POTRAVINÁRSKE AUTOKLÁVY

Na trhu je dostupných niekoľko typov autokláv, ktoré sa líšia vo svojej konštrukcii a funkčnosti. Rozdiely medzi jednotlivými modelmi zahŕňajú vertikálne alebo horizontálne usporiadanie, počet dvierok, typ použitého výhrevného média a využitie špeciálnych prepravných košov pre autoklávy. Vertikálne autoklávy sú primárne určené pre menšie prevádzky s obmedzenou produkciou, zatiaľ čo horizontálne typy disponujú väčšími objemami a môžu byť vybavené plne mechanizovaným systémom manipulácie s obalmi. Bežné horizontálne autoklávy možno navrhnúť pre statický alebo rotačný režim spracovania, čo poskytuje flexibilitu pri sterilizácii rôznych druhov potravinových produktov.

Parno-vzduchové autoklávy

Tento typ autokláv využíva zmes pary a vzduchu ako médium pre prenos tepla počas sterilizačného procesu. Teplota a tlak v týchto zariadeniach sú kontrolované nezávisle, čo umožňuje presné riadenie sterilizačných podmienok. Prívod pary musí byť vedený pozdĺž celej dĺžky retorty s radou trysiek, ktoré sú dimenzované a rozmiestnené tak, aby zabezpečili rovnomerné rozloženie pary v celom priestore. Ventilátor pre cirkuláciu parno-vzduchovej zmesi je nevyhnutnou súčasťou, ktorá zabezpečuje optimálnu rýchlosť prenosu tepla a poskytuje uniformné rozloženie teploty bez chladnejších oblastí. V záujme bezpečnosti a obchodnej sterility musia byť teploty v retorte rovnomerné a chladnejšie zóny autokláv musia byť identifikované pomocou teplotného mapovania.

Kondenzovaná voda musí byť odstraňovaná zo spodnej части týchto retort počas sterilizačného cyklu pomocou automatického ventilu, ktorý je spúšťaný hladinovou sondou, aby sa predišlo nedostatočnému spracovaniu konzerv alebo pohárov v spodných vrstvách košov. Kondenzát by mal byť taktiež odstránený z potrubí a tepelných výmenníkov a môže byť vrátený späť do parného systému. Sitká by mali byť inštalované v systéme distribuujúcom výhrevné médium, aby chránili tepelné výmenníky, čerpadlá, regulačné ventily a parné lapače pred poškodením alebo upchátím.

Chladenie predstavuje dôležitú časť procesu kvôli jeho vplyvu na čas cyklu, kvalitu produktu a menší príspevok k procesnej letalite. Chladenie možno vykonávať pomocou okolitej vody s teplotou osem až pätnásť stupňov Celzia alebo chladenú vodu. Voda môže byť distribuovaná v retorovej komore ako sprej pomocou rozprašovacích tyčí a spodného výstupu, pričom je recirkulovaná cez tepelný výmenník alebo vypúšťaná priamo do odpadu. Použitá metóda musí zabezpečiť rovnomerné rozloženie chladiaceho média a produkt môže byť statický alebo rotovaný počas chladenia. Hygiena cirkulačného systému musí byť zabezpečená a chladiaca voda by mala obsahovať reziduálnu dezinfekčnú aktivitu.

Systém kontroly tlaku by mal riadiť prevádzku ventilu pre prívod vzduchu aj ventilu pre výstup pary a vzduchu. Kontrola pretlaku udržiava objem nádoby a vyvažuje vnútorný tlak generovaný plynom a parou pri miernom pretlaku presahujúcom hodnotu nula celá päť baru. Špeciálna pozornosť by mala byť venovaná predchádzaniu poklesu vnútorného tlaku na začiatku fázy chladenia. Efektívna kontrola pretlaku počas chladenia je nevyhnutná na zabránenie deformácie obalu, vetraniu uzáveru alebo prerezaniu tesnenia. Kontinuálny záznam tlaku v retorte musí byť vedený najmä pre flexibilné obaly.

Držiace systémy musia byť navrhnuté tak, aby umožňovali nerušený prietok pary a chladiacej vody cez povrch obalu alebo na akékoľvek iné vodivé povrchy. Prepravné koše pre autoklávy by mali mať otvorené strany, aby umožňovali pohyb pary na nádoby a odtok kondenzátu. Otvorený priestor približne desať až dvadsať milimetrov medzi vrstvami v koši je kľúčový pre umožnenie voľnej cirkulácie pary ku všetkým obalom. Preťaženie košov produktom, napríklad pridaním jednej vrstvy produktu alebo ďalšej vrstvy produktu na danú tácku koša, môže mať silný negatívny vpliv na účinnosť ohrevu. Tento typ autokláv môže byť dobré riešenie najmä pre ploché obalové formáty ležiace horizontálne na táckach košov, ako sú vrecúška alebo plastové nádoby.

Kaskádové vodné autoklávy

Kaskádová vodná retorta je definovaná ako zariadenie, kde malé množstvo procesnej vody je odčerpávané zo spodnej časti retorty výkonným čerpadlom a distribuované cez kovové platne alebo rozvádzače v hornej části retorty. Táto procesná voda kaskádovito steká dole cez retoroté kazety, klietky alebo rámy podobne ako dážď alebo sprcha, pričom prechádza cez obalové nádoby produktu na svojej ceste späť do spodnej časti retorty, kde je opätovne cirkulovaná cez vykurovací a distribučný systém. Procesná voda môže byť ohrievaná pomocou jednej alebo viacerých priamych či nepriamych vykurovacích metód vrátane tepelných výmenníkov, priameho vstrekovania pary alebo prostredníctvom parovodných rozvádzačov.

Tieto retorty používajú nízky objem prehriatej vody, ktorá kaskádovito steká alebo cirkuluje vysokou prietokovou rýchlosťou cez špeciálne navrhnuté sprchové hlavice alebo vyvŕtané platne na sterilizáciu nádob. Prietok vody cez sprchové hlavice alebo otvorové platne musí byť nerušený a zostať uniformný, pretože má významný vplyv na prenos tepla, pričom rozsah tohto efektu bude závisieť od vykurovacieho média. Prietok vykurovacieho média by mal byť meraný, najlepšie na vstupe a výstupe do vykurovacej oblasti pomocou dvojitého senzorového systému. Dizajn oblasti okolo sacieho vstupu cirkulačného čerpadla by mal zabrániť jeho zablokovaniu nečistotami, spadnutými alebo poškodenými nádobami. Filter alebo sitko by malo byť namontované pred cirkulačným čerpadlom a pravidelne udržiavané, pričom alarm by mal byť inštalovaný na indikáciu zablokovania vstupu.

Hlavný teplotný indikátor a snímacia sonda teplotno-časového zapisovača by mali byť umiestnené v prietoku vody na výstupnej strane nádoby alebo v spätnom potrubí k tepelnému výmenníku. Tam, kde je vykurovanie a chladenie nepriame, snímacia sonda pre regulátor teploty by mala byť umiestnená bezprostredne za tepelným výmenníkom. Ak údržbárske práce zahŕňajú demontáž potrubí, je potrebné venovať pozornosť spätnému namontovaniu otvorových platní, trysiek a senzorov v správnej polohe.

Teplota a tlak sú kontrolované nezávisle a pretlak je aplikovaný stlačeným vzduchom na zabezpečenie toho, aby voda zostala kvapalná pri procesnej teplote. Stlačený vzduch by mal byť taktiež použitý na udržanie pretlaku, napríklad minimalizáciu tlakového rozdielu cez uzáver, na začiatku a počas chladenia, keď parný tlak kolabuje v dôsledku chladenia.

Vodný rozprašovací autoklav je definovaný ako zariadenie, kde kontrolované množstvo procesnej vody je odčerpávané zo spodnej časti retorty výkonným čerpadlom a distribuované cez rozprašovacie trysky umiestnené pozdĺž hornej časti a strán retorty. Táto procesná voda je rozprašovaná cez retoroté kazety, klietky alebo rámy vo vysokotlakovej hmlovej forme, pričom prechádza cez obalové nádoby produktu na svojej ceste späť do spodnej časti retorty, kde je opätovne cirkulovaná cez vykurovací a distribučný systém. Procesná voda môže byť ohrievaná pomocou jednej alebo viacerých priamych či nepriamych vykurovacích metód vrátane tepelných výmenníkov, priameho vstrekovania pary alebo parovodných rozvádzačov. Kaskádové vodné autoklávy a vodné rozprašovacie autoklávy sú bežne používané medzi potravinárskymi spracovateľmi, pretože predstavujú univerzálne riešenie pre širokú škálu typov potravinových obalov.

Vertikálne úplne ponorné vodné autoklávy

Ohrev je zabezpečený prehriatou vodou, pričom vzduchový pretlak je aplikovaný na zabránenie vreniu vody a umožňuje bezpečné spracovanie tepelne uzavretých obalov a pohárov. Pretlak je potrebný na zabránenie deformácie obalu alebo posunutia viek pohárov. Teplota a tlak sú zvyčajne kontrolované nezávisle a systém musí udržiavať dostatočný tlak na zabránenie nekontrolovanému premeneniu prehriatej vody na paru.

Je dôležité zabezpečiť, aby boli nádoby pokryté minimálne desiatimi centimetrami vody po celý čas. Voda potrebuje byť miešaná alebo cirkulovaná, napríklad pomocou čerpadla, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie teploty a vyhlo sa zachyteniu vzduchu. Dizajn cirkulačného systému je kritický pre udržanie uniformného rozloženia teploty. Pokročilé retorty využívajú technológiu prepínania prietoku kvapaliny na dosiahnutie rovnomerného prietoku vody v vertikálnom aj horizontálnom smere. Toto zabezpečuje vynikajúcu distribúciu tepla a predchádza chladným miestam, ktoré by mohli ohroziť účinnosť sterilizácie.

Zatiaľ čo sýta para zostáva zlatým štandardom pre väčšinu sterilizačných aplikácií vďaka svojej vynikajúcej penetrácii a prenosu latentného tepla, systémy prehriatej vody ponúkajú špecifické výhody pre kvapalinou naplnené nádoby a tepelne citlivé produkty. Proces ponorenia vo vode je obzvlášť efektívny pre produkty, kde by penetrácia pary mohla byť obmedzená.

Keďže potravinové obaly sú úplne ponorené vo vode, môže to predstavovať mierne vyššie riziko pre post-procesovú kontamináciu, napríklad na začiatku fázy chladenia v důsledku mikro únikov potravinových nádob, než v prípade autokláv bez vodného ponorenia.

Horizontálne úplne ponorné vodné autoklávy

Vodná ponorná retorta je definovaná ako zariadenie, kde je procesná voda niekedy ohrievaná v samostatnej nádobe a po dosiahnutí požadovanej procesnej teploty je spustená do procesnej nádoby. Voda je recirkulovaná počas spracovania a potravinové nádoby sú pokryté minimálne desiatimi centimetrami vody po celý čas.

Tieto retorty používajú prehriatú vodu ako médium pre prenos tepla a typicky pozostávajú z dvoch prepojených tlakových nádob. Teplota a tlak sú kontrolované nezávisle a pretlak je aplikovaný stlačeným vzduchom na zabezpečenie toho, aby voda zostala kvapalná pri procesnej teplote. Produktové obaly sú úplne ponorené vo vode počas sterilizácie a tá je cirkulovaná čerpadlom. Horná nádoba slúži na predhriatie a znovuzískavanie tepla a dolná nádoba sa používa na sterilizáciu. Voda môže byť predhriata parou v hornej nádobe a počas sterilizácie môže byť taktiež para zavedená do cirkulačného systému dolnej nádoby na udržanie jej teploty. Hladina musí byť kontrolovaná počas doby nábehu, spracovania a chladenia tak, aby nádoby boli úplne pokryté procesnou vodou.

Pretlak je používaný na kontrolu deformácie nádob v důsledku expanzie priestoru v hlave a produktu. V obale uzavretom vo vákuu je expanzia plynu menej dôležitá, ale vákuum musí byť kontrolované. Obvykle sa to dosahuje nezávislou parnou vankúšom pôsobiacim na povrch vody v hornej nádobe. Kontinuálny záznam tlaku retorty by mal byť vedený.

Tam, kde sú používané prepravky, rámy alebo oddeľovače medzi vrstvami obalov v koši na udržanie obalov počas retoroého cyklu, by mali byť navrhnuté tak, aby umožňovali nerušenú cirkuláciu vody, čím sa zabezpečí, že rozloženie teploty v celej retorte je v rámci špecifikácie. Tam, kde dochádza k lokalizovanému zavedeniu prehriatej alebo chladiacej vody, by malo byť zabránené vysokým alebo nízkym teplotám okolo obalov v oblasti vstupu. Tam, kde sú použité vysoké rýchlosti čerpania vody na vytvorenie turbulencie, by mali byť skontrolované účinky na tepelnú cestu vo flexibilných obaloch a overená účinnosť držiaceho systému.

Keďže potravinové obaly sú úplne ponorené vo vode, môže to predstavovať mierne vyššie riziko pre post-procesovú kontamináciu, napríklad na začiatku fázy chladenia v důsledku mikro únikov potravinových nádob, než v prípade autokláv bez vodného ponorenia.

Kontinuálne sterilizátory

V hydrostatických sterilizátoroch je tlak v sterilizačnej komore vyvážený na oboch stranách hydrostatickými stĺpcami vody. Konzervy sú kontinuálne dopravované cez systém v nosných tyčiach poháňaných kontinuálnym reťazou. Sterilizačné médium je zvyčajne zmes pary a vzduchu na zabezpečenie pretlaku v pare. Dĺžka vodných stĺpcov automaticky definuje celkový tlak. Automatický systém musí byť poskytnutý na kontinuálnu kontrolu hladiny vody v spodnej časti parnej kupoly a zabezpečenie toho, aby dopravný reťaz nebežal vo vode.

Minimálne dva hlavné teplotné indikátory sú namontované v každej parnej kupole, jeden umiestnený tesne nad normálnym rozhraním para-voda a druhý v hornej časti kupoly. Tam, kde plánovaný proces špecifikuje udržiavanie daných teplôt v hydrostatických stĺpcoch, musí byť taktiež nainštalovaný minimálne jeden hlavný teplotný indikátor v každom stĺpci.

Minimálne dve zapisovacie sondy musia byť namontované v každej parnej kupole, jedna umiestnená tesne nad rozhraním para-voda a druhá v hornej časti kupoly. Tam, kde plánovaný proces špecifikuje udržiavanie daných teplôt v hydrostatických stĺpcoch, musia byť zapisovacie sondy nainštalované v hornej a dolnej časti každého stĺpca a teplota musí byť kontrolovaná na plus mínus päť stupňov Celzia od špecifikovanej teploty. Dodatočné sondy môžu byť vyžadované pre oblasti, ktoré sú považované za kritické.

Alternatívna metóda odpúšťania pary môže byť poskytnutá pomocou ventilačných ventilov umiestnených bezprostredne nad rozhraním para-voda. Tam, kde dizajn hydrostatického sterilizátora má parnú komoru oddelenú od hydrostatických stĺpcov, musí byť poskytnutý samostatný odtok kondenzátu.

Sterilizátor by mal byť privedený na prevádzkovú teplotu iba pomocou validovanej metódy, ktorá bola špecifikovaná výrobcom stroja. Toto musí zabezpečiť, že adekvátne vetranie odstráni vzduch z parnej kupoly tak, aby sterilizátor dosiahol svoju minimálnu sterilizačnú teplotu.

Sterilizačný čas je určený rýchlosťou dopravného reťaza cez parné kupoly. Rýchlosť dopravného reťaza musí tvoriť súčasť plánovaného procesu a musí byť meraná na začiatku spracovania a v intervaloch maximálne dvoch hodín, ak je vykonávaná manuálna kontrola. Tam, kde je rýchlosť dopravníka meraná automaticky, mala by byť zobrazovaná a zaznamenávaná kontinuálne.

Zatiaľ čo počet nosičov nádob v parnej kupole je špecifikovaný výrobcom sterilizátora, skutočný počet sa bude meniť, keď výška rozhrania para-voda kolíše. Automatický systém by mal byť dostupný na signalizáciu alarmu a zastavenie dopravníka, ak teplota v parnej kupole klesne o viac ako jeden stupeň Celzia pod sterilizačnú teplotu. Musí byť poskytnutý prostriedok na zabránenie neoprávneným zmenám rýchlosti dopravníka.

V rotačnom režime je rotácia obalu kontrolovaná druhým reťazom. Toto typicky poskytuje minimálnu rotačnú rýchlosť medzi piatimi a pätnástimi otáčkami za minútu. Dizajn držiakov obalu musí spĺňať rovnaké požiadavky pre ochranu pohárov a uniformitu distribúcie tepla ako pre konvenčné retorty. V hydrostatických sterilizátoroch, kde nie je čerpaná cirkulácia vody v predchladiacom stĺpci, chladiaca voda by nemala byť pridávaná na kontrolu teploty stĺpca.

Schematický výkres sterilizátora by mal byť dostupný na stanovi operátora. Tento výkres by mal jasne zobrazovať počet nosičov nádob v každej sekcii sterilizátora na pomoc pri izolácii produkcie v prípade odchýlok spracovania.

Inštrumentácia a kontrola autokláv

Každý autoklav musí byť vybavený nezávislým hlavným teplotným indikátorom, ktorý môže byť buď platinového odporového typu alebo ortuťového skleneného typu vhodnej špecifikácie. Rozsah stupnice od sedemdesiatich šiestich do stotridsiati stupňov Celzia sa zvyčajne považuje za prijateľný. Teplomery alebo senzory s chybami väčšími ako nula celá päť stupňa Celzia od štandardu by sa nemali používať.

Hlavný teplotný indikátor autokláv by mal byť testovaný na presnosť voči známemu sledovateľnému štandardu pri inštalácii a v časových intervaloch nepresahujúcich jeden rok, najmä ak potravinársky spracovateľ usiluje o schválenie od amerického Úradu pre potraviny a lieky. Kontrola by mala byť vykonaná pri troch individuálnych teplotách v rámci normálneho rozsahu procesných teplôt. Datované záznamy kalibračnej kontroly musia byť vedené.

Každý autoklav musí byť vybavený regulátorom teploty, ktorý je schopný kontrolovať teplotu sterilizačného prostredia na mínus nula celá päť až plus jeden celá nula stupňa Celzia od procesného nastavenia. Nástroj je často kombinovaného zapisovacieho a kontrolného typu. Teplotný a časový zapisovací nástroj musí poskytovať trvalý záznam každého sterilizačného cyklu. Ovládací prvok na nastavenie zapisovača musí byť chránený tak, aby nemohli byť vykonané neoprávnené zmeny. Akákoľvek vykonaná úprava by mala byť zaznamenaná. Záznam by sa mal zhodovať s hlavným teplotným indikátorom v rozmedzí nula celá päť stupňa Celzia a nesmie ukazovať vyššiu hodnotu než hlavný teplotný indikátor pri plánovanej sterilizačnej teplote. Regulátor teploty autokláv musí byť periodicky kalibrovaný, typicky v časových intervaloch jeden až dva roky. Počas prevádzky by mal byť zapisovač kontrolovaný na presnosť voči hlavnému teplotnému indikátoru počas každého sterilizačného cyklu.

Pretlak môže byť aplikovaný stlačeným vzduchom alebo parou alebo ako parno-vzduchový vankúš v závislosti od fázy procesného cyklu, produktu a typu obalu, napríklad kovový obal plus nula celá päť baru, kovová konzerva mínus nula celá dva až plus jeden celá nula bar, vrecúška plus tri bary a poháre podľa potreby na zabránenie prerezaniu a vetraniu, a typu zariadenia. Preto každá retorta alebo sterilizátor musí byť vybavený tlakovým meradlom alebo regulátorom. Meradlo by malo mať presnosť plus mínus jeden percent plnej stupnice výchylky. Ideálne by malo mať rozsah od nuly tak, aby bezpečný pracovný tlak retorty alebo sterilizátora bol približne dve tretiny plnej stupnice. Meradlo musí byť kontrolované na presnosť každý jeden až dva roky.