Κόβω το μπρόκολο σε μπουκετάκια, το κοτσάνι του σε μικρότερα κομμάτια και το βάζω σε μια λεκάνη με μπόλικο νερό και λίγο λευκό ξύδι για 10 λεπτά.

Το στραγγίζω και το μεταφέρω σε μια μεγάλη κατσαρόλα που γεμίζω με νερό να το καλύπτει 2-3 εκ και 1 κγ αλάτι. Σκεπάζω το σκεύος με το καπάκι σε δυνατή ένταση κι όταν αρχίσει να βράζει, μειώνω την ένταση σε μέτρια και ανοίγω το καπάκι λίγο να βγαίνουν οι υδρατμοί.

Το αφήνω να βράσει για 15 λεπτά μέχρι να μαλακώσει καλά (τσεκάρουμε με ένα πιρούνι το κοτσάνι). Το βγάζω σε ένα μπολ.

Σε μια άλλη μεγάλη κατσαρόλα που γεμίζω με νερό τα 2/3 της το βάζω σε δυνατή ένταση να βράσει.

Τότε ρίχνω 1 κγ αλάτι, τις πένες και όταν δυναμώσει ο βρασμός μειώνω την ένταση σε μέτρια και τα αφήνω να βράσουν 2 λεπτά λιγότερο από τον προτεινόμενο χρόνο που αναγράφει η συσκευασία τους.

Τα στραγγίζω (προσθέτω 1 κγ ελαιόλαδο ανακατεύοντας τα) και κρατάω 2 κούπες από το ζωμό τους.

Στην κατσαρόλα τη μεγάλη του μπρόκολου ρίχνω 1 κγ ελαιόλαδο τη βάζω σε δυνατή ένταση και σοτάρω το κρεμμύδι για 2 λεπτά.

Ρίχνω το σκόρδο αφήνω ½ λεπτό, βάζω και το μπρόκολο με 1 κούπα από το ζωμό ανακατεύω για 1 λεπτό και βγάζω την κατσαρόλα από την εστία.

Αλέθω το μείγμα με το ραβδομπλέντερ ( ή στον πολυκόφτη) να γίνει σαν κρέμα και βάζω το σκεύος πάλι στην εστία σε μέτρια ένταση.

Προσθέτω 50 γρ παρμεζάνα, το χυμό 1 λεμονιού ανακατεύω και ρίχνω τα ζυμαρικά (δοκιμάζω αν χρειάζεται βάζω το χυμό ½ λεμονιού ακόμα).

Ανακατεύω απαλά και ανάλογα με την πυκνότητα βάζω έξτρα ζωμό ζυμαρικών ενσωματώνοντας τα όλα μαζί για 2 λεπτά.

Βγάζω και σερβίρω στα πιάτα γαρνίροντας με έξτρα τριμμένη παρμεζάνα και ξύσμα λεμονιού.