ITVR20110123A1 - Dispositivo strumentato per una caratterizzazione di una struttura interna di un blocco di formaggio. - Google Patents

Description

DISPOSITIVO STRUMENTATO PER UNA CARATTERIZZAZIONE DI UNA

STRUTTURA INTERNA DI UN BLOCCO DI FORMAGGIO

DESCRIZIONE

La presente divulgazione si riferisce in generale al settore della caratterizzazione di una struttura interna di un corpo solido tramite tecniche non distruttive. In particolare, la presente divulgazione si riferisce ad un dispositivo strumentato che trova specifica applicazione in una caratterizzazione di una struttura interna di un blocco o porzione di formaggio, ad esempio una forma di formaggio a pasta dura. La presente divulgazione si r i fer isce inoltre ad una apparecchiatura di caratterizzazione e ad apparecchiature di movimentazione che includono detto dispositivo strumentato.

Nel settore caseario à ̈ nota l’esigenza di controllare forme di formaggio durante un procedimento di stagionatura, allo scopo di rilevare l’eventuale formazione di fratture o cavità sferiche indesiderate all’interno delle forme.

Si consideri ad esempio che formaggi ad elevato valore aggiunto, quali Parmigiano-Reggiano e Grana, sono prodotti artigianalmente con latte crudo (cioà ̈ non pastorizzato), la cui fermentazione à ̈ avviata da colture naturali propagate di giorno in giorno all’interno di un caseificio di produzione. Da ciò e dalla variabilità giornaliera del latte in arrivo al caseificio deriva che i formaggi prodotti sono poco standardizzati e standardizzabili. Inoltre il risultato di ogni lavorazione dipende dalle condizioni ambientali al momento della produzione e dalla manualità operativa del casaro.

Di conseguenza, le forme di formaggio prodotte sono spesso disomogenee tra loro e la frequenza di difetti nelle forme à ̈ elevata. Un difetto grave à ̈ la comparsa, durante la stagionatura, di cavità (ad esempio cavità sferiche o fratture) che causano i cosiddetti “gonfiori†, “spacchi†ed altre deformazioni che riducono drasticamente il valore del formaggio.

Il peso e l’elevato prezzo di vendita di ciascuna forma limitano fortemente le possibilità di esecuzione di controlli analitici di tipo distruttivo, perché il prelievo di campioni anche piccoli (tipicamente, i tasselli prelevati per eseguire controlli chimici e sensoriali) implica la perdita dell’intera forma, che attualmente vale circa 400-500 €.

Sono stati quindi sviluppati metodi di controllo non distruttivo. Quelli ora disponibili sono in particolare l’esame visivo e la cosiddetta “valutazione al martello†, consistente in una serie di percussioni con un martelletto, che un operatore esperto esegue sulla superficie di ogni forma di formaggio. L’operatore valuta ad orecchio il suono emesso ed il tipo di vibrazione trasmessa, attribuendo poi un punteggio arbitrario alla forma sulla base di tale valutazione. In sostanza, si tratta di una valutazione per battitura che à ̈ eseguita manualmente da un operatore battitore, il quale valuta la qualità della forma di formaggio attraverso la risposta sonora e vibrazionale alla percussione con un martello su diversi punti della superficie della forma.

Oltre a detto operatore battitore, l’operazione di valutazione richiede la presenza di due addetti che prelevano dalle scaffalature di magazzino le forme da esaminare e le ripongono nelle scaffalature stesse al termine dell’operazione; una squadra così composta à ̈ in grado di valutare fino a 1.000 forme al giorno. Questa operazione à ̈ molto onerosa e nel corso della stagionatura di solito viene eseguita solamente due volte per ciascuna forma: circa a metà della stagionatura (cioà ̈ dopo 8-10 mesi dalla formazione) e al termine della stagionatura (cioà ̈ dopo 18-24 mesi dalla formazione). Nella pratica non à ̈ possibile aumentare la frequenza della valutazione per battitura, poiché i magazzini di stagionatura contengono solitamente parecchie decine di migliaia di forme, spesso più di 100.000, e il personale di magazzino à ̈ coinvolto nella gestione ordinaria del magazzino stesso e dunque non può essere dedicato interamente all’operazione di battitura.

Di conseguenza, la prima rilevazione di problemi di lavorazione che portano a detti difetti può avvenire con molto ritardo dopo la loro comparsa; durante questo periodo la lavorazione del latte può essere continuata in condizioni non adeguate.

Inoltre, la presenza di difetti anche gravi nelle forme viene rilevata quando ormai sono già stati sostenuti rilevanti costi di gestione per l’immagazzinamento e la stagionatura delle forme difettose.

Oltre a ciò, una rilevante criticità della valutazione per battitura sopra descritta consiste nel fatto che il giudizio dell’operatore battitore à ̈ intrinsecamente opinabile e non oggettivo. Considerato che il giudizio implica una valutazione economica, poiché il valore commerciale delle forme à ̈ stabilito anche sulla base del risultato della valutazione per battitura, spesso il giudizio stesso viene contestato dai produttori che si vedono deprezzare forme che invece giudicano buone; inoltre, talvolta accade che forme giudicate negativamente a causa di leggeri difetti possono essere considerate commercialmente accettabili anche se non lo sarebbero in condizioni ottimali.

Sono stati proposti metodi di misura e di caratterizzazione della struttura interna di un formaggio, i quali metodi sono basati sull’emissione e ricezione di ultrasuoni, come ad esempio il metodo descritto nella domanda di brevetto europeo EP 0578 539.

Questi metodi appaiono essere piuttosto complessi sia dal punto di vista della strumentazione richiesta (cioà ̈ emettitore e ricevitore di ultrasuoni, regolatore di frequenza, etc.) sia dal punto di vista del trattamento delle variabili misurate. Infatti l’attenuazione del segnale ad ultrasuoni, che à ̈ la principale variabile misurata, à ̈ dovuta a diversi parametri (tra cui la temperatura) e pertanto à ̈ necessario scorporare il contributo attenuativo della struttura interna del formaggio.

Inoltre l’affidabilità dei risultati ottenuti, in particolare la precisione della correlazione tra l’attenuazione del segnale ad ultrasuoni e la struttura interna del formaggio, sembra essere questionabile.

In generale, i metodi noti non sembrano essere industrialmente applicabili al settore alimentare e in particolare all’industria lattiero-casearia: ad esempio essi richiedono i l prelevamento distruttivo di campioni da una forma di formaggio e/o un condizionamento particolare (in termini di temperatura e umidità) del campione da misurare, oppure non sono integrabili in una linea di produzione o di movimentazione.

La presente divulgazione parte quindi dalla posizione del problema tecnico di permettere una caratterizzazione della struttura interna di un blocco di formaggio (e in particolare di una forma di formaggio) ovviando agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota e/o di conseguire ulteriori vantaggi. Ciò à ̈ ottenuto fornendo un dispositivo strumentato secondo la rivendicazione indipendente 1. Oggetti della presente divulgazione sono inoltre una apparecchiatura di caratterizzazione secondo la r ivendicazione 12, una apparecchiatura di movimentazione secondo la rivendicazione 14 o 15, un metodo secondo la rivendicazione 16.

Caratteristiche secondarie degli oggetti della presente divulgazione sono definite nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti.

In sostanza, il dispositivo strumentato oggetto della presente divulgazione opera attuando una tecnica di misura non distruttiva di tipo impulso-risposta: un percussore strumentato colpisce un blocco di formaggio (nello specifico, una forma di formaggio) in modo controllato e così genera un’onda meccanica di percussione che si propaga nel blocco di formaggio stesso; l’onda di percussione viene ricevuta da un ricevitore posto sul blocco di formaggio ad una certa distanza dal punto colpito dal percussore. L’analisi del tempo di propagazione dell’onda di percussione attraverso il blocco di formaggio e/o l’analisi del contenuto in frequenza dell’onda ricevuta dal ricevitore permettono di determinare le caratteristiche della struttura interna del blocco di formaggio, in particolare la compattezza della pasta di formaggio e la presenza di difetti come cavità sferiche o fratture.

L’oggetto della presente divulgazione à ̈ utile per sostituire il sistema tradizionale di valutazione qualitativa a martello con un sistema che opera in condizioni standardizzate e permette una valutazione numerica quantitativa ed affidabile, che non à ̈ influenzata da variazioni soggettive, dalla presenza di serie storiche, da eventuali aspettative involontarie e da tutto ciò che può influenzare un operatore umano.

L’oggetto della presente divulgazione à ̈ utile per consentire una operazione di valutazione meccanizzata, che non richiede la presenza di una squadra di operatori e che può essere eseguita agevolmente con una maggiore frequenza. Inoltre à ̈ possibile automatizzare tale operazione, ad esempio accoppiandola con una operazione di rivoltamento e spazzolatura di forme di formaggio. In particolare, quest’ultimo aspetto à ̈ utile per aumentare la frequenza dei controlli sulle forme di formaggio durante la stagionatura.

Ulteriori vantaggi, caratteristiche e le modalità d'impiego dell'oggetto della presente divulgazione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo. È comunque evidente come ciascuna forma di realizzazione dell'oggetto della presente divulgazione possa presentare uno o più dei vantaggi sopra elencati; in ogni caso non à ̈ comunque richiesto che ciascuna forma di realizzazione presenti simultaneamente tutti i vantaggi elencati.

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- la Figura 1 rappresenta una vista in prospettiva di un dispositivo strumentato secondo la presente divulgazione, in una fase di preparazione di una misurazione;

- la Figura 2 rappresenta una vista in prospettiva e parzialmente in sezione del dispositivo strumentato di Figura 1 in una fase di misurazione;

- la Figura 3 rappresenta una vista laterale parzialmente in sezione di un dispositivo strumentato secondo la presente divulgazione, in una variante di realizzazione;

- la Figura 4 rappresenta una vista laterale parzialmente in sezione di una apparecchiatura di caratterizzazione secondo la presente divulgazione, in una fase operativa;

- la Figura 5 rappresenta una vista in prospettiva di una prima forma di realizzazione di una apparecchiatura di movimentazione secondo la presente divulgazione, in una prima fase operativa;

- la Figura 6 rappresenta l’apparecchiatura di movimentazione di Figura 5 in una seconda fase operativa;

- la Figura 7 rappresenta una vista laterale schematica di una seconda forma di realizzazione di una apparecchiatura di movimentazione secondo la presente divulgazione;

- la Figura 8 rappresenta una vista schematica dall’alto di un particolare della apparecchiatura di movimentazione di Figura 7.

Con riferimento inizialmente alle figure da 1 a 4, un dispositivo strumentato secondo la presente divulgazione à ̈ indicato con il numero di riferimento 1. Il dispositivo strumentato 1 à ̈ in particolare impiegato per una caratterizzazione di una struttura interna di una porzione o blocco di formaggio, ad esempio una forma 9 di formaggio. Nello specifico tale formaggio à ̈ del tipo a pasta dura, come Parmigiano-Reggiano oppure Grana; à ̈ comunque evidente che i principi alla base della presente divulgazione possono essere applicati in modo analogo anche ad altre tipologie di formaggio.

Nell’ambito della presente divulgazione, l’espressione “caratterizzazione di una struttura interna di un blocco di formaggio†va intesa nel senso di determinare se la pasta (cioà ̈ il corpo o interno) del blocco di formaggio à ̈ compatta oppure contiene difetti come bolle, cavità sferiche, spacchi, fratture irregolari, e in particolare di quantificare tali difetti.

Nel seguito della descrizione si farà particolare riferimento ad un blocco di formaggio che à ̈ una forma intera 9 di formaggio. È comunque inteso che con “blocco di formaggio†si può intendere una forma intera oppure una fetta o taglio di una forma.

Il dispositivo strumentato 1 comprende una struttura di supporto 10, che nell’esempio à ̈ conformata sostanzialmente a tavolo; la struttura di supporto 10 comprende una superficie di appoggio 11 (che nell’esempio à ̈ il piano del tavolo ed à ̈ sorretta da gambe di sostegno 13) che à ̈ destinata ad alloggiare e sostenere la forma di formaggio 9. In altre parole, à ̈ definita una sede di alloggiamento 18 per la forma di formaggio 9 da caratterizzare, che viene appoggiata sulla superficie di appoggio 11.

Si noti che le Figure 2 e 4 mostrano una forma di formaggio 9 parzialmente in sezione; si fa presente che il dispositivo strumentato 1 à ̈ in grado di operare su forme intere e non richiede che una forma di formaggio 9 venga tagliata prima dell’uso del dispositivo strumentato 1. Tali rappresentazioni sezionate sono mostrate solo per chiarezza della presente descrizione.

Il dispositivo strumentato 1 comprende inoltre un percussore 2 ed almeno un ricevitore 3. Il percussore 2 ed il ricevitore 3 si affacciano su differenti zone della sede di alloggiamento 18 della forma di formaggio 9; essi sono gli “strumenti†attraverso i quali viene effettuata la caratterizzazione della forma di formaggio 9.

Il dispositivo strumentato 1 opera infatti attuando una tecnica non distruttiva ad impulso-risposta basata su onde meccaniche: il percussore 2 à ̈ configurato per colpire la forma di formaggio 9 e generare un’onda di percussione 99 che si propaga nella forma 9 stessa e viene ricevuta dal ricevitore 3. In sostanza, l’onda di percussione 99 à ̈ un’onda meccanica consistente in una vibrazione che si propaga attraverso il corpo della forma di formaggio 9.

La citata caratterizzazione della struttura interna della forma 9 à ̈ ottenuta tramite l’analisi del tempo di propagazione dell’onda di percussione 99 attraverso la forma 9 e/o tramite l’analisi del contenuto in frequenza dell’onda 99 ricevuta dal ricevitore 3. Il ricevitore 3 à ̈ configurato per essere disposto a contatto con una prima regione superficiale 91 della forma di formaggio 9, così da ricevere l’onda di percussione 99 e generare un corrispondente primo segnale 61, che in particolare à ̈ un segnale elettrico.

In particolare i l r icevitore 3 à ̈ un accelerometro. Ad esempio, esso à ̈ un accelerometro piezoelettrico avente le seguenti caratteristiche: peso totale di 4,3 grammi; sensitività di 500 mV/g; intervallo di frequenze di utilizzo da 0,3 a 10.000 Hz; intervallo di accelerazioni da -10 g a 10 g; frequenza di risonanza di 40 Hz; linearità < 1% Fondo Scala (FS). Un accelerometro di questo tipo à ̈ ad esempio commercializzato da Dytran Instruments Inc. come modello 3097A3.

Nella forma di realizzazione mostrata nelle figure, sono previsti quattro ricevitori 3 tra loro uguali, tutti destinati ad essere disposti a contatto con un rispettivo punto della prima regione superficiale 91 e configurati per generare un rispettivo primo segnale 61. In particolare, i ricevitori 3 sono organizzati in una disposizione regolare, così da assicurare punti di ricevimento ben distribuiti sulla prima regione superficiale 91.

Ad esempio, un primo ricevitore (indicato con 3a) à ̈ in una posizione centrale e i rimanenti ricevitori 3 sono disposti equidistanti dal primo ricevitore centrale 3a e in corrispondenza di vertici di un poligono regolare. Nell’esempio raffigurato, i rimanenti ricevitori 3 sono in corrispondenza di vertici di un triangolo equilatero e il ricevitore centrale 3a à ̈ in corrispondenza del circocentro di tale triangolo equilatero. È comunque evidente che i ricevitori 3 possono essere in disposizioni differenti e in numero differente, anche maggiore di quattro (ad esempio: un solo ricevitore, due ricevitori, tre ricevitori allineati, tre ricevitori disposti a triangolo, quattro ricevitori ai vertici di un quadrato, pluralità di ricevitori disposti solo ai vertici di un poligono regolare, pluralità di ricevitori disposti non a poligono regolare).

Per far sì che i ricevitori 3 siano correttamente posizionabili sulla forma di formaggio 9 in modo rapido e in equilibrio stabile, tutti i ricevitori 3 sono ad esempio montati su un’unica piastra o lamiera 37 in modo da sporgere da una stessa faccia della piastra 37. In una forma di realizzazione mostrata in Figura 3, la piastra 37 à ̈ montata su guide telescopiche 38 che ne permettono un movimento guidato in avvicinamento o in allontanamento dalla superficie di appoggio 11; in un’altra forma di realizzazione mostrata in Figura 4, la piastra 37 à ̈ liberamente spostabile e posizionabile da un operatore.

Il percussore 2 à ̈ configurato per colpire una seconda regione superficiale 92 della forma di formaggio 9. Con il termine “percussore†si intende in generale un corpo configurato per dare un colpo o percussione alla forma di formaggio 9.

In particolare, il percussore 2 à ̈ mobile tra una prima posizione di avvicinamento (mostrata con linea continua in Figure 3 e 4), in cui durante l’uso il percussore 2 impatta ed à ̈ a contatto con la forma di formaggio 9, ed una seconda posizione di allontanamento (mostrata con linea tratteggiata in Figure 3 e 4), in cui il percussore 2 durante l’uso à ̈ distanziato dalla forma di formaggio 9.

In sostanza, il percussore 2 nella seconda posizione di allontanamento à ̈ più lontano dalla superficie di appoggio 11 rispetto a quando si trova nella prima posizione di avvicinamento.

Il percussore 2 à ̈ montato sulla struttura di supporto 10 in modo da effettuare un movimento guidato tra la prima posizione di avvicinamento e la seconda posizione di allontanamento, e viceversa. Questo à ̈ utile per permettere la riproducibilità della percussione e della misurazione sulla forma di formaggio 9.

Ad esempio, il percussore à ̈ imperniato alla struttura di supporto. La struttura di supporto 10 può comprendere un elemento di fine corsa 28 per arrestare la corsa del percussore 2 nella prima posizione di avvicinamento.

Pertanto il movimento del percussore 2 per colpire la seconda regione superficiale 92 à ̈ un movimento tra la seconda posizione di allontanamento e la prima posizione di avvicinamento: il colpo o impatto del percussore 2 sulla forma di formaggio 9 viene prodotto quando il percussore 2 si trova in prossimità della prima posizione di avvicinamento o nella prima posizione stessa, a seconda di quanto il percussore 2 sporga dalla superficie di appoggio 11 nella prima posizione di avvicinamento in assenza di forma di formaggio 9.

Per far sì che la forza di impatto del colpo del percussore 2 sia abbastanza standardizzata e non dipenda dall’operatore, sono previsti mezzi di richiamo per richiamare il percussore 2 verso la prima posizione di avvicinamento.

Pertanto, il percussore 2 si trova spontaneamente in tale prima posizione. Durante l’uso, esso viene portato nella seconda posizione di allontanamento e rilasciato. Il movimento del percussore 2 verso la prima posizione di avvicinamento avviene grazie ai mezzi di richiamo e quindi l’energia cinetica di impatto (alla quale à ̈ correlata la forza del colpo) dipende sostanzialmente solo dalle caratteristiche dei mezzi di richiamo stessi e dalla loro energia potenziale nella seconda posizione di allontanamento.

Nell’esempio, il percussore 2 ha una forma a martello: esso comprende una testa di percussione 21 montata su un’asta o manico 25. La testa di percussione 21 (che ad esempio ha un peso di 150 grammi) va direttamente ad impattare contro la forma di formaggio 9, mentre l’asta 25 ne guida il movimento tra la seconda posizione di allontanamento e la prima posizione di avvicinamento, e viceversa. In particolare, l’asta 25 à ̈ incernierata alla struttura di supporto 10 tramite una cerniera o cardine 27; il movimento del percussore 2 à ̈ dunque di tipo basculante.

Nel caso di un percussore 2 montato basculante sulla struttura di supporto 10, i citati mezzi di richiamo verso la prima posizione di avvicinamento comprendono ad esempio un contrappeso 29 montato sull’asta 25. Come mostrato nelle figure da 1 a 4, la cerniera 27 à ̈ in posizione interposta tra la testa di percussione 21 e il contrappeso 29, cioà ̈ il percussore 2 à ̈ una leva del cosiddetto “primo tipo†. Il peso del contrappeso 29 à ̈ opportunamente scelto in base alla forza di impatto che si vuole ottenere. In alternativa, i mezzi di richiamo comprendono un elemento elastico.

Nell’esempio, la struttura di supporto 10 comprende un braccetto 15 che si estende dalla periferia della superficie di appoggio 11 verso il fondo della struttura di supporto 10, cioà ̈ verso il basso. L’asta 25 à ̈ incernierata a tale braccetto 15. Il percussore 2 si trova quindi al di sotto della superficie di appoggio 11, cioà ̈ à ̈ configurato per colpire dal basso una faccia di fondo 95 della forma di formaggio 9. Per permettere alla testa di percussione 21 di andare a contatto con tale faccia di fondo 95, la superficie di appoggio 11 presenta una cavità o foro passante 17 per accogliere il percussore 2. In altre parole, nella prima posizione di avvicinamento la testa di percussione 21 à ̈ inserita ed accolta in tale cavità 17 in modo da essere sporgente (o almeno a livello) dalla superficie di appoggio 11 attraverso la cavità 17, così da estendersi parzialmente nella sede di alloggiamento 18, cioà ̈ dalla parte della forma di formaggio 9.

Nella forma di realizzazione mostrata, il percussore 2 (ed in particolare la testa di percussione 21) comprende un sensore di forza 23, il quale à ̈ configurato per misurare il colpo del percussore 2 (ad esempio, per misurare la forza di impatto del colpo e/o l’intensità dell’impulso) e generare un corrispondente secondo segnale 62, che in particolare à ̈ un segnale elettrico. Ad esempio, il sensore di forza 23 à ̈ montato sulla testa di percussione 21 dalla parte che colpisce la forma di formaggio 9, cioà ̈ il colpo avviene tramite il sensore di forza 23.

Ad esempio, il sensore di forza 23 à ̈ una cella di carico piezoelettrica avente le seguenti caratteristiche: sensitività selezionabile di 100, 10, 1 mV/Lb; frequenza di risonanza di 75 kHz, linearità /- 1% FS; forza massima (per un segnale di uscita di 5 V) di 50, 500, 5000 Lb.

Ad esempio, il peso della testa di percussione 21 Ã ̈ di 150 grammi ed il peso complessivo del percussore 2 Ã ̈ di 275 grammi.

In sostanza, il percussore 2 à ̈ un martello strumentato. Un martello strumentato di questo tipo à ̈ ad esempio commercializzato da Dytran Instruments Inc. come modello 5850B.

Nella forma di realizzazione mostrata, il percussore 2 ed il ricevitore/i 3 sono disposti da parti opposte della forma di formaggio 9. In altre parole, la sede 18 di alloggiamento della forma di formaggio 9 à ̈ definita tra il percussore 2 ed il ricevitore/i 3, i quali si affacciano su detta sede di alloggiamento 18 da parti opposte. Pertanto, la prima regione superficiale 91 e la seconda regione superficiale 92 corrispondono a facce opposte della forma di formaggio 9 e l’onda di percussione 99 attraversa l’intero spessore S della forma di formaggio 9. Questo à ̈ utile per permettere di esaminare l’intero spessore S della forma di formaggio 9 quando si effettua la caratterizzazione della struttura interna della stessa.

In particolare, il percussore 2 à ̈ affacciato su una zona di fondo della sede di alloggiamento 18 e i ricevitori 3 sono affacciati su una zona di sommità della sede di alloggiamento 18. Pertanto il colpo del percussore 2 avviene su una faccia di fondo 95 della forma 9, mentre la rilevazione dell’onda di percussione 99 avviene su una sua faccia di sommità 94.

Una tale configurazione può essere più vantaggiosa rispetto ad una configurazione opposta, perché rende più semplice l’operazione di posizionamento dei ricevitori 3 e ne assicura la stabilità sulla prima regione superficiale 91 grazie alla forza di gravità. Inoltre un colpo del percussore 2 dal basso verso l’alto permette di evitare un disturbo della misurazione che, in configurazione opposta, potrebbe verificarsi a causa dell’assorbimento o riflessione dell’onda di percussione 99 da parte della superficie di supporto 11.

L’uso del dispositivo strumentato 1 à ̈ descritto di seguito nei suoi aspetti essenziali. Una forma di formaggio 9 viene disposta sulla superficie di supporto 11, in modo che la sua faccia di fondo 95 appoggi sulla superficie di supporto 11 stessa e una regione centrale della faccia di fondo 95 sia in corrispondenza della cavità 17. I ricevitori 3 vengono disposti sulla faccia di sommità 94, in modo che il primo ricevitore centrale 3a sia in corrispondenza di una regione centrale della faccia di sommità 94 e i rimanenti ricevitori 3 siano regolarmente distribuiti sulla faccia di sommità 94. Questo permette di avere una distribuzione bilanciata (rispetto alla forma di formaggio 9) sia dell’onda di percussione 99 sia dei punti di ricevimento di quest’ultima. La forma di formaggio 9 si trova disposta nella sede di alloggiamento 18.

Il percussore 2 viene portato, ad esempio manualmente oppure in modo automatizzato, nella seconda posizione di allontanamento (mostrata con linee tratteggiate in Figure 3 e 4) e rilasciato. Grazie all’azione del contrappeso 29, il percussore 2 si muove spontaneamente verso la prima posizione di avvicinamento (mostrata con linee continue in Figure 3 e 4), in cui la testa di percussione 21 à ̈ inserita nella cavità 17 e colpisce o impatta la faccia di fondo 95 della forma di formaggio 9, cioà ̈ detta seconda regione superficiale 92. Il colpo del percussore 2 à ̈ misurato dal sensore di forza 23, con generazione di detto secondo segnale 62 che ad esempio à ̈ un segnale di tensione elettrica proporzionale alla forza del colpo o impatto.

L’impatto produce un’onda meccanica di percussione 99 che si propaga all’interno della forma di formaggio 9, cioà ̈ attraversa la pasta 96 della forma 9. In particolare, l’onda di percussione 99 percorre l’intero spessore S della forma 9 propagandosi dalla seconda regione superficiale 92 alla prima regione superficiale 91, dove viene ricevuta dai ricevitori 3.

I ricevitori 3, che sono accelerometri, rilevano in continuo le accelerazioni locali della faccia di sommità 94 provocate dall’onda di percussione 99, che fa vibrare la faccia di sommità 94 stessa. Ciascun ricevitore 3 genera detto corrispondente primo segnale 61, che ad esempio à ̈ un segnale di tensione elettrica proporzionale alla accelerazione locale rilevata. Poiché la rilevazione dei ricevitori 3 à ̈ in continuo, tale primo segnale 61 à ̈ variabile nel tempo.

Come detto in precedenza, la pasta 96 può contenere difetti come bolle, cavità sferiche, spacchi, fratture irregolari. A titolo di esempio, le Figure 2 e 4 mostrano cavità sferiche indicate con il numero di riferimento 97.

In dipendenza dalla presenza, tipologia, forma, dimensioni e numero di tali difetti, la velocità di propagazione e la forma dell’onda di percussione 99 sono differenti a seconda del percorso di attraversamento della forma di formaggio 9. Ad esempio, la velocità di propagazione dell’onda di percussione 99 à ̈ minore in corrispondenza di una cavità 97 rispetto alla velocità di propagazione in corrispondenza della pasta piena.

La Figura 4 mostra una apparecchiatura di caratterizzazione indicata con il numero di riferimento 6 e destinata alla caratterizzazione di una struttura interna di un blocco di formaggio, in particolare una forma di formaggio 9.

L’apparecchiatura di caratterizzazione 6 comprende un dispositivo strumentato 1 come sopra descritto ed una unità di elaborazione 63 (ad esempio, un computer). L’unità di elaborazione 63 à ̈ collegata operativamente ai ricevitori 3 ed al sensore di forza 23, se quest’ultimo à ̈ presente. In particolare, tale collegamento operativo à ̈ implementato per mezzo di una scheda di acquisizione dati 65 interposta tra l’unità di elaborazione 63 e i ricevitori 3 e/o i l sensore di forza 23, con i necessari collegamenti ad esempio tramite cavi elettrici 66a, 66b, 66c.

Ad esempio, la scheda di acquisizione dati 65 ha le seguenti caratteristiche: canali per input analogico in numero di 4 (condizionati) 1; massimo sampling rate di 102,4 kS/s; campionamento simultaneo; risoluzione di 24 bits; input range tra -40 V e 40 V. Una scheda di acquisizione dati 65 con queste caratteristiche à ̈ ad esempio commercializzata da National Instruments come modello NI-USB-4432. I primi segnali 61 generati dai ricevitori 3 ed il secondo segnale 62 generato dal sensore di forza 23 sono trasmessi all’unità di elaborazione 63 tramite detto collegamento operativo, in particolare attraverso i rispettivi cavi elettrici 66a, 66b, 66c.

L’unità di elaborazione 63 à ̈ configurata per determinare in modo automatizzato una caratterizzazione della struttura interna della forma di formaggio 9 sulla base dei primi segnali 61 e del secondo segnale 62. In altre parole, l’unità di elaborazione 63 elabora il primo segnale 61 (da solo o in combinazione con il secondo segnale 62) per determinare detta caratterizzazione della struttura interna della forma di formaggio 9.

In particolare, secondo una prima funzionalità, l’unità di elaborazione 63 rileva e memorizza gli istanti di ricevimento di tali primi segnali 61 e secondo segnale 62; ciò permette di calcolare, per ciascun ricevitore 3, il tempo di percorrenza dell’onda di percussione 99 attraverso la forma di formaggio 9.

Lo spazio percorso dall’onda di percussione 99 nella forma di formaggio 9 lungo una determinata traiettoria percussore-ricevitore à ̈ calcolabile dallo spessore S della forma 9 (che à ̈ sostanzialmente standardizzato e uguale per tutte le forme 9 di uno stesso ciclo produttivo) e dalla posizione relativa dei ricevitori 3 e della testa di percussione 21 al momento dell’impatto. Pertanto, l’unità di elaborazione 63 à ̈ in grado di calcolare le velocità di propagazione dell’onda di percussione 99, dalle quali à ̈ possibile stimare il grado di vuoto (cioà ̈ la percentuale del volume dei difetti 97 rispetto al volume complessivo della pasta 96) e quindi se la pasta 96 à ̈ compatta oppure contiene difetti 97. Si ha quindi la desiderata caratterizzazione della struttura interna della forma di formaggio 9, che può essere ad esempio espressa tramite un valore numerico in relazione con la presenza di cavità o difetti.

Si noti che, per questa prima funzionalità, non à ̈ richiesto il valore della forza del colpo del percussore 2. Tale prima funzionalità potrebbe essere implementata anche nel caso di un dispositivo strumentato 1 sprovvisto di sensore di forza 23, quindi nel caso in cui la caratterizzazione sia effettuata solo sulla base dei primi segnali 61: in questo caso sarebbe sufficiente rilevare in aggiunta l’istante in cui avviene l’impatto.

Secondo una seconda funzionalità della unità di elaborazione 63, i primi segnali 61 e il secondo segnale 62 vengono trasformati nel dominio delle frequenze tramite una applicazione di FFT (Fast Fourier Transform). Il plottaggio dello spettro di potenza dei segnali restituisce il contenuto in frequenza dei segnali stessi. Da questo à ̈ possibile ricavare una più accurata caratterizzazione della struttura interna della forma di formaggio 9.

Per entrambe le funzionalità, la caratterizzazione della struttura interna permette di assegnare un giudizio di qualità alla forma di formaggio 9, in cui tale giudizio di qualità à ̈ determinato sulla base dei risultati della caratterizzazione stessa.

Ad esempio, à ̈ possibile utilizzare come riferimento i dati prodotti da un operatore battitore, che usualmente classifica le forme come “Extra†, “Prima scelta†, “Seconda scelta†, e comparare tali dati con le misure di velocità di propagazione dell’onda di percussione.

Ad esempio, per il Grana Trentino, si à ̈ determinata la massima velocità di propagazione misurata in forme classificate come “Extra†e si à ̈ attribuito a questa un valore pari a 100%.

Attraverso una serie di misure che sono state confrontate con i referti di un operatore battitore, si à ̈ stabilito di definire “Extra†quelle forme di formaggio in cui velocità di propagazione à ̈ pari a 70-100% del valore massimo misurato, “Prima scelta†quelle forme in cui la velocità di propagazione à ̈ pari al 45–70% del valore massimo misurato, e “Seconda scelta†quelle forme in cui la velocità di propagazione à ̈ inferiore al 45% del valore massimo misurato.

I risultati ottenuti possono essere memorizzati ed utilizzati nella gestione di un magazzino di stagionatura.

Dette prima e/o seconda funzionalità vengono implementate attraverso opportune applicazioni software, adatte ad essere eseguite dall’unità di elaborazione 63.

Il fatto di prevedere un maggior numero di ricevitori 3 permette di aumentare il numero di differenti traiettorie di propagazione dell’onda di percussione 99 che vengono rilevate e quindi di incrementare il livello di dettaglio raggiunto dalla rilevazione. Per una caratterizzazione ancora più precisa, si può prevedere una seconda fase di misurazione sulla stessa forma di formaggio 9, in cui la forma 9 viene rivoltata sulla struttura di supporto 10 con inversione tra la faccia di sommità 94 e la faccia di fondo 95.

Da quanto sopra descritto à ̈ evidente che una apparecchiatura di caratterizzazione 6 secondo la presente divulgazione permette di restituire un valore numerico oggettivo in corrispondenza di una operazione di battitura, in cui il valore numerico à ̈ rappresentativo della compattezza della pasta 96 e della presenza di difetti 97 all’interno della forma di formaggio 9. Tale valore numerico à ̈ slegato da una valutazione umana della risposta sonora della forma di formaggio 9 e dunque riduce le contestazioni da parte dei produttori delle forme di formaggio 9.

L’impiego di onde meccaniche trasmesse solo attraverso il formaggio à ̈ più preciso e meno esposto a disturbi esterni, rispetto ad un impiego di onde acustiche la cui traiettoria di trasmissione à ̈ in parte nel formaggio e in parte fuori dal formaggio. Una apparecchiatura di caratterizzazione secondo la presente divulgazione può essere integrata in una apparecchiatura di movimentazione per le forme di formaggio 9, in modo tale che un controllo di qualità di ciascuna forma di formaggio 9 avvenga simultaneamente alla movimentazione della forma 9 stessa.

Le Figure 5 e 6 mostrano una prima forma di realizzazione di una apparecchiatura di movimentazione, indicata con il numero di riferimento 7, per una forma di formaggio 9.

Nello specifico, l’apparecchiatura di movimentazione 7 comprende una macchina rivoltatrice 71 e una apparecchiatura di caratterizzazione 78 secondo la presente divulgazione.

Le macchine rivoltatrici sono di per sé note nel settore. Si tenga presente che la stagionatura dei formaggi prevede che ogni forma di formaggio 9 venga rivoltata (cioà ̈ movimentata con rovesciamento alto-basso) e spazzolata ogni 15-20 giorni. Tali operazioni vengono eseguite in modo meccanizzato tramite una macchina rivoltatrice, che à ̈ configurata per prelevare una forma di formaggio 9 da una scaffalatura di magazzino, rivoltare e spazzolare la forma 9, riporre la forma 9 rivoltata e pulita nella medesima scaffalatura.

Essenzialmente, una macchina rivoltatrice 71 comprende una intelaiatura 72 montata su ruote 73 e provvista di un membro 74 spostabile in altezza lungo una colonna di sollevamento 75. il membro spostabile 74 Ã ̈ provvisto di pinze estraibili 76, che in posizione estratta fuoriescono dal membro spostabile 74 per afferrare la superficie laterale 98 di una forma di formaggio 9 in una scaffalatura. Le pinze estraibili 76 in posizione retratta tengono la forma 9 nel membro spostabile 74, dove la forma 9 viene spazzolata da apposite spazzole (non mostrate).

Il rivoltamento della forma 9 à ̈ effettuato ad esempio con una rotazione delle pinze estraibili 76 in posizione estratta, durante un movimento per ricollocare la forma 9 nella scaffalatura. I movimenti del membro spostabile 74 e delle pinze estraibili 76 sono effettuati tramite motori e opportuni sistemi di controllo. La macchina rivoltatrice 71 viene spostata manualmente lungo le scaffalature di magazzino in posizioni successive lungo la lunghezza della scaffalatura e, per ciascuna posizione, viene azionata per rivoltare una dopo l’altra tutte le forme 9 che sono presenti lungo una direzione verticale.

Nella apparecchiatura di movimentazione 7, un dispositivo strumentato 1 facente parte della apparecchiatura di caratterizzazione 78 à ̈ associato con la macchina rivoltatrice 71, in particolare con il membro spostabile 74. Ad esempio, i ricevitori 3 sono montati su una piastra 37 scorrevole in modo meccanizzato lungo corsie di guida 39 realizzate nel membro spostabile 74. Uno scorrimento della piastra 37 in una prima direzione porta i ricevitori 3 a contatto con una faccia di sommità 94 della forma 9, mentre uno scorrimento in direzione opposta libera la forma 9 e permette la spazzolatura o il movimento delle pinze 76 per riportare la forma 9 nella scaffalatura.

Il percussore 2, che nell’esempio à ̈ un martello strumentato, à ̈ configurato per colpire la faccia di fondo 95 della forma 9, come già descritto in precedenza. Ad esempio à ̈ previsto un motore 79 per muovere il percussore 2 tra la prima posizione di avvicinamento e la seconda posizione di allontanamento, e viceversa. La parete di fondo 74a del membro spostabile 74 funge da supporto per la forma di formaggio 9 ed ha una opportuna cavità per consentire il passaggio della testa di percussione 21.

Pertanto, la macchina rivoltatrice 71 à ̈ configurata per prelevare da un magazzino una forma di formaggio 9 da rivoltare e l’apparecchiatura di caratterizzazione 78 à ̈ configurata per caratterizzare una struttura interna della forma di formaggio 9 prelevata.

L’apparecchiatura di movimentazione 7 comprende una unità di elaborazione 63 per il controllo dell’apparecchiatura 7 stessa e per la caratterizzazione, essendo operativamente collegata al dispositivo strumentato 1.

L’apparecchiatura di movimentazione 7 consente di eseguire la caratterizzazione in modo meccanizzato, svincolandosi anche dalla presenza di una squadra di operatori. In sostanza, l’apparecchiatura di movimentazione 7 consente una operazione di battitura automatizzata ogni volta che si effettua la rivoltatura delle forme 9 in magazzino. Ciò consente di aumentare in modo significativo la frequenza dei controlli della struttura interna delle forma di formaggio 9 e di rilevare in tempi brevi la comparsa di difetti legati a problemi di lavorazione in caseificio. Ad esempio, la frequenza delle verifiche o controlli può essere aumentata dalle attuali circa due verifiche in venti mesi a circa due verifiche al mese.

Le Figure 7 e 8 mostrano una seconda forma di realizzazione di una apparecchiatura di movimentazione, indicata con il numero di riferimento 8, per una forma di formaggio 9.

L’apparecchiatura di movimentazione 8 comprende una linea di trasporto per la forma di formaggio 9 e una apparecchiatura di caratterizzazione 87 secondo la presente divulgazione. L’apparecchiatura di caratterizzazione 87 comprende un dispositivo strumentato 1 montato lungo la linea di trasporto e una unità di elaborazione e controllo 63 operativamente collegata al dispositivo strumentato 1, analogamente a quanto già descritto.

La linea di trasporto comprende ad esempio un nastro trasportatore 81 mosso da pulegge 85. Una pluralità di forme di formaggio 9 à ̈ movimentata e trasportata dal nastro trasportatore 81, lungo il quale à ̈ prevista una stazione di caratterizzazione 80 includente il dispositivo strumentato 1. Quando una forma di formaggio 9 à ̈ in corrispondenza della stazione di caratterizzazione 80, il nastro trasportatore 81 viene arrestato, una piastra 37 con ricevitori 3 à ̈ collocata sulla faccia di sommità 94 della forma 9 e un percussore 2 colpisce la faccia di fondo 95 della forma 9.

Per consentire il passaggio della testa di percussione 21 attraverso il nastro trasportatore 81, la regione mediana del nastro trasportatore 81 à ̈ provvista di cavità 82 che sono aperture passanti o finestre. Una sottostante lastra di supporto 83 à ̈ fornita di una analoga apertura passante 84 in corrispondenza della regione di ingresso del percussore 2.

Ad esempio, il percussore 2 a martello si estende perpendicolarmente al nastro trasportatore 81, cioà ̈ il suo asse di basculamento à ̈ parallelo alla direzione di avanzamento del nastro trasportatore 81.

Successivamente alla operazione di caratterizzazione, la piastra 37 viene sollevata e il nastro trasportatore 81 avanza, fino a quando una nuova forma 9 si trova nella stazione di caratterizzazione 80.

In sostanza, l’apparecchiatura di caratter izzazione 87 à ̈ configurata per caratterizzare la struttura interna di ciascuna forma di formaggio 9 trasportata dalla linea di trasporto 81.

Il risultato della caratterizzazione può essere utilizzato per destinare ciascuna forma 9 a successive lavorazioni o destinazioni commerciali differenti a seconda del giudizio di qualità attribuito ad essa.

L'oggetto della presente divulgazione à ̈ stato fin qui descritto con riferimento a sue forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, tutte rientranti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito esposte.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo strumentato (1) per una caratterizzazione di una struttura interna di un blocco di formaggio (9), comprendente un percussore (2), un ricevitore (3) ed una sede (18) di alloggiamento del blocco di formaggio (9), in cui il percussore (2) ed il ricevitore (3) si affacciano su differenti zone della sede di alloggiamento (18), il ricevitore (3) essendo configurato per essere disposto a contatto con una prima regione superficiale (91) del blocco di formaggio (9) ed il percussore (3) essendo configurato per colpire una seconda regione superficiale (92) del blocco di formaggio (9), il ricevitore (3) essendo inoltre configurato per ricevere un’onda di percussione (99) e generare un corrispondente primo segnale (61), in cui durante l’uso un’onda di percussione (99) à ̈ prodotta da un colpo del percussore (2) sulla seconda regione superficiale (92) e l’onda di percussione (99) si propaga dalla seconda regione superficiale (92) alla prima regione superficiale (91) attraverso il blocco di formaggio (9).
2. 2. Dispositivo strumentato (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il percussore (2) comprende un sensore di forza (23) configurato per misurare il colpo del percussore (2) e generare un corrispondente secondo segnale (62).
3. 3. Dispositivo strumentato (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente una struttura di supporto (10), in cui il percussore (2) à ̈ associato alla struttura di supporto (10), il percussore (2) essendo mobile tra una prima posizione di avvicinamento e una seconda posizione di allontanamento, il dispositivo (1) essendo configurato in modo tale che, durante l’uso, il colpo del percussore (2) à ̈ prodotto quando il percussore (2) si trova in prossimità di o in detta prima posizione di avvicinamento.
4. 4. Dispositivo strumentato (1) secondo la rivendicazione 3, comprendente mezzi di richiamo (29) per richiamare il percussore (2) verso la prima posizione di avvicinamento.
5. 5. Dispositivo strumentato (1) secondo la rivendicazione 3 o 4, in cui il percussore (2) à ̈ basculante ed ha una forma a martello, comprendendo una testa di percussione (21) ed un’asta (25), in cui la testa di percussione (21) à ̈ montata sull’asta (25) e l’asta (25) à ̈ incernierata alla struttura di supporto (10).
6. 6. Dispositivo strumentato (1) secondo le rivendicazioni 4 e 5, in cui l’asta (25) à ̈ incernierata alla struttura di supporto (10) per mezzo di una cerniera (27) e i mezzi di richiamo comprendono un contrappeso (29) montato sull’asta (25), la cerniera (27) essendo in posizione interposta tra la testa di percussione (21) e il contrappeso (29).
7. 7. Dispositivo strumentato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui la struttura di supporto (10) comprende una superficie di appoggio (11, 81) destinata ad alloggiare e sostenere il blocco di formaggio (9), in cui la superficie di appoggio (11, 81) ha una cavità (17, 82) per accogliere il percussore (2), il percussore (2) nella prima posizione di avvicinamento essendo sporgente dalla superficie di appoggio (11, 81) attraverso la cavità (17, 82).
8. 8. Dispositivo strumentato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui il ricevitore (3) Ã ̈ un accelerometro.
9. 9. Dispositivo strumentato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 8, comprendente almeno quattro di detti ricevitori (3, 3a), configurati per essere disposti a contatto con detta prima regione superficiale (91) in una disposizione regolare, in cui un primo ricevitore (3a) Ã ̈ disposto in posizione centrale e i rimanenti ricevitori (3) sono disposti equidistanti da detto primo ricevitore (3a) e in corrispondenza di vertici di un poligono regolare.
10. 10. Dispositivo strumentato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 9, in cui il percussore (2) ed il ricevitore (3) sono disposti da parti opposte della sede di alloggiamento (18), in modo tale che la prima regione superficiale (91) e la seconda regione superficiale (92) corrispondano a facce opposte (94, 95) del blocco di formaggio (9).
11. 11. Dispositivo strumentato (1) secondo la rivendicazione 10, in cui il percussore (2) à ̈ affacciato su una zona di fondo della sede di alloggiamento (18) e il sensore (3) à ̈ affacciato su una zona di sommità della sede di alloggiamento (18).
12. 12. Apparecchiatura di caratterizzazione (6, 78, 87) per una caratterizzazione di una struttura interna di un blocco di formaggio (9), comprendente un dispositivo strumentato (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11 e una unità di elaborazione (63), in cui l’unità di elaborazione (63) à ̈ operativamente collegata al ricevitore (3) ed à ̈ configurata per determinare la caratterizzazione della struttura interna del blocco di formaggio (9) sulla base del primo segnale (61) generato dal ricevitore (3).
13. 13. Apparecchiatura di caratterizzazione (6, 78, 87) secondo la rivendicazione 12, in cui il percussore (2) comprende un sensore di forza (23) configurato per misurare il colpo del percussore (2) e generare un corrispondente secondo segnale (62), l’unità di elaborazione (63) essendo operativamente collegata al sensore di forza (23) ed essendo configurata per determinare la caratterizzazione della struttura interna del blocco di formaggio (9) sulla base del primo segnale (61) in combinazione con il secondo segnale (62) generato dal sensore di forza
14. 14. Apparecchiatura di movimentazione (7) per una forma di formaggio (9), comprendente una macchina rivoltatrice (71) e una apparecchiatura di caratterizzazione (78) secondo la rivendicazione 12 o 13, il dispositivo strumentato (1) della apparecchiatura di caratterizzazione (78) essendo associato con la macchina rivoltatrice (71), in cui la macchina rivoltatrice (71) à ̈ configurata per prelevare da un magazzino una forma di formaggio (9) da rivoltare e l’apparecchiatura di caratterizzazione (78) à ̈ configurata per caratterizzare una struttura interna della forma di formaggio prelevata (9).
15. 15. Apparecchiatura di movimentazione (8) per una forma di formaggio (9), comprendente una linea di trasporto (81) per la forma di formaggio (9) e una apparecchiatura di caratterizzazione (87) secondo la rivendicazione 12 o 13, in cui il dispositivo strumentato (1) della apparecchiatura di caratterizzazione (87) à ̈ montato lungo la linea di trasporto (81) e l’apparecchiatura di caratterizzazione (87) à ̈ configurata per caratterizzare una struttura interna della forma di formaggio (9) trasportata dalla linea di trasporto (81).
16. 16. Metodo comprendente le fasi di - fornire un percussore (2) ed un ricevitore (3) di un’onda di percussione (99); - fornire un blocco di formaggio (9); - disporre il ricevitore (3) a contatto con una prima regione superficiale (91) del blocco di formaggio (9); - colpire una seconda regione superficiale (92) del blocco di formaggio (9) tramite il percussore (2), per generare un’onda di percussione (99) nel blocco di formaggio (9); - rilevare l’onda di percussione (99) ricevuta dal ricevitore (3) e generare un corrispondente primo segnale (61); - eseguire una elaborazione del primo segnale (61) per determinare una caratterizzazione di una struttura interna del blocco di formaggio (9).
17. 17. Metodo secondo la rivendicazione 16, comprendente le fasi di: - misurare il colpo del percussore (2) tramite un sensore di forza (23) e generare un corrispondente secondo segnale (62); - eseguire una elaborazione del primo segnale (61) in combinazione con il secondo segnale (62), per determinare la caratterizzazione della struttura interna del blocco di formaggio (9).
18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 16 o 17, comprendente la fase di assegnare al blocco di formaggio (9) un giudizio di qualità determinato sulla base della caratterizzazione della struttura interna del blocco di formaggio stesso (9).