IT201900005688A1 - Method and system for controlling the composition of the atmosphere in a confined environment for the conservation of agricultural products, in particular fruit and vegetables - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo: DESCRIPTION of the Industrial Invention entitled:
“Metodo e impianto per il controllo della composizione dell’atmosfera in un ambiente confinato di conservazione di prodotti agricoli, in particolare ortofrutticoli” "Method and system for controlling the composition of the atmosphere in a confined environment for the conservation of agricultural products, in particular fruit and vegetables"
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione ha per oggetto un metodo ed un impianto per il controllo della composizione dell’atmosfera in un ambiente confinato di conservazione di prodotti agricoli, in particolare ortofrutticoli. The present invention relates to a method and a plant for controlling the composition of the atmosphere in a confined environment for the conservation of agricultural products, in particular fruit and vegetables.
Attualmente i noti metodi di conservazione dei prodotti ortofrutticoli prevedono “modificazioni dell’atmosfera di conservazione “ ossia interventi che, attraverso specifici impianti, permettono di ottenere in fase di confezionamento o di conservazione una alterazione quantitativa o qualitativa dell’atmosfera che circonda il prodotto. In particolare la modificazione può riguardare il valore della pressione totale dei gas all’interno del vano di alloggiamento o all’interno del contenitore a diretto contatto con il prodotto, che può essere ridotta o aumentata rispetto a quella atmosferica. In alternativa le modificazioni possono riguardare i valori delle pressioni parziali ossia i valori delle concentrazioni dei componenti dell’atmosfera, con o senza una variazione della pressione totale. Currently, the well-known methods of preserving fruit and vegetables provide for "modifications of the conservation atmosphere" that is interventions which, through specific systems, allow to obtain a quantitative or qualitative alteration of the atmosphere surrounding the product during the packaging or storage phase. In particular, the modification may concern the value of the total pressure of the gases inside the housing compartment or inside the container in direct contact with the product, which can be reduced or increased compared to the atmospheric one. Alternatively, the modifications may concern the values of partial pressures, i.e. the values of the concentrations of the components of the atmosphere, with or without a change in the total pressure.
La variazione delle pressioni parziali dei gas consente di ottenere le cosiddette “atmosfere controllate” ossia ambienti in cui è possibile realizzare un controllo sulla composizione dell’atmosfera che circonda il prodotto e quindi sono applicabili per la conservazione non di prodotti confezionati ma conservati in magazzini convenientemente attrezzati per la conservazione o la maturazione di derrate vegetali o animali, dotati di dispositivi di controllo e correzione della composizione dell’atmosfera. The variation of the partial pressures of the gases allows to obtain the so-called "controlled atmospheres" that is environments in which it is possible to carry out a control on the composition of the atmosphere surrounding the product and therefore are applicable for the preservation not of packaged products but conveniently stored in warehouses equipped for the conservation or maturation of vegetable or animal products, equipped with devices for controlling and correcting the composition of the atmosphere.
Attualmente la tecnologia di conservazione in atmosfera controllata consente di creare atmosfere con una composizione di gas differente da quella naturale, in cui, a seconda delle esigenze e delle caratteristiche del prodotto, vengono variate le proporzioni dell’azoto, dell’ossigeno e dell’anidride carbonica, oltre alla possibilità di aggiungere alla miscela di conservazione gas quali anidride carbonica, ozono. Currently the technology of conservation in controlled atmosphere allows to create atmospheres with a gas composition different from the natural one, in which, according to the needs and characteristics of the product, the proportions of nitrogen, oxygen and anhydride are varied. carbon dioxide, in addition to the possibility of adding gases such as carbon dioxide, ozone to the preservation mixture.
Il metodo descritto nel brevetto Italiano SV2007A000011 a nome dello stesso titolare, prevede di realizzare atmosfere controllate che vengono modificate in modo dinamico per essere adattate alle condizioni di maturazione/fermentazione dei prodotti rilevate mediante misurazioni delle quantità di prodotti del metabolismo anaerobico, ovvero mediante determinazione della quantità presente nell’atmosfera controllata presente in un ambiente di conservazione od immagazzinamento isolato dall’ambiente esterno di sostanze derivanti dalla fermentazione dei detti prodotti. The method described in the Italian patent SV2007A000011 in the name of the same owner, provides for the creation of controlled atmospheres that are dynamically modified to be adapted to the conditions of maturation / fermentation of the products detected by measuring the quantities of products of anaerobic metabolism, or by determining the quantity present in the controlled atmosphere present in an environment of conservation or storage isolated from the external environment of substances deriving from the fermentation of said products.
il suddetto documento SV 2007A000011 descrive un metodo per la conservazione di prodotti, in particolare prodotti ortofrutticoli in atmosfera controllata, all’interno di un vano di immagazzinamento e conservazione isolato a tenuta dall’ambiente esterno, comprendente i seguenti passi: the aforementioned document SV 2007A000011 describes a method for storing products, in particular fruit and vegetables in a controlled atmosphere, inside a storage and conservation compartment that is sealed off from the external environment, including the following steps:
- misurazione delle concentrazioni dei differenti tipi di gas all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione, in particolare della concentrazione di ossigeno, - measurement of the concentrations of the different types of gas inside the storage and preservation compartment, in particular the concentration of oxygen,
- riduzione della concentrazione dell’ossigeno all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione al di sotto della normale concentrazione in atmosfera libera per un prestabilito tempo, - reduction of the oxygen concentration inside the storage and preservation compartment below the normal concentration in the free atmosphere for a predetermined time,
- misurazione di almeno un parametro di indicazione degli effetti di detta riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare, - measurement of at least one parameter indicating the effects of said oxygen reduction on the product to be preserved,
- confronto di detto valore di misurazione di detto parametro con un valore di riferimento o valore soglia, - comparison of said measurement value of said parameter with a reference value or threshold value,
- ripristino della concentrazione dell’ossigeno a valori normali o variazioni a prestabiliti valori di concentrazione in base al risultato del confronto del valore misurato del parametro di indicazione con il valore di riferimento o valore soglia. - restoring the oxygen concentration to normal values or variations to predetermined concentration values based on the result of the comparison of the measured value of the indication parameter with the reference value or threshold value.
Detti passi vengono ripetuti in successione con un prestabilito ritmo temporale in modo tale da generare una situazione di atmosfera di conservazione controllata dinamica. Said steps are repeated in succession with a predetermined temporal rhythm in such a way as to generate a situation of dynamic controlled conservation atmosphere.
Una variante esecutiva prevede che per alcune tipologie di frutt il metodo si limiti al passo di riduzione della concentrazione dell’ossigeno all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione al di sotto della normale concentrazione in atmosfera libera per un prestabilito tempo. An executive variant provides that for some types of fruit the method is limited to the step of reducing the oxygen concentration inside the storage and conservation compartment below the normal concentration in the free atmosphere for a predetermined time.
In questo noto metodo, la misurazione di detto almeno un parametro di indicazione degli effetti di riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare consiste nella misurazione della concentrazione di almeno un prodotto della fermentazione ossia della respirazione anaerobica ed in particolare nella misurazione della concentrazione di alcol etilico e/o dell’acetaldeide e/o dell’etilene e/o di altri derivati della respirazione anaerobica. In this known method, the measurement of said at least one parameter indicating the effects of oxygen reduction on the product to be preserved consists in the measurement of the concentration of at least one product of fermentation, i.e. of anaerobic respiration and in particular in the measurement of the concentration of ethyl alcohol and / or acetaldehyde and / or ethylene and / or other derivatives of anaerobic respiration.
In relazione ai processi metabolici di cui la fermentazione di prodotti fa parte è definito un parametro denominato quoziente di respirazione o quoziente respiratorio che consiste nel rapporto fra anidride carbonica prodotta e ossigeno consumato. In relation to the metabolic processes of which the fermentation of products is part, a parameter called respiration quotient or respiratory quotient is defined, which consists of the ratio between carbon dioxide produced and oxygen consumed.
Nell’ambito dei processi di maturazione di prodotti ed in particolare di prodotti agricoli, è spesso accompagnata da profondi mutamenti della loro composizione chimica e dalla produzione di composti volatili la cui presenza e concentrazione può venire determinata grazie ad appositi sensori. In particolare, costituisce un indice fisiologico dello stato di maturazione e/o fermentazione e quindi dello stato di conservazione di un prodotto la concentrazione di etilene. Tuttavia la tecnica di misura è complessa e costosa. As part of the maturation processes of products and in particular of agricultural products, it is often accompanied by profound changes in their chemical composition and the production of volatile compounds whose presence and concentration can be determined thanks to special sensors. In particular, the concentration of ethylene constitutes a physiological index of the state of maturation and / or fermentation and therefore of the state of conservation of a product. However, the measurement technique is complex and expensive.
Tutti i prodotti vegetali, dopo la raccolta, proseguono i processi metabolici caratteristici degli organismi viventi, in particolare il metabolismo respiratorio. La respirazione avviene a carico delle sostanze di riserva (principalmente zuccheri) e ossigeno (O2) presente nell’aria, che vengono trasformati in anidride carbonica (CO2) e acqua. Usando il glucosio come substrato di partenza, la reazione globale della respirazione è la seguente: All plant products, after harvesting, continue the metabolic processes characteristic of living organisms, in particular the respiratory metabolism. Breathing occurs at the expense of reserve substances (mainly sugars) and oxygen (O2) present in the air, which are transformed into carbon dioxide (CO2) and water. Using glucose as a starting substrate, the overall respiration reaction is as follows:
C6H12O6 6O2 → 6CO2 6H2O 686 kcal/mole C6H12O6 6O2 → 6CO2 6H2O 686 kcal / mol
La reazione evidenzia che la respirazione è un processo esotermico. L’intensità respiratoria è molto variabile in relazione al tipo di prodotto che subisce la progressiva perdita del valore nutritivo, e termina quando il substrato respirabile si esaurisce. The reaction highlights that breathing is an exothermic process. The respiratory intensity is very variable in relation to the type of product that undergoes the progressive loss of nutritional value, and ends when the breathable substrate runs out.
L’eliminazione della CO2 prodotta durante la respirazione è importante per la buona conservazione. The elimination of CO2 produced during breathing is important for good conservation.
Per quanto sopra il quoziente respiratorio appare poter diventare un ottimo parametro al fine di controllare l’atmosfera in un ambiente di immagazzinamento o conservazione dei prodotti che vuole ottimizzare i tempi di conservazione dei prodotti stessi. Regarding the above, the respiratory quotient appears to be able to become an excellent parameter in order to control the atmosphere in a product storage or conservation environment that wants to optimize the storage times of the products themselves.
L’invenzione ha lo scopo di perfezionare il noto metodo rendendolo più semplice ed al tempo stesso mantenendo almeno inalterata l’affidabilità del processo stesso in relazione all’ottimizzazione della durata della conservazione. The invention aims to perfect the well-known method by making it simpler and at the same time maintaining the reliability of the process itself at least unchanged in relation to the optimization of the duration of conservation.
L’invenzione consegue gli scopi di cui sopra grazie al metodo che comprende la combinazione di passi secondo la rivendicazione indipendente 1. The invention achieves the above purposes thanks to the method which includes the combination of steps according to independent claim 1.
La rivendicazione indipendente 12 ha per oggetto un sistema per l’attuazione del metodo. Independent claim 12 relates to a system for implementing the method.
L’effetto della ripetizione dei passi come rivendicato è quello di prolungare la conservazione della qualità dei prodotti alimentari, consentendo allo stesso tempo di garantire una presentazione al pubblico migliore, ad esempio mantenendo le caratteristiche organolettiche, quali contenuto di vitamina C, acidità, durezza, naturale colore della buccia dei frutti. The effect of the repetition of the steps as claimed is to prolong the preservation of the quality of the food products, while at the same time allowing to guarantee a better presentation to the public, for example by maintaining the organoleptic characteristics, such as vitamin C content, acidity, hardness, natural color of fruit peel.
Modificando l’atmosfera all’interno di un vano di alloggiamento e conservazione si possono ottenere tutti gli effetti positivi sulla conservazione degli alimenti che sono connessi alla riduzione dell’ossigeno. Le reazioni che coinvolgono l’ossigeno possono essere di natura microbiologica, ossia essere legate alla possibilità di moltiplicazione dei microrganismi od organismi, quali muffe, batteri aerobici, insetti, presenti sul prodotto o di tipo fisiologico che interessano la stabilità e la funzionalità dei principali componenti dell’alimento, quali proteine, lipidi, pigmenti ed enzimi. By modifying the atmosphere inside a housing and storage compartment, you can obtain all the positive effects on food storage that are connected to the reduction of oxygen. Reactions involving oxygen can be of a microbiological nature, i.e. they may be linked to the possibility of multiplication of microorganisms or organisms, such as molds, aerobic bacteria, insects, present on the product or of a physiological type that affect the stability and functionality of the main components food, such as proteins, lipids, pigments and enzymes.
La conservazione della frutta e delle verdure fresche viene sensibilmente aumentata intervenendo sulla temperatura all’interno del vano di conservazione e sulla composizione della atmosfera di conservazione. The conservation of fresh fruit and vegetables is significantly increased by intervening on the temperature inside the storage compartment and on the composition of the conservation atmosphere.
Risulta essenziale per minimizzare i processi di deterioramento dei prodotti freschi progettare un metodo che consenta di avere atmosfere di conservazione non solo specifiche per il prodotto in questione ma che possano avere una funzionalità aggiuntiva rispetto ai tradizionali metodi di conservazione. It is essential to minimize the deterioration processes of fresh products to design a method that allows to have conservation atmospheres that are not only specific to the product in question but that can have an additional functionality compared to traditional conservation methods.
In particolare il metodo oggetto della presente invenzione consente di avere atmosfere di conservazione che possono interagire con il prodotto da conservare grazie al fatto che la composizione dell’atmosfera può essere modificata qualitativamente e quantitativamente in relazione ad almeno un indicatore degli effetti della variazione dell’atmosfera, in particolare della diminuzione della concentrazione di ossigeno, ed eventualmente combinato ad ulteriori indicatori ed il quale almeno un indicatore evita che si debba provvedere all’esecuzione dei passi di misurazione come previsto nel metodo secondo il documento dello stato dell’arte su citato, ma è memorizzato in un database quale parametro di controllo dei cicli di riduzione e ripristino della concentrazione di ossigeno nell’atmosfera controllata e della durata dei detti cicli nonché degli intervalli fra le ripetizioni dei detti cicli se necessari. In particular, the method object of the present invention allows to have conservation atmospheres that can interact with the product to be preserved thanks to the fact that the composition of the atmosphere can be qualitatively and quantitatively modified in relation to at least one indicator of the effects of the variation of the atmosphere. , in particular the decrease in oxygen concentration, and possibly combined with further indicators and which at least one indicator avoids having to carry out the measurement steps as provided for in the method according to the aforementioned state of the art document, but it is stored in a database as a control parameter of the cycles of reduction and restoration of the oxygen concentration in the controlled atmosphere and of the duration of said cycles as well as of the intervals between the repetitions of said cycles if necessary.
Il metodo oggetto della presente invenzione prevede quindi il superamento della necessità di misurare per qualsiasi prodotto in conservazione in un vano di immagazzinamento. The method object of the present invention therefore provides for overcoming the need to measure for any product stored in a storage compartment.
Secondo una ulteriore caratteristica, il metodo secondo la presente invenzione prevede di mantenere i passi relativi alla misurazione di almeno un parametro di indicazione degli effetti di riduzione di ossigeno, in particolare la misurazione della concentrazione dell’alcol etilico che viene prodotto insieme all’anidride carbonica durante il processo di fermentazione quale indicatore dello stato di stress anaerobico del prodotto ortofrutticolo fresco, al fine di generare parametri di controllo per prodotti per i quali tali parametri non sono presenti nel database dei parametri di controllo oppure eventualmente anche in combinazione od alternativamente per verificare che i parametri di controllo memorizzati per un prodotto siano validi od aggiornati. According to a further characteristic, the method according to the present invention provides for maintaining the steps relating to the measurement of at least one parameter for indicating the effects of oxygen reduction, in particular the measurement of the concentration of ethyl alcohol which is produced together with carbon dioxide. during the fermentation process as an indicator of the anaerobic stress state of the fresh fruit and vegetable product, in order to generate control parameters for products for which these parameters are not present in the control parameter database or possibly also in combination or alternatively to verify that the control parameters stored for a product are valid or updated.
Ulteriori caratteristiche vantaggiose del metodo e del sistema sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti. Further advantageous characteristics of the method and of the system are the subject of the dependent claims.
Queste ed altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno più chiaramente dalla seguente descrizione di alcuni esempi esecutivi illustrati nei disegni allegati in cui: These and other characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the following description of some executive examples illustrated in the attached drawings in which:
la fig.1 illustra un diagramma che schematizza i passi funzionali del metodo secondo la presente invenzione, Fig. 1 illustrates a diagram that schematizes the functional steps of the method according to the present invention,
la fig. 2 illustra uno schema esemplificativo di un impianto secondo la presente invenzione. fig. 2 illustrates an exemplary diagram of a plant according to the present invention.
Il metodo per la conservazione dei prodotti ortofrutticoli prevede di creare un’ atmosfera di conservazione controllata dinamica all’interno di uno o più vani di immagazzinamento e conservazione 1 dei prodotti ortofrutticoli ossia prevede di realizzare una cella o vano di conservazione refrigerato 1 provvisto di tutte le apparecchiature necessarie per far variare in maniera controllata nell’arco dell’intero periodo di conservazione le concentrazioni dei gas, in particolare la concentrazione dell’ossigeno, in modo tale da prolungare la conservazione del prodotto ortofrutticolo con alti standard qualitativi. The method for the preservation of fruit and vegetables provides for the creation of a dynamic controlled conservation atmosphere inside one or more storage and preservation compartments 1 of fruit and vegetables, i.e. it provides for the creation of a refrigerated storage cell or compartment 1 equipped with all the equipment necessary to make the gas concentrations, in particular the oxygen concentration, vary in a controlled manner over the entire storage period, in order to prolong the conservation of fruit and vegetables with high quality standards.
Le concentrazioni di ossigeno vengono variate tenendo sotto controllo il livello del metabolismo dei prodotti da conservare. Infatti nei prodotti ortofrutticoli anche dopo il distacco dalla pianta continuano ad avvenire le reazioni metaboliche che portano al consumo di ossigeno e alla produzione di alcol, di anidride carbonica, vapore acqueo, calore ed etilene oltre ad altri sottoprodotti, le cui concentrazioni possono essere misurate in modo tale da avere una indicazione del livello di senescenza raggiunto dal prodotto. The oxygen concentrations are varied by keeping under control the level of metabolism of the products to be stored. In fact, in fruit and vegetable products, even after detachment from the plant, metabolic reactions continue to take place that lead to the consumption of oxygen and the production of alcohol, carbon dioxide, water vapor, heat and ethylene as well as other by-products, whose concentrations can be measured in in such a way as to have an indication of the level of senescence reached by the product.
Il metodo oggetto della presente invenzione prevede di utilizzare il noto principio secondo cui abbassando la concentrazione di ossigeno in un dato ambiente, ossia creando una situazione prossima al Low Oxigen Limit (LOL), che può essere sia di origine naturale sia indotta artificialmente, si rallentano determinati processi metabolici e nel contempo si favoriscono altre reazioni chimiche come la respirazione anaerobica che porta alla formazione di alcool etilico e anidride carbonica. The method object of the present invention provides for the use of the well-known principle according to which by lowering the concentration of oxygen in a given environment, that is, by creating a situation close to the Low Oxygen Limit (LOL), which can be both of natural origin and artificially induced, they slow down certain metabolic processes and at the same time other chemical reactions are favored such as anaerobic respiration which leads to the formation of ethyl alcohol and carbon dioxide.
Come appare dalla figura 1, il metodo prevede un database in cui per ciascun prodotto sono memorizzati almeno un parametro di controllo del processo di generazione di una atmosfera controllata dinamica. In questo database a ciascun prodotto od a ciascuna famiglia di prodotti è associato almeno uno, eventualmente una combinazione di parametri di controllo. Questi parametri di controllo sono correlati e/o calcolati quale funzione di valori di misurazione di sostanze od altri parametri che indicano la condizione del metabolismo anaerobico del prodotto. As shown in Figure 1, the method provides a database in which at least one control parameter of the process of generating a dynamic controlled atmosphere is stored for each product. In this database, at least one, possibly a combination of control parameters is associated with each product or each family of products. These control parameters are correlated and / or calculated as a function of measurement values of substances or other parameters which indicate the condition of the anaerobic metabolism of the product.
Un parametro che può essere utilizzato per il controllo del processo di riduzione e ripristino della pressione parziale di ossigeno nella atmosfera controllata è costituito dal cosiddetto quoziente respiratorio definito meglio più sopra. A parameter that can be used to control the process of reducing and restoring the partial pressure of oxygen in the controlled atmosphere is the so-called respiratory quotient, better defined above.
Il od i parametri di controllo hanno una influenza sia sulle pressioni parziali di ossigeno da impostare nelle condizioni di riduzione e di ripristino sia sui tempi di riduzione e di ripristino, cioè i tempi durante i quali la pressione parziale di ossigeno è al valore minimo e quale in cui è al valore massimo, sia sui tempi di ripetizione dei cicli di riduzione e ripristino della pressione parziale dell’ossigeno nel vano di immagazzinamento/conservazione. The control parameter (s) have an influence both on the oxygen partial pressures to be set in the reduction and recovery conditions and on the reduction and recovery times, i.e. the times during which the partial pressure of oxygen is at the minimum value and which in which it is at the maximum value, and on the repetition times of the reduction and restoration cycles of the oxygen partial pressure in the storage / conservation compartment.
Al passo 100, viene selezionato un prodotto e al passo 101 il metodo prevede che il prodotto venga ricercato nel database per richiamare e caricare il od i parametri di controllo nel sistema di gestione dei cicli di riduzione e ripristino della pressione parziale di ossigeno come indicato ai passi 102, 103. Una volta rilevata la presenza del prodotto e del o dei corrispondenti parametri di controllo viene eseguito il processo di riduzione e ripristino iterativo o ciclico della pressione parziale dell’ossigeno come indicato con i passi 104 e 105. In step 100, a product is selected and in step 101 the method provides that the product is searched in the database to recall and load the control parameter (s) in the management system of the oxygen partial pressure reduction and restoration cycles as indicated in steps 102, 103. Once the presence of the product and of the corresponding control parameter or parameters has been detected, the process of iterative or cyclical reduction and restoration of the oxygen partial pressure is carried out as indicated with steps 104 and 105.
Quando come indicato al passo 102, nel database non è presente il binomio prodotto in conservazione e parametro o parametri di controllo del processo di controllo della pressione parziale di ossigeno come previsto dal metodo secondo la presente invenzione, è possibile attivare una fase di controllo del processo che è realizzata secondo quanto descritto nel documento SV2007A000011 della stessa titolare e che prevede di eseguire misurazioni della pressione parziale dell’ossigeno, al passo 106, la misurazione dei parametri di LOL, ovvero dei valori relativi a prodotti della fermentazione/respirazione dei prodotti in conservazione al passo 107. Il confronto di questi valori con valori di riferimento al passo 108 e il controllo del processo temporaneamente mediante questo anello di controllo, mentre dai valori misurati al passo 108 vengono elaborati al passo 109 uno o più parametri di controllo che vengono memorizzati nel database come indicato al passo 110. When, as indicated in step 102, the binomial product in storage and parameter or control parameters of the oxygen partial pressure control process as envisaged by the method according to the present invention is not present in the database, it is possible to activate a process control phase which is carried out according to what is described in the document SV2007A000011 of the same owner and which foresees to perform measurements of the partial pressure of oxygen, in step 106, the measurement of the LOL parameters, or of the values relating to the fermentation / respiration products of the products in storage in step 107. The comparison of these values with reference values in step 108 and the control of the process temporarily by means of this control loop, while from the values measured in step 108 one or more control parameters are processed in step 109 which are stored in the database as indicated in step 110.
Secondo una caratteristica dell’invenzione fra i parametri di controllo un possibile parametro di controllo che può essere previsto singolarmente od in combinazione con altri è costituito dal cosiddetto quoziente respiratorio più sopra definito. According to a characteristic of the invention, among the control parameters, a possible control parameter that can be provided individually or in combination with others is the so-called respiratory quotient defined above.
Il metodo qui descritto prevede che l’utilizzo di parametri di controllo memorizzati nel database sostituisca la misurazione di almeno un parametro di indicazione degli effetti di riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare consista nella misurazione della concentrazione di almeno un prodotto ossia della ossidazione anaerobica. The method described here provides that the use of control parameters stored in the database replaces the measurement of at least one parameter indicating the effects of oxygen reduction on the product to be preserved and consists in the measurement of the concentration of at least one product, i.e. the anaerobic oxidation.
Tale passo risulta necessario solo quando si opera con prodotti per i quali i parametri di controllo non sono presenti nel database. A tale scopo, in particolare come mostra la figura 2 sono previsti mezzi S1 per la misurazione della concentrazione di alcol etilico, oppure dell’acetaldeide e/o dell’etilene e/o di altri derivati della respirazione anaerobica, direttamente all’interno degli stessi prodotti ortofrutticoli, ad esempio all’interno di un certo quantitativo di prodotto che svolge il ruolo di campione rappresentativo dell’intera derrata da conservare, immagazzinati e conservati all’interno del vano in alternativa o in combinazione con mezzi per la misurazione di detta concentrazione media di uno o più composti derivati dalla respirazione anaerobica nell’atmosfera all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione. This step is necessary only when working with products for which the control parameters are not present in the database. For this purpose, in particular as shown in figure 2, means S1 are provided for measuring the concentration of ethyl alcohol, or of acetaldehyde and / or ethylene and / or other derivatives of anaerobic respiration, directly inside them. fruit and vegetables, for example within a certain quantity of product that plays the role of representative sample of the entire commodity to be preserved, stored and preserved inside the compartment alternatively or in combination with means for measuring said average concentration of one or more compounds derived from anaerobic respiration in the atmosphere inside the storage and preservation compartment.
E’ possibile prevedere che le analisi siano eseguite tramite analizzatori o sensori elettronici portatili sia con sistemi fissi i quali possono essere collegati a sistemi di gestione dell’impianto 6 di conservazione automatici o computerizzati. It is possible to foresee that the analyzes are carried out by means of portable electronic analyzers or sensors both with fixed systems which can be connected to management systems of the automatic or computerized storage system 6.
La realizzazione del metodo per la conservazione di prodotti ortofrutticoli in atmosfera controllata implica la perfetta tenuta delle celle 1 di conservazione ai gas, in particolare le caratteristiche strutturali delle pareti delle celle o dei vani 1, delle porte e dei pavimenti sono essenziali per ottenere una opportuna tenuta ai gas. All’interno dei vani di conservazione 1, che possono avere differenti dimensioni per poter conservare diverse quantità di derrate alimentari, viene eseguita la misurazione delle concentrazioni dei differenti tipi di gas, in particolare della concentrazione di ossigeno e anidride carbonica. Il controllo viene eseguito periodicamente grazie a sensori S2 in comunicazione con sistemi elettronici, ossia tramite analizzatori elettronici portatili o con sistemi fissi. In particolare è possibile prevedere un impianto di analisi dei gas, come ossigeno e anidride carbonica, di tipo centralizzato che prevede una verifica periodica, da parte del personale specializzato nella gestione e manutenzione dei vani di conservazione. The implementation of the method for the preservation of fruit and vegetables in a controlled atmosphere implies the perfect seal of the storage cells 1 to gases, in particular the structural characteristics of the walls of the cells or of the compartments 1, of the doors and of the floors are essential to obtain an appropriate gas tightness. Inside the storage compartments 1, which may have different sizes in order to store different quantities of food, the concentration of the different types of gas is measured, in particular the concentration of oxygen and carbon dioxide. The check is carried out periodically thanks to S2 sensors in communication with electronic systems, that is, by means of portable electronic analyzers or with fixed systems. In particular, it is possible to provide a centralized gas analysis system, such as oxygen and carbon dioxide, which requires periodic checks by personnel specialized in the management and maintenance of the storage compartments.
Il metodo prevede che l’ossigeno venga portato al di sotto della normale concentrazione in atmosfera libera o atmosfera controllata per un prestabilito tempo in modo da poter avere degli effetti sul metabolismo del prodotto da conservare. The method requires that the oxygen is brought below the normal concentration in a free atmosphere or controlled atmosphere for a predetermined time in order to have an effect on the metabolism of the product to be stored.
In base alla misurazione di almeno un parametro di controllo, come il quoziente respiratorio od altri indicatori degli effetti di detta riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare la concentrazione dell’ossigeno viene ripristinata a valori normali o viene portata a prestabiliti valori di concentrazione. Based on the measurement of at least one control parameter, such as the respiratory quotient or other indicators of the effects of said oxygen reduction on the product to be stored, the oxygen concentration is restored to normal values or brought to predetermined concentration values.
E’ previsto che i passi sopra descritti possano essere ripetuti in successione per un indeterminato numero di volte e con un prestabilito ritmo temporale in modo tale da generare una situazione di atmosfera di conservazione controllata dinamica. It is envisaged that the steps described above can be repeated in succession for an indefinite number of times and with a predetermined time rhythm in order to generate a situation of dynamic controlled conservation atmosphere.
Con questo metodo i vantaggi che si ottengono da una riduzione iniziale della concentrazione dell’ossigeno si protraggono nel tempo e vengono di conseguenza accentuati senza richiedere un monitoraggio continuo dello stato di conservazione della frutta in modo tale da avere una atmosfera che rispetti le reali esigenze di conservazione imposte dalle caratteristiche qualitative e quantitative del prodotto da conservare. With this method, the advantages obtained from an initial reduction in oxygen concentration last over time and are consequently accentuated without requiring continuous monitoring of the state of conservation of the fruit in order to have an atmosphere that respects the real needs of conservation imposed by the qualitative and quantitative characteristics of the product to be preserved.
Secondo una ulteriore caratteristica in una forma esecutiva, è possibile prevedere che venga misurato tramite opportuni mezzi S3, un ulteriore parametro di indicazione degli effetti della riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare in particolare un parametro legato alle caratteristiche organolettiche del prodotto. According to a further characteristic in an embodiment, it is possible to provide that a further parameter indicating the effects of oxygen reduction on the product to be preserved is measured by means of suitable means S3, in particular a parameter linked to the organoleptic characteristics of the product.
Per quanto concerne l’anello di controllo basato sulla tecnica nota descritta in SV2007A000011, con riferimento alla misurazione della concentrazione di alcol come parametro di indicazione di LOL indotto dalla carenza di ossigeno è necessario prevedere la presenza di valori soglia che possano essere presi come valori di riferimento per la variazione automatica o manuale della composizione qualitativa e quantitativa dell’atmosfera nei vani di conservazione 1. As regards the control loop based on the known technique described in SV2007A000011, with reference to the measurement of alcohol concentration as an indication parameter of LOL induced by oxygen deficiency, it is necessary to foresee the presence of threshold values that can be taken as values of reference for the automatic or manual variation of the qualitative and quantitative composition of the atmosphere in the storage rooms 1.
In particolare è possibile prevedere la determinazione di una concentrazione di alcol minima superata la quale si considera avviato il processo di respirazione anaerobica, definita valore di soglia minimo. Inoltre è utile determinare la concentrazione di alcol etilico massima sostenibile per una ottimale conservazione dei prodotti, definita valore di soglia massimo: l’intervallo di concentrazioni di alcol, in particolare alcol etilico, compreso tra detto valore di soglia minimo e detto valore di soglia massimo può essere considerata accettabile per la conservazione di un particolare prodotto. Detto valore di soglia minimo, detto valore di soglia massimo e detto intervallo di concentrazione sono specifici per la tipologia, qualità e quantità del prodotto ortofrutticolo contenuto nel vano di immagazzinamento e conservazione 1. In particular, it is possible to provide for the determination of a minimum alcohol concentration, exceeded which the anaerobic respiration process, defined as the minimum threshold value, is considered to have started. It is also useful to determine the maximum sustainable concentration of ethyl alcohol for optimal preservation of the products, defined as the maximum threshold value: the range of alcohol concentrations, in particular ethyl alcohol, between said minimum threshold value and said maximum threshold value. can be considered acceptable for the storage of a particular product. Said minimum threshold value, said maximum threshold value and said concentration range are specific for the type, quality and quantity of the fruit and vegetable product contained in the storage and preservation compartment 1.
Inoltre detto valore di soglia minimo, detto valore di soglia massimo e detto intervallo di concentrazione possono essere determinati per un qualsiasi composto derivato dalla respirazione anaerobica, ad esempio per l’acetaldeide o l’etilene. Furthermore, said minimum threshold value, said maximum threshold value and said concentration range can be determined for any compound derived from anaerobic respiration, for example for acetaldehyde or ethylene.
E’ importante notare che per garantire una conservazione perfettamente tarata per il prodotto in questione il metodo prevede che il valore di soglia minimo, il valore di soglia massimo e l’intervallo di concentrazione siano dei valori di riferimento modificabili in modo automatico o manuale durante il procedimento di conservazione del prodotto. It is important to note that to ensure perfectly calibrated storage for the product in question, the method requires that the minimum threshold value, the maximum threshold value and the concentration range are reference values that can be modified automatically or manually during the product preservation process.
Quando si opera con l’anello di controllo secondo lo stato dell’arte descritto in SV2007A000011, la concentrazione dell’ossigeno all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione 1 è variata in modo tale per cui il valore di concentrazione dell’alcol etilico misurato è compreso nell’intervallo di concentrazione considerato accettabile per la conservazione del prodotto. When operating with the state-of-the-art control ring described in SV2007A000011, the oxygen concentration inside the storage and preservation compartment 1 is varied in such a way that the measured ethyl alcohol concentration value it is included in the concentration range considered acceptable for the storage of the product.
In particolare è possibile prevedere che la concentrazione dell’ossigeno all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione 1 vari in modo tale che la concentrazione di alcol etilico rimanga costante per una determinata frazione di tempo e che detta concentrazione rimanga compresa nell’intervallo di concentrazione considerato accettabile per la conservazione del prodotto. In particular, it is possible to provide that the oxygen concentration inside the storage and preservation compartment 1 varies in such a way that the concentration of ethyl alcohol remains constant for a certain fraction of time and that said concentration remains within the concentration range considered acceptable for product storage.
In alternativa la concentrazione dell’ossigeno all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione 1 è variata in modo tale che la concentrazione di alcol etilico aumenti nel tempo fino a raggiungere il valore di concentrazione di alcol etilico massimo sostenibile per una ottimale conservazione dei prodotti, definito valore di soglia massimo. Alternatively, the concentration of oxygen inside the storage and preservation compartment 1 is varied in such a way that the concentration of ethyl alcohol increases over time until it reaches the maximum sustainable ethyl alcohol concentration value for optimal product conservation, defined maximum threshold value.
Perchè il procedimento di conservazione prosegua in maniera ottimale è importante che la concentrazione dell’ossigeno all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione sia progressivamente riportata a valori normali prefissati quando la concentrazione di alcol etilico misurata all’interno del vano 1 è identica o superiore al valore di concentrazione di alcol etilico massimo sostenibile per una ottimale conservazione dei prodotti, definito valore di soglia massimo. For the conservation process to continue in an optimal way, it is important that the oxygen concentration inside the storage and conservation compartment is progressively brought back to normal predetermined values when the concentration of ethyl alcohol measured inside compartment 1 is identical or higher. at the maximum sustainable ethyl alcohol concentration value for optimal product conservation, defined as the maximum threshold value.
In questo modo all’interno del vano di conservazione 1 vengono creati dei cicli nella variazione della quantità e della qualità dei gas dell’atmosfera, in particolare la concentrazione dell’ossigeno viene fatta oscillare tenendo sotto controllo gli effetti che dette variazioni hanno sul metabolismo dei prodotti da conservare ossia sulle reazioni che portano alla formazione di alcol etilico oppure di acetaldeide, etilene o altri derivati della respirazione anaerobica. In this way, inside the storage compartment 1, cycles are created in the variation of the quantity and quality of the gases in the atmosphere, in particular the oxygen concentration is made to oscillate, keeping under control the effects that said variations have on the metabolism of the products to be preserved, that is on the reactions that lead to the formation of ethyl alcohol or acetaldehyde, ethylene or other derivatives of anaerobic respiration.
Appare evidente che in presenza di parametri di controllo noti e presenti nel databse, il controllo è notevolmente semplificato ed è più rapido e sicuro operando in base a parametri di controllo che non richiedono comparazioni o scelte di valori di soglia. It is evident that in the presence of known control parameters present in the database, the control is considerably simplified and is faster and safer by operating on the basis of control parameters that do not require comparisons or choices of threshold values.
Il metodo consente di sfruttare le apparecchiature impiantistiche note nel settore e consente di avere lunghi periodi di conservazione con costi accettabili rispetto alle tecniche alternative. Inoltre il sistema di conservazione oggetto del brevetto non prevede l’utilizzo di prodotti chimici. The method allows to exploit the plant equipment known in the field and allows to have long storage periods with acceptable costs compared to alternative techniques. Furthermore, the conservation system covered by the patent does not provide for the use of chemicals.
Per ottenere questi risultati il sistema prevede la presenza di un dispositivo per la realizzazione di una atmosfera di conservazione controllata dinamica all’interno di un vano di immagazzinamento e conservazione. To obtain these results, the system provides for the presence of a device for the creation of a dynamic controlled conservation atmosphere inside a storage and conservation compartment.
La figura 2 illustra uno schema esemplificativo di un impianto secondo la presente invenzione comprendente in modo non limitativo solamente un vano di conservazione 1 ad atmosfera controllata. Le caratteristiche strutturali dei vani o delle celle di conservazione 1 sono essenziali per creare una atmosfera controllata. Ai vani 1 sono associati dispositivi per l’assorbimento 3 e l’immissione di gas 2, come assorbitori di anidride carbonica, filtri per l’ossigeno o generatori di azoto e impianti di immissione di aria atmosferica, per mantenere nelle celle 1 le concentrazioni di gas desiderate e mezzi per escludere gli scambi gassosi con l’atmosfera esterna e garantire durante i cicli di assorbimento e rigenerazione le concentrazioni di ossigeno impostate. L’impianto, che può essere previsto in combinazione con ulteriori dispositivi di conservazione, inoltre è provvisto di una centralina di controllo 6 che gestendo i dati di input generati da un database di informazioni 7. Quando è prevista una fase di determinazione dei parametri di controllo per prodotti non presenti nel database il sistema prevedegli analizzatori S1, S2, S3 o sistemi di analisi centralizzati o portatili che controllano in modo rigoroso i parametri chimico-fisici all’interno del vano 1. I parametri di controllo e quando viene attivata la fase di determinazione di questi per prodotti non presenti nel database intervengono grazie all’unità di elaborazione prevista nella centralina di controllo sui dispositivi 2 e 3 che consentono di far variare la composizione qualitativa e quantitativa dell’atmosfera del vano 1, per regolarne il funzionamento e per gestire il livello di ossigeno e anidride carbonica inclusa quella prodotta durante i processi di ossidazione anaerobica., o il livello di altri gas coinvolti nel procedimento di conservazione, all’interno dei vani 1 secondo i programmi memorizzati nella centralina stessa 6. Figure 2 illustrates an exemplary diagram of a plant according to the present invention comprising in a non-limiting way only a storage compartment 1 with a controlled atmosphere. The structural characteristics of the storage rooms or cells 1 are essential for creating a controlled atmosphere. The compartments 1 are associated with devices for the absorption 3 and the introduction of gas 2, such as carbon dioxide absorbers, oxygen filters or nitrogen generators and atmospheric air inlet systems, to maintain the concentrations of desired gases and means for excluding gaseous exchanges with the external atmosphere and guaranteeing the set oxygen concentrations during the absorption and regeneration cycles. The system, which can be combined with further storage devices, is also equipped with a control unit 6 which, by managing the input data generated by an information database 7. When a phase of determination of the control parameters is envisaged for products not present in the database, the system includes S1, S2, S3 analyzers or centralized or portable analysis systems that rigorously control the chemical-physical parameters inside compartment 1. The control parameters and when the determination of these for products not present in the database intervene thanks to the processing unit provided in the control unit on devices 2 and 3 which allow to vary the qualitative and quantitative composition of the atmosphere in compartment 1, to regulate its operation and to manage the level of oxygen and carbon dioxide including that produced during anaerobic oxidation processes., o the level of other gases involved in the storage process, inside compartments 1 according to the programs stored in the control unit itself 6.
La gestione automatica dell’impianto prevede che quando è presente anche una fase di generazione di parametri di controllo per prodotti non noti,, siano presenti mezzi per l’acquisizione e l’elaborazione di dette misurazioni e mezzi per l’impostazione delle concentrazioni dei gas, in particolare delle concentrazioni di ossigeno, anidride carbonica e di alcol, all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione 1. E’ possibile prevedere più sensori S ciascuno dedicato alla misurazione della concentrazione di altri gas oltre all’ossigeno, all’anidride carbonica e all’alcol etilico e/o di altri parametri, quali ad esempio acetaldeide ed etilene, della frutta stessa o dell’atmosfera. The automatic management of the plant provides that when there is also a phase of generation of control parameters for unknown products, there are means for the acquisition and processing of said measurements and means for setting the gas concentrations , in particular of the concentrations of oxygen, carbon dioxide and alcohol, inside the storage and conservation compartment 1. It is possible to provide more sensors S, each dedicated to measuring the concentration of other gases in addition to oxygen, carbon dioxide and ethyl alcohol and / or other parameters, such as for example acetaldehyde and ethylene, of the fruit itself or of the atmosphere.
Il dispositivo per la realizzazione di una atmosfera di conservazione controllata dinamica e i mezzi sopra descritti sono integrati nell’ambito dello stesso impianto e consentono, al termine dell’acquisizione e dell’elaborazione di dette misurazioni, l’impostazione delle concentrazioni dei gas all’interno del vano 1, in particolare la concentrazione dell’ossigeno, sia direttamente in modo automatico sia manualmente da parte di personale specializzato. The device for the realization of a dynamic controlled conservation atmosphere and the means described above are integrated within the same plant and allow, at the end of the acquisition and processing of said measurements, the setting of the gas concentrations inside compartment 1, in particular the oxygen concentration, both directly automatically and manually by specialized personnel.
Il sistema comprende un database 7 di prodotti ortofrutticoli per i quali prodotti sono note le variazione delle concentrazioni dei gas, in particolare delle concentrazioni di ossigeno per un determinato periodo di conservazione, e per i quali prodotti sono stati determinati i valori dei parametri chimico-fisici di indicazione degli effetti di detta riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare e/o il quoziente respiratorio Sono previsti mezzi per eseguire un confronto tra i valori contenuti nel database 7 e i valori dei parametri di indicazione degli effetti di detta riduzione di ossigeno ottenuti per il prodotto da conservare The system includes a database 7 of fruit and vegetable products for which the variations in gas concentrations are known, in particular the oxygen concentrations for a given storage period, and for which products the values of the chemical-physical parameters have been determined indicating the effects of said oxygen reduction on the product to be preserved and / or the respiratory quotient Means are provided for carrying out a comparison between the values contained in the database 7 and the values of the parameters indicating the effects of said oxygen reduction obtained for the product to keep
I mezzi di confronto vengono utilizzati per creare un sistema di gestione degli impianti di tipo automatizzato in quanto detti mezzi, utilizzando strumenti di tipo statistico, generano un valore di riferimento per l’impostazione automatica delle concentrazioni dei gas, in particolare della concentrazione di ossigeno, per un determinato intervallo di tempo all’interno del vano di alloggiamento e conservazione 1. The comparison means are used to create an automated plant management system since said means, using statistical tools, generate a reference value for the automatic setting of gas concentrations, in particular the oxygen concentration, for a certain period of time inside the housing and storage compartment 1.
I mezzi di confronto lavorano in sinergia con i mezzi di misurazione di parametri chimico - fisici in modo tale da fornire i dati di input ai mezzi di elaborazione, costituiti da pacchetto software ossia da programmi di trattamento dei dati che sono caricati nelle memorie di un sistema hardware 6 ed eseguiti dallo stesso. I mezzi di elaborazione operano sulla base di algoritmi e forniscono in uscita indicazione relative alle variazioni delle concentrazioni dei gas, in particolare dell’ossigeno, e ai ritmi temporali da impostare per la conservazione dei prodotti all’interno del vano. I mezzi di elaborazione lavorano in cooperazione con mezzi di verifica delle impostazioni delle concentrazioni dei gas all’interno del vano di immagazzinamento e conservazione. The comparison means work in synergy with the means for measuring chemical-physical parameters in such a way as to provide the input data to the processing means, consisting of a software package or data processing programs that are loaded into the memories of a system hardware 6 and executed by it. The processing means operate on the basis of algorithms and output information relating to changes in gas concentrations, in particular oxygen, and the time rhythms to be set for the storage of products inside the compartment. The processing means work in cooperation with means of verifying the settings of the gas concentrations within the storage and preservation compartment.
I dati di input forniti a detti mezzi di elaborazione possono comprendere inoltre informazioni di carattere generale sul prodotto da conservare, come ad esempio dati relativi alla provenienza e/o informazioni relative allo stato di conservazione e/o alla presenza di fitopatologie e/o dati relativi a determinate caratteristiche chimicofisiche del prodotto, come ad esempio la temperatura ottimale per la conservazione in ambienti refrigerati. The input data provided to said processing means may also include general information on the product to be kept, such as data relating to the origin and / or information relating to the state of conservation and / or the presence of plant diseases and / or related data. to certain chemical-physical characteristics of the product, such as the optimal temperature for storage in refrigerated environments.
Possono essere inoltre considerati come dati di input i dati conservati all’interno del database 7 e che consistono in valori di misurazione di parametri di indicazione degli effetti della riduzione di ossigeno sul prodotto da conservare che sono stai misurati in precedenti trattamenti di conservazione per la stessa tipologia di prodotto o per un prodotto affine e che sono stati elaborati per determinare l’impostazione delle concentrazioni dei gas, in particolare dell’ossigeno all’interno del vano. Data stored in the database 7 and consisting of measurement values of parameters indicating the effects of oxygen reduction on the product to be preserved that have been measured in previous storage treatments for the same can also be considered as input data. type of product or for a similar product and which have been processed to determine the setting of the gas concentrations, in particular the oxygen inside the compartment.
Naturalmente l’invenzione non è limitata a quanto descritto ed illustrato ma può essere ampiamente variata senza abbandonare il principio informatore sopra esposto ed a seguito rivendicato. Of course, the invention is not limited to what is described and illustrated but can be widely varied without abandoning the guiding principle set out above and claimed hereinafter.
Claims (13)
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