Operazioni unitarie delle tecnologie alimentari

TEMPERATURA STERILIZZAZIONE IN

SOVRAPRESSIONE CON

VAPORE ED ARIA

Si genera una sovrapressione,

rispetto alla temperatura di

trattamento, che serve per

controbilanciare la pressione

generata dall’espansione del

prodotto caldo in pack non rigidi.

Per evitare stratificazioni di vapore ed aria si utilizzano dei ventilatori

(fan) e sistemi di orientamento del flusso della miscela di aria/vapore 38

8. riscaldamento a temperatura di processo

L’autoclave deve essere portata a temperatura di processo. Il tempo (come up time) che passa

dall’inizio del riscaldamento al raggiungimento della temperatura di processo deve essere il più

breve possibile per accelerare il processo.

La distribuzione del fluido e quindi della temperatura nell’autoclave deve essere omogenea per

avere uguale scambio di calore in tutte le zone; l’effettiva distribuzione della temperatura va

misurata.

9. curva termica di sterilizzazione CURVA DI STERILIZZAZIONE

A. COME UP TIME

B. TEMP. COSTANTE DEL FLUIDO DI

SERVIZIO

C. COOLING

C

A B

Temperatura del prodotto durante il processo di sterilizzazione. La temperatura del prodotto a

riscaldamento aumenta più lentamente rispetto a quella del fluido di servizio, viceversa anche la

fase di cooling sarà più lenta.

La durata del trattamento termico in autoclave è comunemente indicativa considerando la T max

del fluido di servizio ed il tempo in cui il fluido di servizio permane a T .

max

Se durante il processo si avessero fluttuazioni di temperatura che riducono il valore atteso

di F è possibile attraverso software allungare il tempo di permanenza del prodotto a T

0 max

del fluido di servizio per permettere di avere F previsto ritardando l’inizio del

0

raffreddamento. CURVA ESATTA à

CURVA SBAGLIATA Si ha abbassamento al

di sotto dell’intervallo massimo di oscillazione

della temperatura. In questo caso si aumenta

di 5 minuti il trattamento garantendo che

tutto il lotto abbia raggiunto F

0 39

10-11. raffreddamento

Il raffreddamento deve essere il più veloce e graduale possibile per evitare eccessi di trattamento

che potrebbero portare ad un aumento di C . La maggior parte dei processi di raffreddamento

0

avviene:

ü AD ACQUA: di rete o per recupero di condense; è più efficiente rispetto a quella ad aria,

infatti ha un coefficiente convettivo certamente migliore.

ü A PRESSIONE ATMOSFERICA

ü IN PRESSIONE: per addizione contemporanea di vapore ed aria compressa per evitare la

rottura dei contenitori.

MEMO DELLE VARIABILI DA CONSIDERARE PER LA

DETERMINAZIONE DEL TEMPO DI PROCESSO PER IL

RAGGIUNGIMENTO DI F

0

A. TEMPERATURA INIZIALE DEL PRODOTTO T 0

B. TIPO DI FLUIDO RISCALDANTE

C. VOLUME DI SPAZIO DI TESTA NEI PROCESSI DI AGITAZIONE

D. DENSITA’ DEL PRODOTTO

E. PROPORZIONE DEL LIQUIDO E DELLE PARTICELLE SOLIDE NEL PRODOTTO

F. MODIFICAZIONI DEL PRODOTTO DURANTE IL RISCALDAMENTO

G. TIPO, DIMENSIONE, E DISTRIBUZIONE DELLE PARTICELLE

H. FORMA E DIMENSIONE DEL CONTENITORE

I. POSIZIONE DEI CONTENITORI NELL’AUTOCLAVE

Schema base di una autoclave a vapore

il vapore è generato da una sorgente

esterna, nelle autoclavi più piccole può

essere generato anche per vaporizzazione

dell’acqua caricata sul fondo dell’autoclave

grazie ad una resistenza elettrica. 40

Vapore iniettato nella parte

inferiore dell’autoclave per una

Autoclave a nebulizzazione rapida fase di avviamento. La

di vapore o acqua vapore miscela di acqua ed aria viene

nebulizzata su tutte le pareti

dell’autoclave, creando una

distribuzione omogenea della

temperatura.

Autoclave a completa I contenitori sono sempre immersi in acqua, sia

immersione in H O

2 durante la sterilizzazione che durante il

riscaldata raffreddamento. Avviene generalmente con rotazione

end over end. Presenza di cestelli rotanti.

Autoclavi ad immersione in

acqua senza cestelli

L’autoclave ha due aperture, A inferiore

e B superiore per l’entrata e l’uscita dei

contenitori, che non sono organizzati in cestelli, ma “nuotano” nell’acqua che fa da cuscino. Il

fondo dell’autoclave è immerso nel canale di scarico pieno di acqua per il raffreddamento.

Possono realizzare anche un ciclo continuo se si opera in serie con più autoclavi.

AUTOCLAVI CON FUNZIONAMENTO IN CONTINUO

Un’autoclave è un sistema in pressione. IN ed OUT dei contenitori è regolato da valvole che

isolano il sistema. Le fasi di COME UP e COOLING avvengono in sezioni diverse ed a diverse

pressioni.

Il tempo di contatto tra contenitore e

fluido riscaldante è dato dalla velocità di

avanzamento dei contenitori.

Sterilizzatore continuo

a tamburo rotante

Il movimento continuo della bobina

lungo la spirale e la rotazione assiale

del barattolo consentono di avere un

trattamento termico meno

disomogeneo di ogni lattina, rispetto

alle autoclavi statiche 41

il nome

Sterilizzatori idrostatici “idrostatico”

deriva dal fatto

che la pressione nella volta del vapore è contro-bilanciata

dall’acqua nell’entrata ed in uscita delle braccia della

colonna. La velocità di trasporto dei contenitori caricati

sul nastro di trasporto e la lunghezza del percorso

determinano la capacità dell’impianto ed il valore di F .

0

hydrolock Sistema in continuo multi-contenitore, con rotazione

assiale del prodotto. I contenitori sono all’interno di cilindri forati che fanno

avanzare il prodotto lungo l’impianto e trasmettono il movimento di

rotazione in quanto essi stessi ruotano. 42

07. TRATTAMENTI STERILIZZANTI DI ALIMENTI IN MASSA E

CONFEZIONAMENTO ASETTICO

Come sempre fino ad ora, prima di attuare il trattamento occorre definire gli obiettivi di:

ü Sicurezza

ü Stabilità

ü Shelf life

Il questo caso, il trattamento termico avviene in continuo ed in massa, ed il punto più freddo è

rappresentato dalla particella di fluido che scorre più velocemente. Il confezionamento avviene

successivamente in ambiente asettico (per fluidi sterilizzati) o in ambiente igienicamente

controllato (per alimenti pastorizzati). Occorre quindi trattare la materia prima separatamente

dal contenitore per avere una adeguata riduzione o eliminazione della carica microbica.

Ricordiamo che: à

una volta progettato il trattamento da attuare è bene non modificare le condizioni di processo

onde avere il mancato raggiungimento di F ed un eccesso di C .

0 0

SUPERFICIE E SPESSORE DELLA CORRENTE DI

Oltre ai fattori che influenzano il FLUIDO ALIMENTARE (dati dalla dimensione del

trasporto di calore tra fluido di canale di scorrimento nel caso di processo in

servizio ed alimento visti fino ad batch o dal tipo di iniettore nel caso del continuo)

ora, troviamo anche: LOCALIZZAZIONE DEL PUNTO PIU’ FREDDO

(punto in cui deve essere raggiunto il minimo F )

0

Per avere il migliore equilibrio tra F e C occorre ricordare il regime di moto dei fluidi:

0 0

• V = 2 x V

à

LAMINARE max media

• V = 1,2 x V

à

TURBOLENTO max media

Occorre poi sempre ricordare e prendere in considerazione il:

• Comportamento reologico dell’alimento

• ∆T tra fluido di servizio e fluido alimentare

à il TEMPO DI PERMANENZA a T dipende dalla velocità del fluido e dalla lunghezza della

max

zona di sosta

à la PERMANENZA a temperature superiori ad una data soglia contribuiscono ad aumentare F e

0

C 0

à la VELOCITA’ dipende dalla portata, la quale:

• Deve essere costante lungo il percorso

• È erogata da pompe 43

Occorre tenere sempre monitorati, registrando, temperatura di processo, portata del fluido

(flussimetri) e pressione (per evitare miscelazione tra fluido sterilizzato e fluido da sterilizzare).

In questo caso, prima di essere utilizzato per la sterilizzazione, l’impianto deve essere

deterso e sterilizzato per evitare che vi sia accumulo di microorganismi a valle, quando

il fluido è già stato sterilizzato.

La verifica della correttezza RICORDARE L’ASSENZA DI UFC IN 5

del trattamento sterilizzante UNITA’ CAMPIONARIE.

viene fatta in fase di

progettazione

ESEMPIO: STERILIZZAIZONE UHT PER SCAMBIO DIRETTO

STERILIZZAZIONE UHT PER SCAMBIO

INDIRETTO 44

Sia per trattamenti in batch che per quelli diretti (più per quelli in batch) occorre prestare

attenzione alla formazione di FOULING, con: È un fenomeno irreversibile,

àaumento della resistenza al trasporto di calore c’è la necessità di cleanning

con detergenti a reazione

àaumento rugosità acida e/o alcalina in funzione

àaumento della natura del deposito.

della velocità per il restringimento della sezione

AL TRATTAMENTO STERILIZZANTE OCCORRE FAR SEGUIRE UN CONFEZIONAMENTO CHE

NE PRESERVI LE CARATTERISTICHE MICROBIOLOGICHE DEL SISTEMA, ATTRAVERSO

L’ELIMINAZIONE DEL RISCHIO DI POST-CONTAMINAZIONE DEL PRODOTTO DURANTE LA

FASE DI RIEMPIMENTO.

COME? ATTRAVERSO IL CONFEZIONAMENTO ASETTICO

l’alimento trattato e confezionato in asettico potrà poi così essere conservato a temperatura

ambiente, perché continua ad essere privo di forme microbiche in grado di riprodursi nel tempo

stabilito di shelf life.

REQUISITI DI BASE:

a. Deve essere creato e mantenuto un ambiente di confezionamento sterile, con aria

sterilizzata, in cui l’alimento è introdotto in una confezione sterile in quanto sottoposta a

trattamenti termici che garantiscono l’assenza di m.o.

b. Anche la superficie della confezione esterna deve essere sterile

c. L’impianto di riempimento di un contenitore deve essere sterilizzabile e sterilizzato

d. I contenitori, una volta riempiti, devono essere ermeticamente chiusi.

e. I punti critici del processo devono essere tenuti sotto controllo per correggere eventuali

deviazioni dal previsto. Una carenza in ognuno dei blocchi fa

venire a meno la sterilità del prodotto

confezionato. Ogni blocco avrà quindi

specifici obiettivi di riduzione della

carica microbica.

CONTENITORI

Talvolta in pre-forme (ad esempio le

bottiglie di plastica) 45

Sterilizzazione dei contenitori

I metodi devono essere compatibili con il materiale del pack (plastica, metallo, poliaccoppiati, …).

Si basano essenzialmente su:

• Applicazione di calore

• Azione combinata di disinfettanti (più vapore o raggi UV). Occorre in questo caso

preoccuparsi dell’eliminazione dei residui.

• E-beam, basati sul viraggio di fasci di el