IT201900009591A1

IT201900009591A1 - Sistema per la disinfezione interna di contenitori

Info

Publication number: IT201900009591A1
Application number: IT102019000009591A
Authority: IT
Inventors: Giovanni Milesi; Ivan Cortinovis
Original assignee: Smi Spa
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2020-12-20
Also published as: EP3848061B1; EP3753583A3; US11707543B2; EP3753583A2; ES2959908T3; US20200397932A1; CN112110402B; EP3848061A2; EP3848061A3; CN112110402A

Description

TITOLO: SISTEMA PER LA DISINFEZIONE INTERNA DI CONTENITORI

Descrizione

La presente invenzione si riferisce ad un sistema per la disinfezione di contenitori in un impianto di soffiatura e riempimento di detti contenitori con un prodotto, in particolare un sistema per la disinfezione interna di detti contenitori, tramite emettitori L.E.D. di radiazione ultravioletta C .

Come noto, il riempimento di contenitori con prodotti sensibili alla contaminazione microbiologica (ad esempio, latte e prodotti affini) richiede un livello di igienicità nella fase di riempimento definito come “ultra-clean” ovvero riempimento in classe IV norme VDMA 2/2000 3rd version 2016.

Attualmente, i principali sistemi di disinfezione dei contenitori richiedono l’uso di sostanze ossidanti e germicide, il che comporta molti inconvenienti, quali:

- rischio di residui del trattamento germicida che possono contaminare il prodotto alimentare; - rischio di contaminazione dello stesso operatore durante la fase di rifornimento e movimentazione.

Sono anche noti altri sistemi di disinfezione dei contenitori, tutti implicanti vari svantaggi, in particolare:

- luce pulsata, che, a causa della conformazione della lampada ad arco elettrico, richiede un’alimentazione alle due estremità ed ha quindi un ingombro incompatibile con il collo stretto della maggior parte delle bottiglie. La luce pulsata richiede inoltre una notevole potenza elettrica, da rendere disponibile in vari impulsi consecutivi e quindi richiede l’utilizzo di impianti di alimentazione elettrica molto potenti. Infine, solo il 20% circa dello spettro di emissione della luce pulsata è nel campo di radiazione elettromagnetica germicida, mentre il restante 80% dello spettro di emissione è non solo inefficace, ma a certe lunghezze d’onda piò attivare nei microorganismi dei meccanismi di riparazione dei danni, che rischiano di vanificare l’intervento;

- lampade UV a bassa pressione, che, pur avendo uno spettro concentrato nell’intervallo di lunghezze d’onda efficaci, emettono una quantità di energia molto modesta, insufficiente quindi per l’irraggiamento dell’interno di un contenitore in macchine automatiche di imbottigliamento. Inoltre queste lampade utilizzano vapori di mercurio con tempistiche di messa a regime e di temperature ottimali di funzionamento non compatibili con l’utilizzo in macchine di imbottigliamento automatiche. Inoltre l’utilizzo di vapori di mercurio sarà in contrasto con le prossime normative europee ambientali.

- lampade UV ad alta pressione, che, pur avendo una maggiore emissione di energia, comportano i medesimi svantaggi delle lampade UV a bassa pressione ed inoltre implicano un rischio di esplosione.

Il problema alla base della presente invenzione è quindi quello di mettere a disposizione un sistema di disinfezione di contenitori in un impianto di soffiatura e riempimento di detti contenitori con un prodotto sensibile alla contaminazione microbiologica.

Tale problema è risolto da un impianto di soffiatura e riempimento di contenitori con un prodotto sensibile alla contaminazione microbiologica, detto impianto comprendente un’unità di disinfezione come definita nelle annesse rivendicazioni, le cui definizioni formano parte integrante della presente descrizione.

Un primo oggetto dell’invenzione è quindi un impianto di soffiatura e riempimento di contenitori comprendente un’unità di disinfezione dei contenitori sottoposti alla fase di soffiatura, in cui detta unità di disinfezione comprende una pluralità di elementi di disinfezione comprendenti emettitori LED di radiazioni UV-C germicida.

Un secondo oggetto dell’invenzione è un impianto di soffiatura e riempimento di contenitori comprendente un’unità di disinfezione delle preforme come sopra definita, disposta a monte della stazione di soffiatura.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di alcuni esempi di realizzazione, fatta qui di seguito a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle seguenti figure:

Figura 1 rappresenta una vista semplificata in pianta di una prima forma di realizzazione di un impianto di soffiatura e riempimento comprendente un’unità di disinfezione interna dei contenitori secondo l’invenzione;

Figura 2 rappresenta una vista prospettica semplificata di un’unità di disinfezione interna dei contenitori secondo l’invenzione;

Figura 3 rappresenta una vista laterale dell’unità di disinfezione interna dei contenitori secondo la direzione A di figura 2;

Figura 4 rappresenta una vista laterale di un particolare dell’unità di disinfezione interna dei contenitori di figura 3;

Figura 5 rappresenta una vista laterale in sezione del particolare di figura 4;

Figura 6 rappresenta una vista prospettica di un elemento interno del particolare di figura 5;

Figura 7 rappresenta una vista prospettica ingrandita di una porzione dell’elemento di figura 6 Figura 8 rappresenta una vista semplificata in pianta di una seconda forma di realizzazione di un impianto di soffiatura e riempimento comprendente un’unità di disinfezione interna dei contenitori secondo l’invenzione;

Figura 9 rappresenta una vista prospettica semplificata di un’unità di disinfezione interna dei contenitori secondo la forma di realizzazione di figura 8.

Con riferimento alle figure, un impianto di soffiatura e riempimento di contenitori secondo l’invenzione, indicato nel suo complesso con il numero 1, comprende un forno 2 di riscaldamento delle preforme in ingresso nell’impianto tramite opportuni mezzi di movimentazione 3, un’unità di soffiatura 4 posta a valle del forno 2, un’unità di riempimento 5 con un prodotto di riempimento, posta a valle dell’unità di soffiatura 4, ed un’unità di disinfezione 6 che, nella forma di realizzazione di figura 1, è posta in posizione intermedia tra l’unità di soffiatura 4 e l’unità di riempimento 5. In tale forma di realizzazione quindi l’unità di disinfezione 6 è atta alla disinfezione dei contenitori, tipicamente bottiglie, in uscita dall’unità di soffiatura 4.

L’unità di soffiatura 4 e l’unità di riempimento 5 sono preferibilmente di tipo rotativo e comprendono opportune stelle di distribuzione 7, 7’, 7” per la movimentazione, rispettivamente, delle preforme e dei contenitori.

Le unità di soffiatura 4 e di riempimento 5 sono di tipo convenzionale e non verranno quindi descritte in maggior dettaglio. L’unità di soffiatura 4 sarà preferibilmente un’unità di stiro-soffiatura.

In una diversa forma di realizzazione, mostrata nelle figure 8 e 9, l’impianto di soffiatura e riempimento di contenitori, indicato nel suo complesso con il numero 101, comprende un forno 2 di riscaldamento delle preforme in ingresso nell’impianto tramite opportuni mezzi di movimentazione 3, un’unità di soffiatura 4 posta a valle del forno 2, un’unità di riempimento 5 con un prodotto di riempimento, posta a valle dell’unità di soffiatura 4, ed un’unità di disinfezione 6 che, come mostrato in figura 8, è posta in posizione intermedia tra i mezzi di movimentazione 3 ed il forno 2. In tale forma di realizzazione quindi l’unità di disinfezione 6 è atta alla disinfezione delle preforme P in ingresso nel forno 2.

Con riferimento alle figure 2, 3 e 9, l’unità di disinfezione 6 dei contenitori C o delle preforme P comprende una giostra 13 su cui è supportata una pluralità di organi di disinfezione 8, mobili tra una posizione rialzata ed una posizione ribassata, in cui detta posizione ribassata è configurata in modo da permettere agli organi di disinfezione 8 di introdursi all’interno di detti contenitori C o preforme P da disinfettare.

La giostra 13 è movimentata in rotazione da un’opportuna motorizzazione 9 e comprende un disco di supporto 10 sulla cui periferia è disposta una pluralità di elementi di sostegno per il collo dei contenitori C o delle preforme P, quando questi vengono prelevati e posti in rotazione dalla giostra 13. Al di sopra del disco di supporto 10 è posizionata la struttura di supporto 11 degli organi di disinfezione 8, girevole solidalmente al disco di supporto 10, essendo fissata sulla giostra 13.

Opportune stelle di distribuzione 12, 12’ sono accoppiate in tangenza tra loro o con la giostra 13, in modo da alimentare la giostra 13 con i contenitori C o con le preforme P in ingresso e da prelevare le preforme P o i contenitori C disinfettati in uscita, così da inviarli alla successiva lavorazione, che nella forma di realizzazione di figura 1 è l’unità di riempimento 5, mentre nella forma di realizzazione di figura 8 è il forno 2.

La giostra 13 e le stelle di distribuzione 12, 12’ sono supportate su un telaio 14 munito di piedini 14a e sono racchiuse in una struttura di contenimento 15 al cui interno è mantenuta un’atmosfera controllata, tipicamente mediante una sovrappressione di aria sterile.

La struttura di contenimento 15 è configurata per permettere sia l’ispezione visiva di funzionamento, ad esempio tramite opportuni LED segnaletici su ciascun organo di disinfezione (8), che un’adeguata protezione all’operatore dalle radiazioni ionizzanti utilizzate per la disinfezione. La struttura di contenimento 15 comprende tipicamente pareti laterali 15a ed un tetto 15b.

L’unità di disinfezione 6 comprende inoltre mezzi di ventilazione 16, a valle dei quali sono posti un dispositivo di deumidificazione 17 ed un filtro sterile 18, in modo da immettere all’interno della struttura di contenimento 15 aria secca e sterile. Preferibilmente, l’aria immessa sarà aria pre-raffreddata. I mezzi di ventilazione 16, il dispositivo di deumidificazione 17 ed il filtro sterile 18 sono posti ad esempio sul tetto della struttura di contenimento 15.

Con riferimento alle figure 4-7, gli organi di disinfezione 8 comprendono un corpo tubolare 19 che si sviluppa lungo un asse X-X e che ha preferibilmente un diametro omogeneo inferiore all’apertura del collo del contenitore C o della preforma P, in modo da potersi inserire senza interferenza all’interno di esso.

Il corpo tubolare 19 è configurato per lo scorrimento al suo interno di un fluido refrigerante, preferibilmente acqua refrigerata.

Il corpo tubolare 19 ha una porzione prossimale 19a ed una porzione distale 19b, quest’ultima essendo configurata per inserirsi nel contenitore C o nella preforma P attraverso l’apertura del collo. La porzione prossimale 19a è aperta in corrispondenza della sua estremità prossimale 23a, mentre la porzione distale 19b è chiusa in corrispondenza della sua estremità distale 23b.

La porzione distale 19b del corpo tubolare 19 comprende sulla sua superficie esterna una pluralità di elementi di disinfezione 20 a radiazione UV. Gli elementi di disinfezione 20 ricoprono preferibilmente sia la parte cilindrica della porzione distale 19b che la superficie (preferibilmente emisferica) dell’estremità distale 23b.

Gli elementi di disinfezione 20 sono preferibilmente LED a radiazione UV-C, caratterizzati da uno spettro di emissione ristretto nel campo 200-290 nm, con lunghezze d’onda di picco preferibilmente di 265 nm e/o 275 nm. Queste caratteristiche assicurano di ottenere il massimo effetto germicida, minimizzando nello stesso tempo la dispersione energetica a lunghezze d’onda inefficaci per tale trattamento.

Il corpo tubolare 19 comprende anche un’apertura 26 posta sulla superficie cilindrica della porzione prossimale 19a, in prossimità dell’estremità prossimale 23a.

Sul corpo tubolare 19 è disposta inoltre una rotella di conduzione 21, destinata ad interagire con una camma 33 (visibile in figura 3) per il sollevamento (organo 8 non inserito all’interno del contenitore C o della preforma P) e l’abbassamento (organo 8 inserito all’interno del contenitore C o della preforma P) degli organi di disinfezione 8 durante le fasi operative della macchina.

Il corpo tubolare 19 ospita al suo interno un cannello 22 che si sviluppa lungo l’asse X-X tra un’estremità prossimale 22a ed un’estremità distale 22b.

L’estremità prossimale 22a del cannello 22 protrude esteriormente rispetto all’estremità prossimale 23a del corpo tubolare 19 e termina con un’apertura 24. Una seconda apertura 25 è posta in prossimità dell’estremità distale 22b del cannello 22, preferibilmente sulla sua porzione cilindrica contigua a detta estremità 22b.

L’estremità prossimale 22a del cannello 22 comprende inoltre mezzi di connessione 28 ad una tubatura (non mostrata).

Il diametro esterno del cannello 22 è inferiore del lume interno del corpo tubolare 19, in modo da lasciare un’intercapedine 27 tra le rispettive superfici contrapposte. Per la medesima ragione, il cannello 22 ha un’estensione lungo l’asse X-X minore di quella del corpo tubolare 19, così da creare uno spazio 27’ tra le rispettive estremità distali 22b, 23b.

L’apertura 26 del corpo tubolare 19 è configurata per l’immissione di detto fluido refrigerante, tipicamente acqua refrigerata, che circolerà nell’intercapedine anulare 27 e nello spazio 27’ tra il cannello 22 e la superficie interna del corpo tubolare 19, come mostrato in figura 5, ed entrerà quindi nel cannello 22 attraverso l’apertura 25, per poi fuoriuscire dall’apertura 24 e, tramite detta tubatura, venire raccolta da un collettore di ritorno 31.

Tutti i cannelli 22 dell’unità di disinfezione 6 sono collegati, tramite relativi mezzi di fissaggio 28 ed opportuna tubatura, al collettore di ritorno 31 (figura 3) del fluido refrigerante.

Il cannello 22 comprende lungo la sua superficie esterna una pluralità di costolature 29. Le costolature 29 hanno preferibilmente forma di alette arcuate disposte lungo una circonferenza del cannello 22 a formare una corona 30. Una pluralità di corone 30 è disposta, preferibilmente ad intervalli regolari, lungo l’asse X-X sulla superficie del cannello 22.

Le costolature 29 provocano un’adeguata turbolenza e rimescolamento del fluido refrigerante, che favorisce lo scambio termico con la superficie del corpo tubolare 19, in modo da asportare efficacemente il calore generato dagli elementi di disinfezione 20.

In forme di realizzazione preferite, il liquido di raffreddamento proviene dal circuito di raffreddamento già disponibile nella unità di soffiatura 4.

L’unità di disinfezione 6 comprende inoltre un collettore elettrico 32 che distribuisce l’energia elettrica ai LED degli organi di disinfezione 8.

I vantaggi dell’invenzione sono facilmente deducibili da quanto sopra descritto ed in particolare riguardano il fatto che gli elementi di disinfezione sono in grado di emettere esclusivamente radiazione germicida (spettro ristretto), operano a bassa potenza e sono ecologicamente accettabili, con comprendendo vapori di mercurio.

In particolare, la forma di realizzazione di figura 1 presenta i seguenti vantaggi:

- effettua la sterilizzazione nelle immediate vicinanze della macchina riempitrice, permettendo un controllo sull’eccessiva contaminazione e quindi garantendo al sistema una buona affidabilità del processo complessivo, eliminando il rischio di contaminazioni successive alla sterilizzazione;

- effettua la sterilizzazione con radiazioni UV-C sulla superficie interna della bottiglia, dopo che questa è stata ottenuta per stiro-soffiaggio da una preforma P, il che risulta in una diminuzione di dieci volte della contaminazione per unità di superficie rispetto alla preforma, con riduzione di pari fattore della potenza radiante necessaria per la sterilizzazione;

- l’aria sterile ed essiccata immessa nell’unità di disinfezione 6 rende meno resistenti i microorganismi;

- il preriscaldamento della preforma P ed il flusso di aria secca ad alta pressione utilizzati nelle fasi precedenti favoriscono la sterilizzazione delle bottiglie.

La forma di realizzazione di figura 8, in cui l’unità di disinfezione 6 è posto a monte del forno 2, presenta il vantaggio di essere un sistema molto più compatto ed economico, in quanto il passo delle preforme è di circa 45 mm, anziché circa 120 mm previsti per le bottiglie.

E’ evidente che sono state descritte solo alcune forme particolari di realizzazione della presente invenzione, cui l’esperto dell’arte sarà in grado di apportare tutte quelle modifiche necessarie per il suo adattamento a particolari applicazioni, senza peraltro discostarsi dall’ambito di protezione della presente invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI l. Unità di disinfezione (6) di contenitori (C) o preforme (P), caratterizzata dal fatto di comprendere una giostra (13) su cui è supportata una pluralità di organi di disinfezione (8), mobili tra una posizione rialzata ed una posizione ribassata, in cui detta posizione ribassata è configurata in modo da permettere agli organi di disinfezione (8) di introdursi all’interno di detti contenitori (C) o preforme (P) da disinfettare, in cui ognuno di detti organi di disinfezione (8) comprende una pluralità di elementi di disinfezione (20) emettitori di radiazione UV-C.
2. Unità di disinfezione (6) secondo la rivendicazione 1, comprendente una struttura di contenimento (15) al cui interno è mantenuta un’atmosfera controllata, preferibilmente mediante una sovrappressione di aria sterile.
3. Unità di disinfezione (6) secondo la rivendicazione 2, comprendente mezzi di ventilazione (16), a valle dei quali sono posti un dispositivo di deumidificazione (17) ed un filtro sterile (18), in modo da immettere all’interno della struttura di contenimento (15) aria secca e sterile, preferibilmente aria secca sterile preraffreddata.
4. Unità di disinfezione (6) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui gli organi di disinfezione (8) comprendono un corpo tubolare (19) che si sviluppa lungo un asse (X-X), il corpo tubolare (19) comprendendo una porzione prossimale (19a) ed una porzione distale (19b), la porzione distale (19b) essendo configurata per inserirsi nel contenitore (C) o nella preforma (P), in cui la porzione prossimale (19a) è aperta in corrispondenza della sua estremità prossimale (23a), mentre la porzione distale (19b) è chiusa in corrispondenza della sua estremità distale (23b).
5. Unità di disinfezione (6) secondo la rivendicazione 4, in cui gli elementi di disinfezione (20) rivestono tutta o parte della porzione distale (19b) del corpo tubolare (19).
6. Unità di disinfezione (6) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui gli elementi di disinfezione (20) sono LED a radiazione UV-C, caratterizzati da uno spettro di emissione ristretto nel campo 200-290 nm, con lunghezze d’onda di picco preferibilmente di 265 nme/o 275 nm.
7. Unità di disinfezione (6) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui il corpo tubolare (19) è configurato per lo scorrimento al suo interno di un fluido refrigerante, preferibilmente acqua refrigerata.
8. Unità di disinfezione (6) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui - il corpo tubolare (19) comprende un’apertura (26) posta sulla superficie cilindrica della porzione prossimale (19a), in prossimità dell’estremità prossimale (23a) ed ospita al suo interno un cannello (22) che si sviluppa lungo l’asse (X-X) tra un’estremità prossimale (22a) ed un’estremità distale (22b), in cui - l’estremità prossimale (22a) del cannello (22) termina con una prima apertura (24), una seconda apertura (25) essendo posta in prossimità dell’estremità distale (22b) del cannello (22), preferibilmente sulla sua porzione cilindrica contigua a detta estremità (22b), ed in cui - il diametro esterno del cannello (22) è inferiore al diametro del lume interno del corpo tubolare (19), in modo da creare un’intercapedine (27) tra le rispettive superfici contrapposte, ed in cui - il cannello (22) ha un’estensione lungo l’asse (X-X) minore di quella del corpo tubolare (19), così da creare uno spazio (27’) tra le rispettive estremità distali (22b, 23b), detta intercapedine (27) e detto spazio (27’) essendo configurati per il passaggio di detto fluido refrigerante.
9. Unità di disinfezione (6) secondo la rivendicazione 8, in cui il cannello (22) comprende lungo la sua superficie esterna una pluralità di costolature (29), in cui le costolature (29) hanno preferibilmente forma di alette arcuate disposte lungo una circonferenza del cannello (22) a formare una corona (30), una pluralità di corone (30) essendo disposta, preferibilmente ad intervalli regolari, lungo l’asse (X-X) sulla superficie del cannello (22).
10. Impianto di soffiatura e riempimento di contenitori (1, 101), comprendente un forno (2) di riscaldamento di preforme (P) in ingresso nell’impianto tramite opportuni mezzi di movimentazione (3), un’unità di soffiatura o stiro-soffiatura (4) posta a valle del forno (2) ed un’unità di riempimento (5) con un prodotto di riempimento, posta a valle dell’unità di soffiatura (4), detto impianto comprendendo detta unità di disinfezione (6), in cui detta unità di disinfezione (6) è posta: - a monte del forno (2) per la sterilizzazione delle preforme (P), oppure - tra l’unità di soffiatura o stiro-soffiatura (4) e l’unità di riempimento (5) per la sterilizzazione dei contenitori (C).