Sistemi e macchine per l'imbottigliamento di bevande

The argument discussed in this work concerns the analysis of systems and machines for beverages bottling. In particular, the discussion has been focused on recent technologies adopted to ensure product quality and health in bottling sector. Attention looks at first on the bottles production, both glass and polyethylene terephthalate (PET), focusing the study on recent results of the scientific research about materials improvement. Technology production of glass containers has not changed in the lasts decades. On the contrary, plastic materials, applied more recently, are continually in evolution and they are experienced to give major security and quality to the product that they contain. PET bottles are built starting from a preform and they are produced in the bottling plant by a stretch and blow molding process. PET has got good characteristics, but sparkling beverages lose carbon dioxide from the bottle. The amount of gas introduced and the storage temperature appear to be the main factors that influence CO2 permeability. Beside stretch phase performed during bottles production, other technologies are recently under study. The deposition a film of hydrogenated amorphous carbon on the internal wall of the bottles, e.g., can significantly reduce CO2 losses. The second part of the relation concerns the modern industrial bottling systems and related machines used in plants. Bottling plants for glass or PET bottles are different especially about the phases before bottles filling. In the first case bottles are simply washed and rinsed, whereas PET bottles are thermoformed and then rinsed. Concerning filling, technological improvements of machines have been involved in product dosage systems, where mechanical filling valves are replaced with more accurate devices based on flow meters or weighting. Control systems and equipment are assuming an increasing importance in bottling plants in order to ensure high quality and health standards. Inspection of empty bottles before filling, level control on filled bottles as well as checking on correct tapping and labeling are usually installed and coupled with ejection systems which eliminate or deviate non-compliant bottles out of the conveyor. Bottling machine technology has adapted to bottles materials and has evolved in productivity and precision of control systems to guarantee high quality and security standards. Studies about bottles inspection systems are interesting, particularly about inspection systems based on ultrasounds, which can detect the presence of foreign bodies into the bottles. Studies have underlined the efficacy of the technique on empty and full bottles with interesting results about the detection of extremely small foreign bodies in plexiglass, aluminium, copper, glass and steel. Research studies about ultrasounds control systems are developing to improve the precision and reliability and to install them in a bottling plant.

Il lavoro ha come oggetto l'analisi dei moderni impianti d'imbottigliamento di bevande (acque minerali e bibite lisce e gassate) con particolare riferimento alle più recenti tecnologie adottate nel ambito dei sistemi di controllo a garanzia della sicurezza e della qualità del prodotto. La prima parte del lavoro è stata dedicata alla produzione delle bottiglie, sia in vetro che in polietilentereftalato (PET), focalizzando l'attenzione sui recenti risultati della ricerca nel miglioramento dei materiali. La tecnologia di produzione di bottiglie in vetro non è sostanzialmente mutata negli ultimi decenni. Al contrario, le materie plastiche sono in continua sperimentazione al fine di migliorare sicurezza e qualità del prodotto in esse contenuto. Le bottiglie in PET vengono prodotte direttamente sul luogo di imbottigliamento a partire da una preforma. Nonostante le ottime caratteristiche che ne hanno decretato il successo nella produzione di bottiglie, una problematica legata all'utilizzo di questo polimero è la permeabilità all'anidride carbonica. I fattori che principalmente influenzano la perdita di CO2 sono la quantità di gas introdotta e la temperatura di stoccaggio. Oltre alla tecnica dello stiro durante la termoformatura dei contenitori, sono oggetto di studio altre tecnologie per migliorare tale aspetto. La deposizione di uno strato di carbonio amorfo idrogenato, ad esempio, permette di ridurre in modo significativo la perdita di CO2. La seconda parte del lavoro è dedicata allo studio dei moderni sistemi industriali di imbottigliamento con le relative macchine utilizzate. L'imbottigliamento in contenitori di vetro e PET differisce soprattutto nelle fasi che precedono il riempimento. Nel primo caso le bottiglie vengono semplicemente lavate e sciacquate, mentre le bottiglie in PET vengono termoformate e sciacquate. Per quanto riguarda la fase d'imbottigliamento il miglioramento tecnologico delle macchine ha riguardato, in modo particolare, le tecniche di dosaggio del prodotto, passando dai tradizionali sistemi meccanici a sistemi con flussimetri oppure a peso. Nei moderni impianti assumono particolare importanza i sistemi di controllo posti lungo l'intera linea di produzione. Si parte dall'ispezione delle bottiglie vuote per poi controllare, dopo il riempimento, il livello all'interno delle bottiglie, la corretta tappatura ed etichettatura. A tali sistemi sono sempre abbinati dispositivi di espulsione delle bottiglie non conformi. La tecnologia delle macchine per l'imbottigliamento si è adattata alla tipologia di contenitore, in particolare al materiale che lo compone e si è evoluta in resa produttiva e accuratezza dei sistemi di controllo automatico per garantire elevati standard di qualità e sicurezza. Interessanti sono gli studi sui sistemi di ispezione delle bottiglie ad ultrasuoni, come alternativa agli attuali dispositivi con visione artificiale, per rilevare la presenza di corpi estranei al loro interno. Tali studi hanno evidenziato l'efficacia della tecnica adottata sia su bottiglie vuote sia piene, con promettenti risultati nel rilevamento di particelle di plexiglass, alluminio, rame, vetro e acciaio di dimensioni estremamente ridotte. La ricerca in quest'ambito è ancora in pieno sviluppo al fine di raggiungere un grado di accuratezza e di affidabilità tali da poter sviluppare sistemi installabili in una linea di produzione.