ITTO20120751A1

ITTO20120751A1 - Sistema e metodo di controllo di temperatura in una macchina di trattamento in temperatura di contenitori per prodotti alimentari

Info

Publication number: ITTO20120751A1
Application number: IT000751A
Authority: IT
Inventors: Andrea Solfa
Original assignee: Sidel Spa Con Socio Unico
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2014-03-01
Also published as: EP2702879A1; ES2539693T3; EP2702879B1; US9095638B2; US20140065014A1

Description

DESCRIZIONE

“SISTEMA E METODO DI CONTROLLO DI TEMPERATURA IN UNA MACCHINA DI TRATTAMENTO IN TEMPERATURA DI CONTENITORI PER PRODOTTI ALIMENTARI”

La presente convenzione è relativa ad un sistema e ad un metodo di controllo di temperatura in una macchina destinata in generale al trattamento in temperatura di contenitori progettati per contenere prodotti alimentari; in particolare la discussione che segue farà esplicito riferimento, senza che ciò comporti una perdita di generalità, al controllo della temperatura di raffreddamento in una macchina di pastorizzazione (o pastorizzatore) a tunnel per pastorizzare prodotti alimentari confezionati.

Come è noto, in un pastorizzatore a tunnel, i prodotti alimentari da pastorizzare, confezionati in bottiglie, lattine o altri contenitori, sono alimentati con un convogliatore lungo un percorso di movimento in avanti, che è normalmente diviso in tre zone di trattamento principali: una zona di riscaldamento in cui la temperatura del prodotto è aumentata in modo graduale; una zona di trattamento termico in cui la temperatura del prodotto è portata e mantenuta ad una temperatura di pastorizzazione per un intervallo di tempo desiderato; e una zona di raffreddamento in cui la temperatura del prodotto è abbassata in modo graduale fino ad una temperatura di uscita desiderata.

Al termine del trattamento in temperatura (ossia all'uscita dal pastorizzatore) è necessario che i prodotti alimentari siano stati mantenuti al di sopra di una temperatura predeterminata per almeno un periodo predeterminato, in modo tale che abbiano accumulato almeno una quantità predeterminata di unità di pastorizzazione (PU). In questo modo è possibile garantire una pastorizzazione efficace del prodotto trattato.

Ogni zona di trattamento è a sua volta divisa in una pluralità di sotto-zone, ciascuna delle quali è azionabile e controllabile indipendentemente dalle altre. I prodotti, in ciascuna sotto-zona, sono trattati iniettando su di essi un flusso di un fluido ad una predeterminata temperatura desiderata.

Normalmente il fluido è un liquido, ad esempio acqua, che viene iniettato, spruzzato, o applicato in qualsiasi modo equivalente sui prodotti, sebbene possano anche essere usati altri fluidi, ad esempio un gas come l'aria.

In particolare, ogni sotto-zona comprende un'unità di spruzzatura posizionata al di sopra del percorso di movimento in avanti dei prodotti, e, in una soluzione possibile, almeno un serbatoio di raccolta posizionato al di sotto dello stesso percorso di movimento in avanti, per la raccolta del liquido spruzzato dell'unità di spruzzatura, una volta bagnati i prodotti.

Secondo una soluzione nota, il liquido di trattamento alimentato alle unità di spruzzatura delle diverse sotto-zone è raccolto, almeno in parte, dai serbatoi di raccolta.

In particolare, viene implementato un processo di ricircolo, in base al quale il liquido alimentato alle unità di spruzzatura delle sotto-zone di riscaldamento è raccolto dai serbatoi delle sottozone di raffreddamento, mentre il liquido alimentato ai mezzi di spruzzatura delle sotto-zone di raffreddamento è raccolto dai serbatoi delle sottozone di riscaldamento. In questo modo è possibile ottenere un effettivo risparmio di energia, grazie al fatto che il calore trasferito al liquido di trattamento dai prodotti nelle zone di raffreddamento può essere usato per riscaldare i prodotti nelle zone di riscaldamento, mentre il liquido di trattamento raffreddato raccolto nelle zone di riscaldamento può essere usato per raffreddare i prodotti nelle zone di raffreddamento. Inoltre, nella zona di trattamento termico, il liquido alimentato ai mezzi di spruzzatura di ciascuna sotto-zona è normalmente raccolto direttamente dal serbatoio di raccolta di tale sotto-zona.

Sono anche previsti opportuni elementi di controllo della temperatura, per mantenere il liquido di trattamento alle temperature desiderate nelle diverse zone e sotto-zone del pastorizzatore (riscaldando o raffreddando lo stesso liquido di trattamento), ad esempio includenti scambiatori di calore e/o scambiatori refrigeranti con un liquido refrigerante (ad esempio l'acqua).

La figura 1 mostra un grafico, con il tempo sull'asse x e la temperatura e le unità di pastorizzazione entrambe sull'asse y, relativo ad un trattamento di pastorizzazione del pastorizzatore precedentemente discusso.

Il grafico si riferisce ad una condizione operativa del sistema in cui ciascun prodotto è alimentato ad una velocità costante.

Il grafico mostra: l'andamento termico di riscaldamento teorico dei prodotti (curva tratteggiata t); la temperatura del liquido di trattamento iniettato sui prodotti (curva continua T); e l'andamento di accumulo delle unità di pastorizzazione dei prodotti (curva continua in neretto PU).

Poiché la velocità del convogliatore è considerata costante, il grafico può anche essere interpretato come una rappresentazione della condizione del sistema in ogni dato momento. In questo caso, l'asse x mostra la posizione di ogni prodotto lungo il percorso di movimento in avanti, mentre l'asse y mostra i valori della temperatura t dei prodotti, la temperatura T del liquido di trattamento e la quantità di unità di pastorizzazione PU accumulata per ogni prodotto in tale posizione specifica.

Di conseguenza, la figura 1 mostra anche la zona di riscaldamento A, la zona di trattamento termico B e la zona di raffreddamento C. A titolo esemplificativo, ogni zona è illustrata divisa in quattro sotto-zone, con la direzione del movimento in avanti del prodotto che va da sinistra a destra, come illustrato dalla freccia.

Come spiegato in precedenza, i diversi elementi di controllo della temperatura lungo il percorso dei prodotti sono controllabili in modo tale che la temperatura del liquido di trattamento in ciascuna zona e sotto-zona sia mantenuta ad un livello desiderato, in base alle condizioni specifiche per il prodotto trattato, per garantire che i prodotti siano trattati ad una temperatura appropriata.

In particolare, in molte applicazioni, per garantire la qualità finale del prodotto trattato, è necessario che la temperatura di uscita dei prodotti al termine del trattamento sia mantenuta in un intervallo desiderato, ed è necessaria un'azione di controllo affinché la temperatura di uscita non sia superiore ad una soglia di temperatura di uscita superiore, né inferiore ad una soglia di temperatura di uscita inferiore.

In una soluzione nota, il controllo della temperatura di uscita è ottenuto regolando la temperatura del liquido di trattamento iniettato sui prodotti nelle diverse sotto-zone della zona di raffreddamento del pastorizzatore. In particolare, per ciascuna sotto-zona della zona di raffreddamento, le azioni di controllo sugli elementi di controllo della temperatura sono tali per cui la temperatura del fluido di trattamento viene mantenuta al di sotto di un rispettivo valore limite superiore.

A titolo esemplificativo, nel pastorizzatore di prodotti di birra, il valore limite superiore della temperatura del liquido di trattamento nella prima sotto-zona della zona di raffreddamento può essere impostata a 52°C; il valore limite superiore della temperatura del liquido di trattamento nell'ultima sotto-zona della zona di raffreddamento può essere invece impostato a 29°C, per garantire un intervallo desiderato della temperatura di uscita dei prodotti, ad esempio compreso tra 28°C e 33°C.

La Richiedente ha tuttavia rilevato che il summenzionato sistema di controllo noto può avere alcuni svantaggi.

In particolare, esso si basa su una scelta appropriata dei valori limite superiori delle temperature del liquido di trattamento nelle diverse sotto-zone della zona di raffreddamento; questi valori limite superiori sono scelti in base a dati empirici e in base a scelte di ottimizzazione praticate da personale esperto, e di conseguenza sono soggette a errore.

Inoltre, quando il pastorizzatore a tunnel subisce arresti imprevisti del convogliatore o quando il convogliatore in movimento non è carico, o non è completamente caricato con i prodotti, possono insorgere dei problemi. Quando si verifica una di queste condizioni, la gestione delle temperature del fluido nelle diverse zone di trattamento diventa critica, poiché l'effetto rigenerativo termico tra le zone di raffreddamento e le zone di riscaldamento viene ridotto o è assente.

Infatti, quando il convogliatore è arrestato e il movimento in avanti dei prodotti è interrotto, si verifica un generale aumento della temperatura in tutte le zone del pastorizzatore, che può portare all’iniezione superflua del liquido refrigerante nelle zone di raffreddamento (dovuta al superamento delle rispettive temperature limite superiori). Questo non solo rappresenta uno spreco di energia, ma può anche portare ad errori della temperatura di uscita dei prodotti, che può non rientrare nell'intervallo desiderato (essendo a volte inferiore rispetto alla temperatura minima richiesta, ed essendo altre volte superiore alla temperatura massima tollerabile).

Un simile consumo di potenza superfluo può anche verificarsi quando il convogliatore non è caricato con i prodotti, a causa del generale aumento della temperatura associato alla riduzione dell'effetto di ricircolo del calore.

Lo scopo della presente invenzione è pertanto quello di risolvere, almeno in parte, i problemi precedentemente evidenziati, e in particolare di fornire una soluzione per il controllo delle operazioni di raffreddamento, che porti all'ottimizzazione del consumo di energia e alla riduzione di errori e deviazioni nella temperatura di uscita dei prodotti trattati.

Secondo la presente invenzione sono previsti un sistema e un metodo di controllo della temperatura in una macchina per il trattamento in temperatura di contenitori per prodotti alimentari, così come definiti nelle rivendicazioni allegate.

Per una migliore comprensione della presente invenzione ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, puramente a titolo di esempio non limitativo, facendo riferimento ai disegni allegati, in cui:

- la figura 1 mostra un grafico di grandezze associate ad un processo di pastorizzazione;

- la figura 2 mostra una rappresentazione schematica della configurazione di una macchina di pastorizzazione, in cui può essere implementato il sistema di controllo secondo l'invenzione; e

- la figura 3 è un diagramma di flusso relativo ad operazioni eseguite dal sistema di controllo secondo un aspetto dell'invenzione.

La figura 2 mostra in modo schematico una macchina di pastorizzazione a tunnel, indicata complessivamente con il numero di riferimento 1, che include un elemento di movimento in avanti 2, formato ad esempio da uno o più nastri trasportatori o qualsiasi altro tipo di convogliatore, per spostare contenitori 3 contenenti prodotti da pastorizzare (ad esempio bottiglie, come illustrato nel disegno) lungo un percorso di movimento in avanti.

La macchina 1 include una zona di riscaldamento 4, una zona di trattamento termico 5 e una zona di raffreddamento 6, posizionate una dopo l'altra lungo il percorso di movimento in avanti, per eseguire la pastorizzazione dei prodotti nei contenitori 3.

Le zone di riscaldamento, trattamento termico e raffreddamento 4, 5, 6 sono inoltre suddivise ciascuna in numerose sotto-zone posizionate una dopo l'altra lungo lo stesso percorso di movimento in avanti; nella forma di realizzazione esemplificativa illustrata in figura 2, la zona di riscaldamento 4 è divisa in quattro sotto-zone 4a-4d; la zona di trattamento termico 5 è divisa in tre rispettive sotto-zone 5a-5c; e la zona di raffreddamento 6 è divisa in quattro rispettive sotto-zone 6a-6d.

Ciascuna delle suddette sotto-zone è dotata di un rispettivo elemento di spruzzatura o iniezione 8 per spruzzare o iniettare un fluido di trattamento 9 (ad esempio acqua) sui contenitori 3 trasportati dall'elemento di movimento in avanti 2 nella stessa sotto-zona, e di un rispettivo elemento di raccolta 10, ad esempio un serbatoio, per raccogliere il fluido di trattamento 9 dopo la sua spruzzatura sui contenitori 3 (ossia dopo lo scambio di calore dello stesso con i contenitori 3). Nella forma di realizzazione illustrata, l'elemento di spruzzatura 8 e l'elemento di raccolta 10 sono posizionati sopra e rispettivamente sotto il percorso di movimento in avanti definito dall'elemento di movimento in avanti 2, in modo tale da sfruttare l'effetto della gravità per il movimento del fluido.

In modo noto, non illustrato in dettaglio, un sistema fluidico 14 è associato a ciascun elemento di spruzzatura 8, per controllare la spruzzatura del fluido di trattamento 9 e la sua alimentazione.

Il sistema fluidico 14 include una pompa 15, ad esempio una pompa centrifuga, accoppiata a un rispettivo elemento di raccolta 10, un condotto fluidico 16 che alimenta l'elemento di spruzzatura 8, ed elementi di regolazione controllabili per regolare la temperatura del fluido di trattamento 9 da spruzzare.

Gli elementi di regolazione possono includere: scambiatori di calore e/o scambiatori refrigeranti 17, che possono ad esempio essere bobine immerse nell'acqua degli elementi di raccolta 10, o un contenitore tubolare, installato all'esterno degli elementi di raccolta 10 e in linea con l'apertura di erogazione di ciascuna pompa 15; una fonte di freddo esterna 18, che può fornire un liquido refrigerante; ed opportune valvole 19 accoppiate al rispettivo condotto fluidico 16.

Nuovamente in modo noto, i sistemi fluidici 14 sono controllati per implementare il ricircolo del fluido di trattamento 9, affinché il fluido di trattamento 9 alimentato agli elementi di spruzzatura 8 delle sotto-zone di riscaldamento 4a-4d sia raccolto dagli elementi di raccolta 10 delle sottozone di raffreddamento 6a-6d, e il fluido di trattamento 9 alimentato agli elementi di spruzzatura 8 delle sotto-zone di raffreddamento 6a-6d sia raccolto dagli elementi di raccolta 10 delle sottozone di riscaldamento 4a-4d, al fine di ottenere un risparmio di energia.

Con un opportuno controllo degli elementi di regolazione è possibile ottenere un'ulteriore regolazione della temperatura, oltre a quella direttamente fornita dal processo di ricircolo.

In un modo non illustrato è possibile accoppiare agli elementi di raccolta 10 elementi filtranti, per impedire che nel fluido di trattamento 9 si infiltrino dei contaminanti.

Inoltre, è possibile prevedere elementi mobili per dirigere il fluido raccolto da un elemento di raccolta 10 verso un altro elemento di raccolta, per fornire ulteriori mezzi per il ricircolo del fluido di trattamento 9, così come descritto ad esempio in EP-A1-2058386.

La macchina di pastorizzazione 1 comprende inoltre un'unità di controllo 20, che include un microprocessore o altro elemento di elaborazione, accoppiato ai sistemi fluidici 14 degli elementi di spruzzatura 8, per controllare il processo di pastorizzazione, e in particolare la temperatura del fluido di trattamento 9 spruzzato da ciascun elemento di spruzzatura 8. L'unità di controllo 20 può essere inclusa in un PC industriale progettato per controllare il funzionamento generale della macchina di pastorizzazione 1.

L'unità di controllo 20 è dotata di una memoria 21, nella quale vengono memorizzate istruzioni, informazioni di configurazione e dati, e riceve segnali di retroazione da sensori accoppiati agli elementi di spruzzatura 8, inclusi sensori di temperatura (non illustrati) per rilevare la temperatura del fluido di trattamento 9 spruzzato dagli stessi elementi di spruzzatura 8.

Secondo un aspetto della presente invenzione, l'unità controllo 20 è anche accoppiata ad un sensore di presenza (o prossimità) 22, disposto all'ingresso della macchina di pastorizzazione 1, all'inizio del percorso di movimento in avanti definito dall'elemento di movimento in avanti 2. Il sensore di presenza 22, che include ad esempio un sensore capacitivo, un sensore induttivo, un sensore IR, un sensore elettromagnetico, o qualsiasi altro elemento di rilevamento noto adatto allo scopo, è configurato per rilevare la presenza dei contenitori 3 che entrano nella macchina di pastorizzazione 1. Le informazioni sulla presenza dei prodotti rilevate dal sensore di presenza 22 sono trasmesse all'unità di controllo 20 che, grazie alle ulteriori informazioni sulla velocità di movimento (normalmente costante) dell'elemento di movimento in avanti 2, è in grado di monitorare la presenza dei contenitori 3 lungo l'intero percorso di movimento in avanti.

L'unità di controllo 20, in qualsiasi momento del funzionamento della macchina di pastorizzazione 1, può conoscere quindi la posizione dei diversi contenitori 3 all'interno della macchina di pastorizzazione 1, in particolare rispetto agli elementi di spruzzatura 8 delle diverse sotto-zone delle zone di riscaldamento, trattamento termico e raffreddamento 4, 5, 6; in altri termini, le informazioni sulla presenza fornite dal sensore di presenza 2 sono monitorate lungo l'intero percorso di movimento in avanti e l’intero ciclo di trattamento subìto dai contenitori 3 all'interno della macchina di pastorizzazione 1.

Secondo un aspetto della presente invenzione, l’unità di controllo 20 è progettata per controllare il raffreddamento dei contenitori 3 all'interno della zona di raffreddamento 6 del processo di pastorizzazione, in base al monitoraggio della temperatura degli stessi contenitori 3, in particolare in base ad una temperatura di uscita prevista che i prodotti avranno al termine del trattamento di pastorizzazione. In altri termini, a differenza dei metodi noti, la presente soluzione prevede il monitoraggio diretto di un parametro (temperatura) dei prodotti o contenitori 3, anziché di parametri della macchina di pastorizzazione 1 (ad esempio la temperatura del fluido di trattamento 9 iniettato dagli elementi di spruzzatura 8).

Il processo di raffreddamento è controllato regolando la temperatura degli elementi di spruzzatura 8 disposti nelle sotto-zone 6a-6d per mezzo degli elementi di regolazione dei rispettivi sistemi fluidici 14.

In particolare, come illustrato in figura 3, l'unità di controllo 20 esegue le seguenti operazioni in modo ciclico (ad esempio ogni due secondi):

- rilevare, fase 25, la presenza dei contenitori 3 in punti selezionati lungo il percorso di movimento in avanti, in base alle informazioni sulla presenza rilevate dal sensore di presenza 22 ed al monitoraggio delle stesse informazioni sulla presenza (ad esempio, i punti selezionati possono essere disposti ciascuno in una rispettiva sotto-zona 6a-6d della zona di raffreddamento 6);

- per ciascun contenitore 3 localizzato, fase 26, predire la temperatura di uscita che lo stesso contenitore avrà all'uscita della macchina di pastorizzazione 1, al termine del percorso di movimento in avanti definito dall'elemento di movimento in avanti 2, ossia al completamento del trattamento di pastorizzazione (di conseguenza la fase di predizione è eseguita solo se, e quando, i prodotti sono effettivamente presenti all'interno della macchina di pastorizzazione 1); e

- se la temperatura di uscita predetta per il contenitore 3 localizzato non soddisfa una condizione desiderata (ad esempio è inferiore ad un valore limite inferiore o superiore ad un valore limite superiore), come verificato nella fase 27, regolare, fase 28, la temperatura del fluido di trattamento 9 spruzzato da uno o più degli elementi di spruzzatura 8 in corrispondenza, e/o a valle, della posizione del contenitore 3 localizzato rispetto al percorso di movimento in avanti.

Per esempio, l'unità di controllo 20 può regolare in modo opportuno la temperatura unicamente per l'elemento di spruzzatura 8 nella sotto-zona 6a-6d della zona di raffreddamento 6 dove è stato localizzato il contenitore 3, oppure regolare la temperatura di alcuni o tutti gli elementi di spruzzatura 8 disposti a valle della posizione del contenitore 3.

Al contrario non viene eseguita nessuna operazione di regolazione, nel caso la temperatura di uscita del prodotto 3 localizzato soddisfi la condizione desiderata (ad esempio essendo compresa tra i valori limite superiore ed inferiore).

L'unità di controllo 20 è in grado di predire la temperatura di uscita dei contenitori 3 localizzati in base al monitoraggio dell'andamento termico seguito dai prodotti durante la parte a monte del percorso di movimento in avanti rispetto alla loro posizione rilevata, e la condizione operativa corrente della macchina di pastorizzazione 1, inclusa la temperatura correntemente impostata per il fluido di trattamento 9 in corrispondenza degli elementi di spruzzatura 8 nella stessa posizione rilevata e a valle della stessa.

Ad esempio, è possibile implementare mediante l'unità di controllo 20 un metodo di predizione della temperatura così come descritto in EP-A1-1972210; a tale riguardo, si noti che EP-A1-1972210 descrive un algoritmo di predizione della temperatura per predire il corretto risultato del trattamento di pastorizzazione nella zona di trattamento termico 5, e in particolare per evitare una pastorizzazione eccessiva, o al contrario, per evitare che i prodotti ricevano un numero insufficiente di PU. La predizione della temperatura all'interno della zona di trattamento termico 5 ha lo scopo di ottenere un numero corretto di PU per i prodotti da pastorizzare; la predizione della temperatura non è né descritta né menzionata per altri scopi di controllo.

Il metodo di predizione della temperatura prevede il monitoraggio dei contenitori 3 in corrispondenza di una pluralità di punti di riferimento distribuiti l'uno dopo l'altro lungo il percorso di movimento in avanti, per seguire il trattamento termico dei prodotti nella macchina di pastorizzazione 1; vantaggiosamente i punti di riferimento possono essere distribuiti in modo regolare lungo l'intero percorso.

In particolare, una pluralità di dati sono rilevati e memorizzati dall'unità di controllo 20 per i contenitori 3 posizionati in ciascun punto di riferimento, tra cui: la temperatura corrente dei contenitori 3 (stimata in base al precedente andamento termico ed al coefficiente termico di scambio con il fluido di trattamento 9 nella posizione corrente); la temperatura del fluido di trattamento 9 iniettato nella posizione corrente; il tempo trascorso dall'ingresso nel tunnel di pastorizzazione; qualsiasi periodo di sosta nella posizione corrente; la velocità di alimentazione dell'elemento di movimento in avanti 2; le unità di pastorizzazione accumulate fino al momento corrente (calcolate in base all'andamento termico del prodotto).

Per calcolare la temperatura dei prodotti e delle unità di pastorizzazione accumulate si utilizzano dati sperimentali e formule empiriche. Ad esempio, nel caso della pastorizzazione della birra, la quantità di unità di pastorizzazione accumulate (∆PU) dopo che il prodotto è rimasto ad una temperatura t (espressa in gradi centigradi) per un minuto può essere calcolata come segue:

La temperatura del prodotto di uscita può essere predetta, in base ai dati memorizzati per gli stessi prodotti fino al momento corrente e almeno una condizione operativa futura predetta del sistema. In particolare, se la condizione dei contenitori 3 in ciascun punto di riferimento è nota, supponendo il movimento a velocità costante da quel momento in avanti e una temperatura del fluido predeterminata della zona corrente e in ciascuna successiva zona e sotto-zona, è possibile calcolare l'andamento termico a cui saranno sottoposti i singoli contenitori 3 nella parte rimanente del percorso di movimento in avanti, fino all'uscita dalla macchina di pastorizzazione 1, e stimare pertanto la loro temperatura di uscita.

La predizione della temperatura di uscita è quindi aggiornata in modo continuo e ciclico in base alla situazione della macchina di pastorizzazione 1, e in base agli eventuali cambiamenti che si verificano, ad esempio le eventuali modifiche della temperatura del fluido di trattamento 9 necessarie per soddisfare le specifiche di temperatura di uscita.

I vantaggi della presente soluzione risultano evidenti dalla precedente descrizione.

In ogni caso, si sottolinea nuovamente che essa permette un considerevole risparmio nel consumo di energia necessaria per il trattamento in temperatura dei contenitori; ad esempio, in una macchina di pastorizzazione, essa consente un risparmio di energia necessaria per il raffreddamento ed un corrispondente risparmio di liquido refrigerante.

Inoltre, essa permette di ottenere una maggiore affidabilità nel controllo della temperatura dei prodotti grazie al monitoraggio diretto della temperatura di uscita dei contenitori 3.

Questi vantaggi sono particolarmente rilevanti quando la macchina di pastorizzazione non è carica o non è completamente caricata.

La soluzione discussa può anche essere facilmente applicata (cosiddetta operazione di “retrofit”) a macchine esistenti, riprogrammando in modo opportuno la relativa unità di controllo, in modo tale da implementare l'algoritmo discusso basato sulla presenza dei prodotti e sulla loro temperatura di uscita prevista.

Infine, è chiaro che modifiche e varianti possono essere apportate a quanto qui descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall’ambito di tutela della presente invenzione, così come definito nelle rivendicazioni allegate.

Ad esempio, è evidente che possono anche essere controllati in modo simile altri tipi di macchine, ogni qualvolta sia richiesto il controllo di una temperatura di uscita di prodotti trattati, affinché essa venga mantenuta in un intervallo desiderato di valori.

Ad esempio, la soluzione discussa può essere implementata in una macchina per il lavaggio di bottiglie, per controllare la temperatura di uscita delle bottiglie lavate, in un riscaldatore o in una macchina di raffreddamento, per controllare la temperatura di riscaldamento o raffreddamento delle bottiglie trattate, o di altri contenitori.

Inoltre, oltre all'algoritmo di controllo discusso, è possibile implementare un concomitante controllo di temperatura relativamente alla temperatura degli elementi di spruzzatura 8 di una o più sotto-zone.

Ad esempio l'unità di controllo 20 può implementare un concomitante controllo della temperatura del fluido di trattamento 9 che fuoriesce dagli elementi di spruzzatura 8 dell'ultima sottozona 6d della zona di raffreddamento 6 e/o della prima sotto-zona 6a della stessa zona di raffreddamento 6, per evitare shock termici ai prodotti 3 e/o la loro eccessiva pastorizzazione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di controllo per il controllo di una macchina (1) per il trattamento in temperatura di contenitori (3) per prodotti alimentari, la macchina (1) includendo un elemento di movimento (2) per spostare i contenitori (3) da trattare su un percorso di movimento lungo il quale è definita almeno una zona di trattamento in temperatura (6), dove la temperatura dei contenitori (3) deve essere portata ad un valore desiderato, la zona di trattamento in temperatura essendo suddivisa in una pluralità di sotto-zone (6a-6d), ciascuna avente un rispettivo gruppo di iniezione (8) per iniettare un fluido di trattamento (9) sui contenitori (3) e un rispettivo gruppo di regolazione (17, 18, 19) per impostare la temperatura del fluido di trattamento (9) iniettato; il sistema di controllo includendo un'unità di controllo (20) operativamente accoppiata ai gruppi di regolazione (17, 18, 19) delle sotto-zone (6a-6d) per regolare la temperatura del fluido di trattamento (9), caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo (20) è configurata per: eseguire una predizione della temperatura di uscita dei contenitori (3) localizzati su detto percorso di movimento, ossia una temperatura che i contenitori (3) raggiungerebbero all'uscita da detta zona di trattamento in temperatura (6), in base ad una condizione operativa corrente della macchina (1) e un andamento termico passato per detti contenitori (3); e controllare detti gruppi di regolazione (17, 18, 19) sulla base della temperatura di uscita predetta. 2. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui la zona di trattamento in temperatura è una zona di raffreddamento, dove la temperatura dei contenitori (3) deve essere abbassata fino ad un valore desiderato. 3. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre un sensore di presenza (22) posizionato in corrispondenza dell'ingresso di detto percorso di movimento e configurato per rilevare la presenza di contenitori (3) all'ingresso di detta macchina (1); in cui l'unità di controllo (20) è operativamente accoppiata al sensore di presenza (22) ed è configurata per: localizzare la posizione dei contenitori (3) lungo detto percorso di movimento in base alle informazioni sulla presenza fornite da detto sensore di presenza (22); ed eseguire la predizione della temperatura in base alla posizione localizzata dei contenitori (3) lungo detto percorso di movimento. 4. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 3, in cui l'unità di controllo (20) è configurata per controllare i gruppi di regolazione (17, 18, 19) delle sotto-zone (6a-6d) disposti in corrispondenza del, o a valle rispetto al, contenitore (3) localizzato lungo detto percorso di movimento. 5. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-4, in cui l'unità di controllo (20) è configurata per confrontare la temperatura di uscita predetta con un valore limite inferiore e/o un valore limite superiore, e per controllare detti gruppi di regolazione (17, 18, 19) sulla base del risultato del confronto. 6. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 5, in cui l'unità di controllo (20) è configurata per controllare i gruppi di regolazione (17, 18, 19) per modificare la temperatura del fluido di trattamento (9), se la temperatura di uscita predetta è inferiore a detto valore limite inferiore e/o superiore a detto valore limite superiore. 7. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-6, in cui l'unità di controllo (20) è configurata per identificare, almeno per una sotto-zona (6a; 6b; 6c; 6d) della zona di trattamento in temperatura (6), una pluralità di punti di riferimento distribuiti uno dopo l'altro lungo il percorso di movimento; e ciclicamente: per i contenitori (3) localizzati in ciascun punto di riferimento, memorizzare dati relativi al trattamento in temperatura a cui essi sono stati sottoposti fino a quel punto, per definire l'andamento termico passato di detti prodotti. 8. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 7, in cui la macchina (1) è un pastorizzatore, ed il percorso di movimento definisce inoltre almeno una zona di riscaldamento (4), dove la temperatura dei contenitori (3), che entrano nella macchina (1), è aumentata, e una zona di lavorazione termica (5), successiva alla zona di riscaldamento (4) lungo il percorso di movimento, dove i prodotti sono atti a ricevere un trattamento di pastorizzazione desiderato; ciascuna delle zone di riscaldamento (4) e di lavorazione termica (5) essendo divisa in una pluralità di sotto-zone (4a-4d; 5a-5d), ciascuna sotto-zona avendo un rispettivo gruppo di iniezione (8) per iniettare il fluido di trattamento (9) sui contenitori (3) e un rispettivo gruppo di regolazione (17, 18, 19) per regolare la temperatura del fluido di trattamento (9); in cui l'unità di controllo (20) è configurata per identificare inoltre una pluralità di detti punti di riferimento almeno per una sotto-zona (4a; 4b; 4c; 4d) della zona di riscaldamento (4) e/o per una sotto-zona (5a; 5b; 5c; 5d) della zona di lavorazione termica (5). 9. Sistema di controllo secondo la rivendicazione 8, in cui la zona di trattamento in temperatura è una zona di raffreddamento (6), successiva alla zona di lavorazione termica (5) lungo il percorso di movimento, dove la temperatura dei contenitori (3) deve essere abbassata ad un valore desiderato; la macchina (1) includendo, inoltre, per ciascuna sotto-zona (4a-4d; 5a-5c; 6a-6d) di detta zona di riscaldamento (4), zona di lavorazione termica (5) e zona di raffreddamento (6), un rispettivo gruppo di raccolta (10) per raccogliere il fluido di trattamento (9) iniettato sui contenitori (3); il gruppo di raccolta (10) di almeno una sottozona (6a-6d) di detta zona di raffreddamento (6) essendo accoppiato in modo fluidico al gruppo di iniezione (8) di una corrispondente sotto-zona (4a-4d) di detta zona di riscaldamento (4), e il gruppo di raccolta (10) di almeno una sotto-zona (4a-4d) di detta zona di riscaldamento (4) essendo accoppiato in modo fluidico al gruppo di iniezione (8) di una corrispondente sotto-zona (6a-6d) di detta zona di raffreddamento (6). 10. Sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre sensori di temperatura, atti a rilevare la temperatura del fluido di trattamento (9) almeno in dette sotto-zone (6a-6d) di detta zona di trattamento in temperatura (6), per definire la condizione operativa corrente della macchina (1). 11. Macchina (1) per il trattamento in temperatura di contenitori (3) per prodotti alimentari, includente un elemento di movimento (2) per spostare i contenitori (3) da trattare su un percorso di movimento lungo il quale è definita almeno una zona di trattamento in temperatura (6), dove la temperatura dei contenitori (3) deve essere portata ad un valore desiderato, la zona di trattamento in temperatura essendo suddivisa in una pluralità di sotto-zone (6a-6d) ciascuna avente un rispettivo gruppo di iniezione (8) per iniettare un fluido di trattamento (9) sui contenitori (3) e un rispettivo gruppo di regolazione (17, 18, 19) per impostare la temperatura del fluido di trattamento (9), in cui la macchina (1) comprende un sistema di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti. 12. Metodo di controllo per il controllo di una macchina (1) per il trattamento in temperatura di contenitori (3) per prodotti alimentari, la macchina (1) includendo un elemento di movimento (2) per spostare i contenitori (3) da trattare su un percorso di movimento lungo il quale è definita almeno una zona di trattamento in temperatura (6), dove la temperatura dei contenitori (3) è portata ad un valore desiderato, la zona di trattamento in temperatura (6) essendo suddivisa in una pluralità di sotto-zone (6a-6d) ciascuna avente un rispettivo gruppo di iniezione (8) per iniettare un fluido di trattamento (9) sui contenitori (3) e un rispettivo gruppo di regolazione (17, 18, 19) per impostare la temperatura del fluido di trattamento (9); il metodo di controllo includendo la fase di regolare la temperatura del fluido di trattamento (9), caratterizzato dal fatto che la fase di regolazione comprende: eseguire una predizione della temperatura di uscita dei contenitori (3) localizzati su detto percorso di movimento, ossia una temperatura che i contenitori (3) raggiungerebbero all'uscita da detta zona di trattamento in temperatura (6), in base ad una condizione operativa corrente della macchina (1) e ad un andamento termico passato di detti prodotti; e regolare detti gruppi di regolazione (17, 18, 19) sulla base della temperatura di uscita predetta. 13. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 12, in cui la fase di regolare include confrontare la temperatura di uscita predetta con un valore limite inferiore e/o un valore limite superiore, in modo tale da controllare detto gruppo di regolazione (17, 18, 19) in base al risultato del confronto. 14. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 13, in cui la fase di regolare include controllare il gruppo di regolazione (17, 18, 19) per modificare la temperatura del fluido di trattamento (9) se la temperatura di uscita prevista è inferiore a detto valore limite inferiore e/o superiore a detto valore limite superiore. 15. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 12-14, comprendente inoltre la fase di rilevare la presenza di contenitori (3) all'ingresso di detto percorso di movimento; in cui la fase di regolare comprende: localizzare la presenza dei contenitori (3) lungo detto percorso di movimento in base a detta fase di rilevare; ed eseguire la predizione della temperatura in base alla posizione localizzata dei contenitori (3) lungo detto percorso di movimento. 16. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 15, in cui la fase di regolare include controllare i gruppi di regolazione (17, 18, 19) delle sotto-zone (6a-6d) posizionati in corrispondenza del, o a valle rispetto al, contenitore localizzato (3) lungo detto percorso di movimento. 17. Metodo di controllo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 15-16, in cui la fase di regolare include identificare, almeno per una sottozona (6a; 6b; 6c; 6d) della zona di trattamento in temperatura (6), una pluralità di punti di riferimento distribuiti uno dopo l'altro lungo il percorso di movimento; e ciclicamente: per i contenitori (3) localizzati in ciascun punto di riferimento, memorizzare dati relativi al trattamento in temperatura a cui essi sono stati sottoposti fino a quel punto, per definire l'andamento termico passato di detti prodotti. 18. Metodo di controllo secondo la rivendicazione 17, in cui la macchina (1) è un pastorizzatore, ed il percorso di movimento definisce inoltre almeno una zona di riscaldamento (4), dove la temperatura dei contenitori (3), che entrano nella macchina (1), è aumentata, e una zona di lavorazione termica (5), successiva alla zona di riscaldamento (4) lungo il percorso di movimento, dove i contenitori (3) sono atti a ricevere un trattamento di pastorizzazione desiderato, in cui la zona di trattamento in temperatura è una zona di raffreddamento (6), successiva alla zona di lavorazione termica (5) lungo il percorso di movimento, dove la temperatura dei contenitori (3) deve essere abbassata fino ad un valore desiderato; ciascuna delle zone di riscaldamento (4) e lavorazione termica (5) essendo suddivisa in una pluralità di sotto-zone (4a-4d; 5a-5d), ciascuna sotto-zona avendo un rispettivo gruppo di iniezione (8) per iniettare il fluido di trattamento (9) sui contenitori (3) e un rispettivo gruppo di regolazione (17, 18, 19) per regolare la temperatura del fluido di trattamento (9); in cui la fase di identificare include un'ulteriore identificazione di una pluralità di detti punti di riferimento per almeno una sotto zona (4a; 4b; 4c; 4d) della zona di riscaldamento (4) e/o per una sotto-zona (5a; 5b; 5c; 5d) della zona di lavorazione termica (5). RIVENDICAZIONI 1. A control system for controlling a machine (1) for the temperature processing of containers (3) for food products, the machine (1) including a movement element (2) for moving the containers (3) to be processed on a movement path along which at least one temperature-processing zone (6) is defined, where the temperature of the containers (3) is to be brought to a desired value, the temperatureprocessing zone being divided into a number of sub-zones (6a-6c) each having a respective injection assembly (8) for injecting processing fluid (9) on the containers (3) and a respective adjusting assembly (17, 18, 19) for setting the temperature of the injected processing fluid (9); the control system including a control unit (20) operatively coupled to the adjusting assemblies (17, 18, 19) of the sub-zones (6a-6c) in order to regulate the temperature of the processing fluid (9), characterized in that said control unit (20) is configured to: perform a prediction of the output temperature of the containers (3) located on said movement path, i.e. a temperature the containers (3) would reach at output from said temperature-processing zone (6), based on a current operating condition of the machine (1) and a past thermal trend for said containers (3); and control said adjusting assemblies (17, 18, 19) based on the predicted output temperature.
2. The control system according to claim 1, wherein the temperature-processing zone is a cooling zone, where temperature of the containers (3) is to be lowered up to a desired value.
3. The control system according to claim 1 or 2, further comprising a presence sensor (22) located at the input of said movement path and configured to detect the presence of containers (3) at input to said machine (1); wherein the control unit (20) is operatively coupled to the presence sensor (22) and is configured to: locate the position of containers (3) along said movement path based on presence information provided by said presence sensor (22); and perform the temperature prediction based on the located position of the containers (3) along said movement path.
4. The control system according to claim 3, wherein the control unit (20) is configured to control the adjusting assemblies (17, 18, 19) of the sub-zones (6a-6d) arranged in correspondence of, or downstream with respect to, the located container (3) along said movement path.
5. The control system according to any of claims 3-4, wherein the control unit (20) is configured to compare the predicted output temperature with a lower limit value and/or a higher limit value, and to control said adjusting assemblies (17, 18, 19) based on the result of the comparison.
6. The control system according to claim 5, wherein the control unit (20) is configured to control the adjusting assemblies (17, 18, 19) in order to modify the temperature of the processing fluid (9), in case the predicted output temperature is below said lower limit value and/or above said higher limit value.
7. The control system according to any of claims 3-6, wherein the control unit (20) is configured to identify, at least for a sub-zone (6a; 6b; 6c; 6d) of the temperatureprocessing zone (6), a number of reference points distributed one after another along the movement path; and, cyclically: for the containers (3) located at each reference point, storing data relating to the temperature processing to which they have been subjected up to that point, in order to define the past thermal trend of said products.
8. The control system according to claim 7, the machine (1) being a pasteuriser, and the movement path further defining at least one heating zone (4), where temperature of the containers (3) entering the machine (1) is raised, and a heat treatment zone (5), consecutive to the heating zone (4) along the movement path, where the products are designed to receive a desired pasteurisation treatment; each one of the heating (4) and heat-treatment (5) zones being divided into a plurality of sub-zones (4a-4d; 5a-5c), each sub-zone having a respective injection assembly (8) for injecting processing fluid (9) on the containers (3) and a respective adjusting assembly (17, 18, 19) for regulating the temperature of the processing fluid (9); wherein the control unit (20) is configured to additionally identify a number of said reference points at least for a sub-zone (4a; 4b; 4c; 4d) of the heating zone (4) and/or for a sub-zone (5a; 5b; 5c) of the heat treatment zone (5).
9. The control system according to claim 8, wherein the temperature-processing zone is a cooling zone (6), consecutive to the heat treatment zone (5) along the movement path, where temperature of the containers (3) is to be lowered up to a desired value; the machine (1) further including, for each sub-zone (4a-4d; 5a-5c; 6a-6d) of said heating zone (4), heat-treating zone (5) and cooling zone (6), a respective collecting assembly (10) for collecting the processing fluid (9) injected on the containers (3); the collecting assembly (10) of at least one sub-zone (6a-6d) of said cooling zone (6) being fluidically coupled to the injection assembly (8) of a corresponding sub-zone (4a-4d) of said heating zone (4), and the collecting assembly (10) of at least one sub-zone (4a-4d) of said heating zone (4) being fluidically coupled to the injection assembly (8) of a corresponding sub-zone (6a-6d) of said cooling zone (6).
10. The control system according to any of the preceding claims, further comprising temperature sensors, designed to detect the temperature of the processing fluid (9) at least at said subzones (6a-6d) of said temperatureprocessing zone (6), in order to define the current operating condition of the machine (1).
11. A machine (1) for the temperature processing of containers (3) for food products, including a movement element (2) for moving containers (3) to be processed on a movement path along which at least one temperatureprocessing zone (6) is defined, where the temperature of the containers (3) is brought to a desired value, the temperature-processing zone being divided into a number of sub-zones (6a-6d) each having a respective injection assembly (8) for injecting processing fluid (9) on the containers (3) and a respective adjusting assembly (17, 18, 19) for setting the temperature of the processing fluid (9), wherein the machine (1) comprises a control system according to any of the preceding claims.
12. A control method for controlling a machine (1) for the temperature processing of containers (3) for food products, the machine (1) including a movement element (2) for moving containers (3) to be processed on a movement path along which at least one temperature-processing zone (6) is defined, where the temperature of the containers (3) is brought to a desired value, the temperature-processing zone (6) being divided into a number of sub-zones (6a-6d) each having a respective injection assembly (8) for injecting processing fluid (9) on the containers (3) and a respective adjusting assembly (17, 18, 19) for setting the temperature of the processing fluid (9); the control method including the step of regulating the temperature of the processing fluid (9), characterized in that the step of regulating comprises: performing a prediction of the output temperature of the containers (3) located on said movement path, i.e. a temperature the containers (3) would reach at output from said temperature-processing zone (6), based on a current operating condition of the machine (1) and a past thermal trend of said products; and controlling said adjusting assemblies (17, 18, 19) based on the predicted output temperature.
13. The control method according to claim 12, wherein the step of regulating includes comparing the predicted output temperature with a lower limit value and/or a higher limit value, so as to control said adjusting assembly (17, 18, 19) based on the result of the comparison.
14. The control method according to claim 13, wherein the step of regulating includes controlling the adjusting assembly (17, 18, 19) in order to modify the temperature of the processing fluid (9), in case the predicted output temperature is below said lower limit value and/or above said higher limit value.
15. The control method according to any of claims 12-14, further comprising the step of sensing the presence of containers (3) at the input of said movement path; wherein the step of regulating comprises: locating the presence of the containers (3) along said movement path based on said step of sensing; and performing the temperature prediction based on the located position of the containers (3) along said movement path.
16. The control method according to claim 15, wherein the step of regulating includes controlling the adjusting assemblies (17, 18, 19) of the sub-zones (6a-6d) located at, or downstream with respect to, the located container (3) along said movement path.
17. The control system according to any of claims 15-16, wherein the step of regulating includes identifying, at least for a sub-zone (6a; 6b; 6c; 6d) of the temperature-processing zone (6), a number of reference points distributed one after another along the movement path; and, cyclically: for the containers (3) located at each reference point, storing data relating to the temperature processing to which they have been subjected up to that point, in order to define the past thermal trend of said products.
18. The control system according to claim 17, the machine (1) being a pasteuriser, and the movement path further defining at least one heating zone (4), where temperature of the containers (3) entering the machine (1) is raised, and a heat treatment zone (5), consecutive to the heating zone (4) along the movement path, where the containers (3) are designed to receive a desired pasteurisation treatment, wherein the temperature-processing zone is a cooling zone (6), consecutive to the heat treatment zone (5) along the movement path, where temperature of the containers (3) is to be lowered up to a desired value; each one of the heating (4) and heat-treatment (5) zones being divided into a plurality of sub-zones (4a-4d; 5a-5c), each sub-zone having a respective injection assembly (8) for injecting processing fluid (9) on the containers (3) and a respective adjusting assembly (17, 18, 19) for regulating the temperature of the processing fluid (9); wherein the step of identifying includes additional identification of a number of said reference points at least for a sub-zone (4a; 4b; 4c; 4d) of the heating zone (4) and/or for a sub-zone (5a; 5b; 5c) of the heat treatment zone (5).