ITVR980049A1 - Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione, in pa rticolare di prodotti alimentari confezionati, in pastorizzatori a tun - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
Forma oggetto del presente trovato un sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione, in particolare di prodotti alimentari confezionati, in pastorizzatori a tunnel.
Come è noto, la pastorizzazione dei prodotti alimentari confezionati, è il trattamento termico cui vengono sottoposti alcuni tipi di prodotti già confezionati in contenitori finali, al fine di migliorarne la conservazione nel tempo.
Il tipo di pastorizzazione cui si tratterà qui di seguito è la “pastorizzazione a bassa temperatura”e con specifico riferimento a prodotti alimentari costituiti da bevande. Ciò significa che essa avviene a temperatura inferiore a 90°C per mezzo di acqua calda che viene spruzzata in modo programmato sui contenitori al fine di modificarne la temperatura secondo un definito ciclo termico.
L’apparato per mezzo del quale viene attuato il processo di pasto rizzaz ione è essenzialmente costituito da un tunnel attraverso il quale viene trattato il prodotto già confezionato nel contenitore (bottiglia, lattina o altro contenitore).
Dal punto di vista termico, il tunnel è essenzialmente suddiviso in tre zone: una prima zona (zona 1) di subriscaldamento ove la temperatura del prodotto viene incrementata fino ad un valore oltre il quale avviene il trattamento termico vero e proprio; una seconda zona (zona 2) di trattamento termico; una terza zona (zona 3) di raffreddamento ove il prodotto viene riportato circa alla temperatura ambiente allo scopo di evitare indesiderati fenomeni di fermentazione.
Ciascuna di queste tre zone viene ulteriormente suddivisa in due o più parti allo scopo: (a) di evitare shock termici ed avere la possibilità di un recupero termico tra le zone di riscaldamento e di raffreddamento, oppure (b) per avere la possibilità di disporre di zone a diverse temperature variabili secondo determinate logiche, nella porzione del tunnel dove avviene il trattamento termico vero e proprio.
Come precedentemente accennato, durante la pastorizzazione il prodotto viene inizialmente riscaldato ad una certa temperatura (zona 1), viene quindi ulteriormente riscaldato fino alla temperatura di pastorizzazione e mantenuto a questa temperatura di pastorizzazione per un certo periodo di tempo prefissato (zona 2) ed infine viene raffreddato ad una temperatura prossima alla temperatura ambiente (zona 3).
II problema nasce quando, per qualche motivo, il prodotto si ferma nel tunnel (per esempio perché il trasportatore si arresta). In questo caso viene a mancare il corretto rapporto tempo-temperatura, ed il prodotto potrebbe allora subire un trattamento termico non adeguato alle previsioni.
Tradizionalmente questo problema viene risolto intervenendo sulla temperatura dell’acqua nella zona 2.
Quando il pastorizzatore si ferma, automaticamente si attiva, come è noto, un sistema di raffreddamento dell’acqua delle piogge nella zona 2 con lo scopo di raffreddare il più rapidamente possibile il prodotto ad una temperatura di circa 50°C. A questa temperatura infatti, non si ottiene alcun effetto battericida (convenzionalmente) ed il prodotto non subisce alcuna alterazione dal punto di vista organolettico.
Alla ripresa del moto del trasportatore all’ interno del tunnel del pastorizzatore, la temperatura nella zona 2 viene altrettanto velocemente ripristinala, allo scopo di riprendere il trattamento termico prima interrotto. Naturalmente in questo modo non è possibile evitare gli effetti negativi dei transitori, poiché, per quanto veloci siano le variazioni di temperatura dell’acqua delle piogge, la temperatura del prodotto non può variare con altrettanta velocità (a causa dell’inerzia termica).
Ciò che si ottiene è quindi un ciclo termico non molto regolare ma che può comunque consentire al prodotto di accumulare un sufficiente numero di UP (unità di pastori zzazione).
Secondo le indicazioni del brevetto per invenzione italiano N. 1 197 934 (dal titolo “Procedimento e dispositivo di pastorizzazione di prodotti alimentari contenuti in recipienti”, depositato il 29.10.19S6 a nome Societè Nouvelle Baele Gangloff) il ciclo termico di pastorizzazione si basa sul fatto che V attivazione dei sistemi di raffreddamento non è legata direttamente all’arresto del trasportatore all’ interno del tunnel di pastorizzazione, ma piuttosto al raggiungimento del numero di UP accumulate dal prodotto in un particolare punto di controllo posto in ciascuna della sotto-zone in cui la zona 2 di trattamento termico, è suddivisa.
La valutazione del numero di UP accumulate dal prodotto in corrispondenza dei punti di controllo è ottenuta mediante calcolo matematico.
Inconveniente di questo sistema è che la grandezza controllata è solamente il numero di UP accumulate, senza tener conto del fatto che queste UP potrebbero essere state accumulate da un prodotto mantenuto per lungo tempo a temperatura inferiore alla temperatura di pastorizzazione.
Ciò non garantisce, conseguentemente, che il prodotto abbia effettivamente subito il trattamento termico previsto.
In sostanza, in accordo con la tecnica nota, la completezza del trattamento termico di pastorizzazione viene dedotta dal numero di UP accumulate dal prodotto.
Non viene però posta alcuna attenzione al modo in cui queste UP vengono accumulate e conseguentemente agli inconvenienti che ne possono derivare specie in relazione al corretto mantenimento delle caratteristiche organolettiche del prodotto trattato.
Scopo essenziale del presente trovato è pertanto quello di ovviare agli inconvenienti manifestati dalla tecnica fino ad oggi nota mettendo a disposizione un sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione basato esclusivamente sul controllo della temperatura del prodotto e non, come avviene tradizionalmente, sul calcolo del numero di UP accumulate.
Ulteriore scopo del trovato è quello di prevedere per tutto il ciclo di trattamento termico una sola fase di riscaldamento del prodotto seguita da una sola fase di raffreddamento dello stesso.
Il conseguimento degli scopi indicati consente di ottenere un corretto e completo processo di pastorizzazione del prodotto indipendentemente da eventuali imprevisti arresti del trasportatore all’interno del tunnel del pastorizzatore.
Inoltre la completa assenza di fasi alterne di successivi riscaldamenti/raffreddamenti del prodotto, come avviene fino ad oggi, evita possibili e indesiderati effetti negativi sulle caratteristiche organolettiche del prodotto oltre a consentire notevoli risparmi energetici.
Gli scopi indicati, ed altri ancora, vengono tutti raggiunti dal sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione, in particolare di prodotti alimentari confezionati in pastorizzatori a tunnel in oggetto, le cui caratteristiche principali sono indicate nelle rivendicazioni che seguono. Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato potranno apparire più evidenti dalla descrizione che segue fatta con riferimento agli uniti disegni, forniti a puro titolo indicativo ma non limitativo, in cui:
la figura 1 mostra schematicamente i circuiti idraulici di un pastorizzatore a tunnel e il relativo diagramma termico dell’acqua delle piogge e del prodotto (quest’ultimo con linea a tratteggio);
la figura 2 è analoga alla 1, ove però la zona 2 di trattamento termico è suddisa in quattro sottozone;
la figura 3 mostra un diagramma termico teorico del ciclo di pastorizzazione;
la figura 4 mostra un diagramma del ciclo di pastorizzazione secondo la tecnica nota (la linea più marcata è relativa al prodotto);
la figura 5 mostra un diagramma del ciclo di pastorizzazione secondo il presente trovato (la linea più marcata è relativa al prodotto).
Con riferimento ai disegni allegati, il tunnel del pastorizzatore è considerato suddiviso nella sua lunghezza in un elevato numero di porzioni elementari e la zona 2 di trattamento termico suddivisa (nella fattispecie illustrata) in quattro sottozone termicamente indipendenti (v. fig. 2), un adatto apparato di rilevamento di dati (e di elaborazione degli stessi) è in grado di misurare e registrare la temperatura del prodotto in ciascuna delle porzioni elementari. Tale apparato non è illustrato negli uniti disegni in quanto di per sè noto (è costituito da sonde connesse ad un computer). Non è mostrato neppure il suo esatto posizionamento (che comunque deve risultare nelle zone o sottozone di interesse) giacché esso può essere a seconda di varie esigenze funzionali e operative.
I valori di temperatura misurati e registrati vengono costantemente confrontati con dei valori di set (cioè valori prefissati) definiti per un punto caratteristico di ognuna delle sottozone dalla zona 2 di trattamento termico.
Se il prodotto raggiunge tale temperatura di pastorizzazione per la prima volta nella sua storia, esso viene mantenuto a questa temperatura per un periodo di tempo determinato, dopo di che il sistema interviene e la temperatura dell’acqua degli spruzzi in tale zona viene abbassata e rimane bassa fino a quando il lotto di prodotto non abbia abbandonato la zona presa in esame. Se il prodotto attraversa uno di questi punti di controllo (all’inizio di ogni zona) avendo già completato il suo ciclo termico (che è stato registrato dal l apparecchiatura di calcolo e registrazione) la temperatura di questa zona rimarrà bassa se si trovava già in questo stato, oppure si abbasserà se si trovava ad un valore di funzionamento normale.
Quando la marcia del pastorizzatore è regolare, il prodotto non supera mai la temperatura di pastorizzazione nella zona di trattamento termico e il corretto rapporto tempo-temperatura viene mantenuto grazie alla velocità prefissata di transito del prodotto entro il tunnel.
Tale sistema di controllo non ha quindi come unico fine quello di garantire un corretto numero di UP, ma tende a garantire per il prodotto: (a) un ,unico riscaldamento;- (b) il raggiungimento della temperatura di pastorizzazione prefissata; (c) il mantenimento del prodotto a detta temperatura per un periodo di tempo prefissato e (d) un unico raffreddamento.
La conseguenza diretta è un ciclo termico che mantiene sostanzialmente le caratteristiche del ciclo termico di progetto.
A titolo d’esempio, la figura 3 mostra l’andamento di un ciclo termico perfettamente corrispondente a quello di progetto. A tale proposito si confronti l’andamento delle curve di prodotto (linee marcate) delle figure 3 e 5. Come si può notare, l’andamento della temperatura del prodotto è del tutto simile nelle due situazioni.
La figura 4 mostra invece l’andamento di un ciclo durante il quale la continua ricerca del numero UP ha fatto variare innumerevoli volte il valore di temperatura dell’acqua degli spruzzi e dove il prodotto è stato raffreddato e riscaldato più volte. E’ ciò che accade con i sistemi tradizionali.
La figura 5 (relativa al presente trovato) mostra che nel momento di arresto del pastorizzatore il sistema ha reagito come precedentemente descritto: il prodotto è stato cioè riscaldato e raffreddato una sola volta, ha raggiunto la temperatura di pastorizzazione Tp ed è rimasto al di sopra (entro tale zona) di quella Tp per il tempo prestabilito.
Secondo il presente trovato, il sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione non controlla il numero di UP (come avviene tradizionalmente) ma controlla l’andamento della temperatura di ogni singolo lotto di contenitori nella zona 2 in funzione del tempo di permanenza di questo lotto di contenitori in questa zona.
Una conseguenza non trascurabile è il notevole risparmio di energia termica che è legato al concetto che il prodotto viene raffreddato e riscaldato una sola volta e che l’abbattimento della temperatura dell’acqua delle piogge viene fatto intervenire solo quando necessario. Mentre invece con i sistemi tradizionali ad ogni arresto del moto del. pastorizzatore corrisponde un intervento dell’intero sistema, cioè l’abbattimento della temperatura dell’acqua in tutte le zone di trattamento termico.
Con il nuovo sistema, l’intervento nelle singole zone è completamente dipendente dalle vicende termiche del prodotto ed è del tutto svincolato dall’evento meccanico di arresto del moto del trasportatore.
Esso prevede inoltre, come sopra accennato, consumo di energia termica solo per assicurare il corretto svolgimento del trattamento termico senza continue correzioni.
In sostanza, quindi, questo nuovo sistema di controllo del trattamento termico di pastori zzazione, nel caso di marcia irregolare del pastorizzatore regola il ciclo termico mediante il monitoraggio della temperatura del prodotto in opportune zone del pastorizzatore e mediante la valutazione di valori di temperatura precedentemente registrati a monte, intervenendo in modo da assicurare il proseguimento e la conclusione del trattamento temico di pastorizzazione della parte di prodotto che sia già entrata nella zona di trattamento termico.
Il trovato così concepito raggiunge pertanto gli scopi prefissi.
Il sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione sopra descritto nei suoi principi generali sarà ovviamente suscettibile, nella sua realizzazione pratica, di modifiche e varianti funzionali e operative a seconda delle varie esigenze senza che, per questo, si esca dall’ ambito di protezione della presente privativa.
Claims (6)
- RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione, in particolare di prodotti alimentari confezionati, in pastorizzatori a tunnel, in cui il tunnel, munito di un trasportatore atto all’avanzamento del prodotto, è essenzialmente suddiviso in una prima zona di subriscaldamento, una seconda zona di trattamento termico e una terza zona di raffreddamento del prodotto, dette prima, seconda e terza zona essendo considerate suddivise ciascuna, nella loro lunghezza, in due o più sottozone elementari termicamente indipendenti, caratterizzato dal fatto che sono previsti mezzi di rilevamento e di elaborazione di dati atti a misurare e registrare la temperatura del prodotto in ciascuna di dette zone o sottozone elementari in modo tale che quando il prodotto raggiunge la temperatura di pastorizzazione per la prima volta, esso viene mantenuto a tale temperatura di pastorizzazione per un intervallo di tempo determinato, in funzione della tipologia del prodotto da pastorizzare, dopo di che la temperatura viene abbassata e rimane bassa fino a quando il prodotto non abbia abbandonato quella zona del tunnel di pastorizzazione, la curva dell’intero trattamento termico di pastorizzazione presentando, per tutta la sua lunghezza, una sola zona ascendente, di riscaldamento, seguita da una sola zona discendente, di raffreddamento.
- 2 Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che allorché il prodotto inizia a transitare in una di dette zone avendo già completato il proprio ciclo termico, la temperatura in detto ciclo termico essendo stata misurata e registrata da detti mezzi, di rilevamento ed elaborazione, in questa zona la temperatura resterà bassa se si trovava in questo stato oppure si abbasserà se si trovava ad un valore più elevato di quello della temperatura del prodotto entrante in questa zona.
- 3. Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che allorché il prodotto inizia a transitare in una di dette zone avendo una temperatura inferiore alla temperatura di pastorizzazione, esso viene portato alla temperatura di pastorizzazione e mantenuto a tale temperatura per un periodo di tempo necessario al completamento della pastorizzazione e successivamente raffreddato.
- 4. Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto intervallo di tempo determinato è indipendente dal movimento e dall’arresto di detto trasportatore.
- 5. Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che è previsto: - un unico riscaldamento del prodotto; - il raggiungimento della prefissata temperatura di pastorizzazione; - il mantenimento del prodotto a detta temperatura di pastorizzazione per detto intervallo di tempo determinato e, successivamente, - un unico raffreddamento del prodotto.
- 6. Sistema di controllo del trattamento termico di pastorizzazione, in particolare di prodotti alimentari confezionati, in pastorizzatori a tunnel, secondo le rivendicazioni precedenti e secondo quanto descritto ed illustrato agli uniti disegni.
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