IT9084969A1 - Impianto automatico di microfiltrazione di liquidi in particolare di vini - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"IMPIANTO AUTOMATICO DI MICROFILTRAZIONE DI LIQUIDI, IN PARTICOLARE DI VINI"
CAMPO DI APPLICAZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un impianto automatico di microfiltrazione di liquidi.
Più particolarmente, la presente invenzione si riferisce ad un impianto di microfiltrazione a membrana di liquidi, in particolare di vini, in cui tutte le fasi operative del processo di filtrazione vengano costantemente mantenute sotto controllo ed in cui differenti condizioni operative possano venire impostate direttamente da un operatore ed automaticamente eseguite.
L'invenzione trova principale applicazionee nell'ambito dell'industria enologica.
STATO DELLA TECNICA
I processi di microfiltrazione a membrana di liquidi sono noti nella tecnica.
Tali processi prevedono l'utilizzo di sistemi di filtrazione submicronica basati sull'impiego di membrane semipermeabili costituite da permeatori selettivi costituenti il mezzo di separazione tra due specie chimiche. Detti permeatori selettivi sono generalmente costituiti da film polimerici sottili con un elevatissimo rapporto superficie/spessore, la separazione tra le specie chimiche avvenendo grazie alle proprietà di trasporto selettivo, cioè alle differenti velocità di trasporto del film stessi, la forza di spinta per attivare e mantenere il processo può essere rappresentata da una pressione meccanicamente impressa (ciò che rappresenta il caso più frequente), oppure da un gradiente di concentrazione, di potenziale elettrico o di temperatura.
A titolo esemplificativo, tali processi vengono generalmente messi in opera nell'ambito dell'industria enologica per mezzo di impianti di microfiltrazione disposti a monte di macchine imbottigliatrici oppure infustatrici di vino.
Altre applicazioni di questi tipi di processo sono previste nell'ambito della produzione di acqua potabile ed industriale, filtrazione di soluzioni torbide, filtrazione sterile di aceto, mosto, birra, rimozione di particolari virus e batteri da soluzioni farmaceutiche, filtrazione sterile di soluzioni endovenose.
Gli impianti noti di microfiltrazione possono essere dotati di una o più sezioni filtranti; generalmente, ognuna delle sezioni filtranti possiede caratteristiche di filtrazione differenti dalle altre, e ciò per poter eseguire fasi di lavoro differenti, oppure avvenenti in successione, del processo di filtrazione.
A titolo esemplificativo, si può notare che, in campo enologico, il processo di filtrazione di un vino rosso giovane ha caratteristiche fasi di lavorazione differenti da quelle necessarie per un vino rosso invecchiato ed ancora differenti sono le fasi di lavorazione necessarie per un vino bianco.
Allo scopo di deviare il flusso di prodotto da filtrare verso specifiche sezioni di filtrazione, gli impianti noti sono provvisti di valvole azionate manualmente e che debbono essere rispettivamente aperte o chiuse da un operatore esperto secondo particolari sequenze operative tipiche del processo da eseguire per un determinato prodotto.
Ciò è causa di inconvenienti e svantaggi, in quanto richiede una alto grado di conoscenza del processo di filtrazione per ogni prodotto da parte dell'operatore, che è sempre in ogni caso suscettibile di commettere errori dovuti anche alla ripetitività delle operazioni manuali da svolgere.
A ciò si aggiunge il' fatto che l'impianto di microfiltrazione deve essere continuamente lavato e sterilizzato, e le membrane filtranti rigenerate; per garantire una buona esecuzione del processo di filtrazione, le membrane stesse debbono essere costantemente mantenute sotto controllo tramite opportuni sensori allo scopo di rilevarne eventuali rotture o intasamenti.
Per eseguire lavaggio e sterilizzazione dell'impianto la tecnica nota propone ancora dispositivi ad azionamento manuale del tipo valvole o saracinesche, che sono disposti nello stesso raggio di azione delle valvole controllanti lo svolgimento del processo e che pertanto rendono ancora più difficoltoso per l'operatore un azionamento privo di errori dell'impianto stesso.
Il fatto infine di dover azionare manualmente l'impianto comporta l'ulteriore svantaggio di dover prevedere un operatore fisso in prossimità dell'impianto stesso, il quale è generalmente disposto in ambienti rumorosi e non sempre privi di pericoli.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
Lo scopo principale della presente invenzione è quello di ovviare agli inconvenienti e svantaggi tipici della tecnica nota, e di fornire quindi un impianto di microfiltrazione automatizzato, in cui tutte le fasi lavorative del processo di microfiltrazione da eseguire per qualsiasi tipo di liquido vengano controllate ed automaticamente eseguite, senza intervento umano.
Ciò è ottenuto per mezzo di un impianto automatico avente le caratteristiche descritte alla rivendicazione principale .
Le rivendicazioni dipendenti delineano forme di realizzazione particolarmente vantaggiose dell'invenzione .
L'impianto di raicrofiltrazione di liquidi secondo la presente invenzione è provvisto di una serie di dispositivi deviatori di flusso liquido il cui funzionamento è controllabile elettricamente.
Tutte le fasi del processo di microfiltrazione, nonché le fasi di lavaggio, sterilizzazione e rigenerazione membrane vengono eseguite in modo automatico a partire da un dispositivo di inserimento parametri e visualizzazione, quale un elaboratore elettronico, che provvede a controllare l'esecuzione automatica delle fasi di lavorazione predeterminate a seconda delle caratteristiche del prodotto da filtrare, nonché al lavaggio ed alla sterilizzazione dell'impianto.
ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno evidenti alla lettura della decrizione seguente, di una forma di realizzazione dell'invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio della figura illustrata nella tavola allegata, che illustra uno schema di impianto di microfiltrazione.
ESPOSIZIONE DELL'INVENZIONE
Nella figura, il numero di riferimento 10 indica, generalmente, un impianto per la microfiltrazione di vino .
L'impianto 10 comprende tre sezioni di filtrazione, rispettivamente 11, 12 e 13, di cui la sezione 11 funge da sezione di pre-filtrazione e le sezioni 12 e 13 da sezioni di microfiltrazione; le membrane contenute nella sezione 13 hanno generalmente pori di diametro inferiore a quelli delle membrane appartenenti alla sezione 12.
L'impianto 10 comprende inoltre una condotta A di adduzione liquido da filtrare ed una condotta B di emissione prodotto filtrato, nonché una serie di valvole pneumatiche 14, 15, 16, 17, 18, 19 e 20 di blocco e deviazione liquido.
Più particolarmente, la valvola 14 controlla l'adduzione di liquido nell'impianto, mentre le coppie di valvole 15-16, 17-18 e 19-20 sono rispettivamente disposte in ingresso ed in uscita delle sezioni filtranti 11, 12 e 13.
Ciascuna sezione filtrante è inoltre dotata di una condotta di by-pass, controllata da rispettive valvole pneumatiche 21, 22, 23, di cui la valvola 21 controlla il by-pass della sezione 11, la valvola 22 quello della sezione 12 e la valvola 23 quello della sezione 13.
Ancora, l'impianto 10 dispone di una serie di condotte di scarico C-H, controllate da rispettive valvole pneumatiche 24-29, poste sostanzialmente in ingresso ed in uscita di ciascuna sezione filtrante.
Ciascuna delle sezioni filtranti 11, 12 e · 13 è inoltre provvista di una rispettiva condotta di sfiato J, K, L, comandata da un'elettrovalvola 30, 31, 32.
Trasduttori differenziali 33-38 sono presenti rispettivamente in ingressso ed in uscita di ciascuna delle sezioni filtranti 11, 12, 13, e svolgono l’importante compito di fornire informazioni riguardanti lo stato delle membrane contenute nelle dette sezioni.
I componenti dell'impianto 10 finora descritti costituiscono elementi essenziali per la messa in opera del processo di microfiltrazione propriamente detto.
L'impianto comprende tuttavia ancora elementi atti a porre in essere il lavaggio e la sanitizzazione di tutte le condotte.
Allo scopo, una condotta M, di adduzione acqua, è disposta in parallelo alla condotta principale A, ed è controllata da una valvola pneumatica 39, ed un'ulteriore condotta N, alla quale è collegata una pompa dosimetrica 40, è pure disposta in parallelo alla condotta principale A ed è controllata da una valvola pneumatica 41 .
Tale pompa dosimetrica 40 provvede all'iniezione nell'impianto di specifiche soluzioni chimiche atte ad effettuare, in dosi predeterminate, la conservazione e la sanitizzazione delle sezioni filtranti.
L'impianto dispone infine di un dispositivo di controllo pressione, costituito da una condotta P di adduzione aria e collegata, tramite opportune elettrovalvole 42, 43, 44, a ciascuna sezione filtrante II, 12, 13.
Completa l'impianto 10 un dispositivo 45 di misurazione flusso di filtrato, disposto in prossimità della condotta di uscita B.
Conformemente all 'invènzione , un elaboratore elettronico controlla tutte le fasi del processo di filtrazione .
Le varie fasi di lavoro impostabili sull'elaboratore, che provvede all'esecuzione automatica delle stesse, sono le seguenti:
1. posizione di attesa (tutti gli utilizzatori spenti); 2. scarico sanitizzante dalla sezione 11;
3. scarico sanitizzante dalle sezioni 11, 12;
4. scarico sanitizzante dalle sezioni 11, 12, 13;
, 5. risciacquo sezione 11;
6. risciacquo sezioni 11, 12;
7. risciacquo sezioni 11, 12, 13;
8. sterilizzazione sezione 11;
9. sterilizzazione sezioni 11, 12;
10. sterilizzazione sezioni 11, 12, 13;
11. scarico sezione 11;
12. scarico sezioni 11, 12;
13. scarico sezioni 11, 12, 13;
14. controllo membrane sezione 12-caricamento in press.; 15. controllo membrane sezione 12-controllo temporale; 16. controllo membrane sezione 13-caricamento in press.; 17. controllo membrane sezione 13-controllo temporale; 18. pre-£iltrazione liquido nella sezione 11;
19. pre- e microfiltrazione nelle sezioni 11, 12;
20. pre- e microfiltrazione nelle sezioni 11, 12, 13; 21. microfiltrazione con sezioni 12, 13;
22. scarico prodotto sezione 11;
23. scarico prodotto sezioni 11, 12;
24. scarico prodotto sezioni 11, 12, 13;
25. lavaggio sezione 11;
26. lavaggio sezioni 11, 12;
27. lavaggio sezioni 11, 12, 13;
28. lavaggio riempitrice;
29. scarico totale;
30. sanitizzazione .
Come sopra riportato, a ciascuna delle fasi citate di lavorazione corrisponde una sequenza di comandi impartiti dall'elaboratore ed eseguiti dai vari componenti.
A titolo esemplificativo, viene di seguito fornito una esempio pratico di messa in opera del processo di microfiltrazione in campo enologico.
ESEMPIO
Confezionamento vini rossi invecchiati
Questa lavorazione prevede il solo utilizzo della sezione di pre-filtrazione 11; verranno in tal caso impostate sulla tastiera dell’elaboratore le seguenti fasi tra quelle sopra riportate: 1, 2, 5, 8, 11, 18, 22, 25, 28, 29, 30.
Si può quindi notare chei
la fase 2 comporta l'apertura delle valvole 15, 16, 22, 23, 24, 25 e 42;
la fase 5 comporta l'apertura delle valvole 39, 15, 25, 21, 22 e 23, l'apertura per un tempo determinato dell'elettrovalvola 30 e la sua susseguente chiusura;
la fase 8 comporta l'apertura delle valvole 39, 15, 16, 22, 23, l'apertura per un tempo predeterminato dell'elettrovalvola 30 e la sua susseguente chiusura;
la fase 11 comporta l'apertura delle valvole 15, 21 22, 23, 24, 25 e l'apertura dell'elettrovalvola 30;
la fase 18 comporta l'apertura delle valvole 14, 15, 16, 22 e 23, e l'apertura dell'elettrovalvola 30 per un tempo predeterminato;
la fase 22 comporta l'apertura delle valvole 15, 16, 22, 23, 24, 25 e dell'elettrovalvola 30;
la fase 25 comporta l'apertura delle valvole 39, 15, 25 e l'apertura per un tempo predeterminato dell'elettrovalvola 30;
la fase 28 comporta l'apertura delle valvole 39, 21, 22 e 23;
la fase 29 comporta l'apertura delle valvole 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 e delle elettrovalvole 30, 31, 32;
la fase 30 comporta l'apertura delle valvole 39, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 e 23; si eccita inoltre la pompa 40 e si aprono, per un tempo determinato, le elettrovalvole 30, 31, 32.
Come già sottolineato, l'esempio di realizzazione pratica riguarda un processo in cui si utilizza solamente la sezione di prefiltrazione 11.
In altri processi di microfiltrazione vengono utilizzate anche le sezioni 11 e 12, come ad esempio per la confezione di vini rossi giovani oppure di vini bianchi, queste operazioni comportanti la contemporanea apertura di numerose valvole per ciascuna fase.
Gli schemi di apertura di dette valvole non vengono di seguito descritti poiché facilmente deducibili dallo schema generale illustrato nella figura allegata.
La gestione automatica tramite elaboratore dell'impianto di microfiltrazione comporta numerosi vantaggi rispetto alla gestione manuale nota.
Tra questi vantaggi possono essere rispettivamente elencati:
maggiore affidabilità dell'impianto, in quanto le sequenze di fasi lavorative da effettuarsi vengono eseguite automaticamente, senza possibilità di errore;
possibilità di gestione remota dell'impianto, mediante comandi impartiti da una centrale operativa posta a distanza;
possibilità di gestione contemporanea, a partire da un'unica centrale operativa, di una pluralità di impianti oppure di differenti linee di produzione poste in parallelo;
possibilità di monitoraggio continuo, anche a distanza e su supporto cartaceo, dell'esecuzione delle varie fasi lavorative, con rilevazione istantanea di eventuali anomalie di processo; possibilità di effettuare in modo totalmente automatico rilevazioni relative a parametri di processo, ad esempio tramite l'inserimento nell'impianto di sensori di temperatura oppure di torbidità oppure dì quantità istantanea o cumulativa di lìquido attraversante le membrane microporose;
possibilità dì recupero automatico del prodotto che resta nel volume morto dell'impianto; tenendo conto della quantità e del valore del liquido, è questa un'operazione estremamente vantaggiosa sia dal punto di vista economico, che da quello ecologico, poiché vengono ridotti in modo sostanziale gli scarichi inquinanti.
Claims (9)
- RIVENDICAZIONI 1. Impianto (10) automatico di microfiltrazione di liquidi, in particolare di vini, comprendente almeno una condotta (A) di adduzione liquido ed una condotta (B) di emissione liquido, almeno una sezione (11; 12; 13) di filtrazione liquido dotata di almeno una membrana filtrante porosa essendo disposta tra dette almeno una condotta (A) di adduzione e detta almeno una condotta (B) di emissione liquido, comprendente inoltre primi mezzi (33-38) di rilevazione strato membrana, secondi mezzi (M, 39) atti a consentire il lavaggio di dette condotte (A,B) e dì detta almeno una sezione (11; 12; 13) di filtrazione e terzi mezzi (N, 40, 41) atti ad iniettare in dette condotte (A,B) elementi chimici di rigenerazione e conservazione per detta almeno una membrana filtrante porosa, comprendente inoltre quarti mezzi (C-H, 24-29) di scarico liquido contenuto in detto impianto (10), caratterizzato dal fatto che esso comprende, a monte ed a valle di detta almeno una sezione (11; 12; 13) dì filtrazione liquido, quinti mezzi (15, 16; 17, 18; 19, 20) di deviazione e/o bloccaggio flusso liquido comandabìli elettricamente e/o pneumaticamente, dal fatto che detti quarti mezzi (24-29) di scarico ,lìquido sono comandabili elettricamente e/o pneumaticamente, dal fatto che detti terzi mezzi (40, 41) dì iniezione elementi chimici sono comandabili elettricamente e/o pneumaticamente, dal fatto che detti secondi mezzi (39) di lavaggio sono comandabili elettricamente e/o pneumaticamente, dal fatto che detti primi mezzi (33-38) di rilevazione stato membrana sono costituiti da trasduttori differenziali di pressione emettenti segnali elettrici e dal fatto che detto impianto (10) comprende inoltre sesti mezzi di memorizzazione ed elaborazione dati, detti sesti mezzi essendo atti ad emettere segnali elettrici suscettibili rispettivamente di attivare o disattivare, secondo sequenze predeterminate, detti primi (33-38), secondi (39), terzi (40, 41), quarti (24-29), e quinti (15-20) mezzi.
- 2. Impianto (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che esso comprènde almeno una condotta di by-pass di detta almeno una sezione (11; 12; 13), detta condotta di by-pass presentante settimi mezzi (21-23) di deviazione e/o bloccaggio flusso di liquido, detti settimi mezzi (21-23) essendo coraandabili elettricamente e/o pneumaticamente.
- 3. Impianto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso comprende almeno una condotta (P) di immissione aria sotto pressione in detta almeno una sezione (11; 12; 13) di filtrazione, detta condotta (P) presentante ottavi mezzi (42-44) di deviazione e/o bloccaggio flusso aria compressa comandabili elettricamente.
- 4. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta almeno una sezione (11; 12; 13) filtrante comprende inoltre noni mezzi (30-32) di sfiato comandabili elettricamente.
- 5. Impianto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che esso comprende inoltre dispositivi di misurazione pressione istantanea e/o cumulativa liquido e/o dispositivi di misurazione portata liquido e/o dispositivi di misurazione temperatura liquido e/o dispositivi di misurazione torbidità liquido, detti dispositivi essendo comandabili e controllabili elettricamente.
- 6. Impianto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti secondi (39) mezzi e/o detti terzi (41) mezzi e/o detti quarti (24-29) mezzi e/o detti quinti (15-20) mezzi e/o detti settimi (21-23) mezzi sono costituiti da valvole pneumatiche.
- 7. Impianto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti ottavi (42-44) mezzi e/o detti noni (30-32) mezzi sono costituiti da elettrovalvole.
- 8. Impianto (10) secondo una delle rivendicazzioni prece denti, caratterizzato dal fatto che detti terzi mezzi (40, 41) comprendono inoltre una pompa dosimetrica (40).
- 9. Impianto (10) secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti sesti mezzi sono costituiti da un elaboratore elettronico dotato di una tastiera di inserimento dati, di un dispositivo di visualizzazione dati e/o di un dispositivo di stampa dati, nonché di mezzi di memoria contenenti macrosequenze predeterminate di comandi da impartire e/o di rilevazioni da effettuare a detti primi e/o secondi e/o terzi e/o quarti e/o quinti e/o settimi e/o ottavi e/o noni mezzi .
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