o similari (P) raccolti in contenitori (B) di materiale polimerico, comprendente una fase (a) di riscaldamento del prodotto (P) da sterilizzare per portarlo ad una prima temperatura (T-i) sufficiente a ridurre la carica microbica ad un livello minimo predeterminato, caratterizzato dal fatto che detta fase (a) di riscaldamento à ̈ realizzata mediante irraggiamento di detti contenitori (B) con un fascio di onde elettromagnetiche aventi frequenza compresa nel campo delle radiofrequenze e con detti contenitori (B) immersi in un liquido di lavoro scelto nel gruppo comprendente l’acqua demineralizzata e mantenuto ad una seconda temperatura (T2) minore di detta prima temperatura (T-i) ed inferiore alla temperatura ambiente.
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9 o 10, caratterizzato dal fatto di comprendere una fase (b) di raffreddamento del prodotto (P) da sterilizzare raccolto in detti contenitori (B) per portarlo ad una terza temperatura (T3) di uscita compresa tra detta prima (T-i) e detta seconda temperatura (T2) ed una successiva fase (c) di estrazione dei contenitori (B) contenente il prodotto sterilizzato dal liquido di lavoro, essendo prevista una fase (d) di avanzamento in continuo di detti contenitori (B) in detto liquido di lavoro per portare il prodotto (P) da detta prima (Ti) a detta terza temperatura /(T3P