Повышение спроса на высокое качество и безопасность консервной продукции
Спрос на продукты длительного хранения растет. Изменение образа жизни потребителей привело к тому, что потребители, ограниченные во времени, начали искать удобные и быстрые в приготовлении блюда. Но им также требуется более широкий ассортимент здоровых, питательных и ароматных продуктов в различных типах контейнеров. Розничные торговцы реагируют на этот спрос и расширяют ассортимент своей продукции, призывая производителей к более длительному сроку хранения и дифференцированным типам тары.
Современные потребители отказываются от продуктов, прошедших глубокую обработку, в пользу продуктов, которые кажутся свежими и натуральными. Продукты питания, в которых используются химические консерванты, высокое содержание соли или кислоты, а также обработанные пищевые продукты, подвергшиеся сильному нагреву, находятся под особым давлением из-за изменения потребительских предпочтений. Пищевые компании с мировыми брендами или производители частных торговых марок знают, что ассортимент продукции необходимо изменить на многих уровнях, чтобы удовлетворить местный спрос и потребности розничных продавцов.
Эти адаптации включают не только рецептуру продукта и маркировку, но также параметры упаковки и обработки. Стальные банки, автоклавные пакеты, пластиковые миски и бутылки, стеклянные бутылки и банки, пластиковые банки и лотки теперь предлагают маркетингу широкий спектр возможностей для создания новых и уникальных брендов. Внешний вид и форма упаковки играют важную роль в поиске маркетингом путей и средств сделать быстроходные потребительские товары более привлекательными для потребителей и розничных продавцов. Но в конечном итоге именно технологическая линия должна обеспечивать высокое качество продукции и постоянно и постоянно обеспечивать контроль безопасности. Спрос на гибкость обработки находится под вопросом.
Стерилизация продуктов питания
Стерилизация с помощью тепла — одна из многих технологий, применяемых для увеличения срока хранения упакованных пищевых продуктов. Альтернативой могут быть ультрапастеризация и асептический розлив (для жидких продуктов), а также охлаждение и замораживание (для жидких и/или твердых продуктов). Стерилизованные линии пищевой промышленности имеют два основных решения: асептические линии и внутриконтейнерные линии. В асептической линии стерильный контейнер наполняется стерильным продуктом в стерильной среде. Это непрерывный процесс, обычно ограничивающийся жидкими продуктами с мелкими частицами.
С другой стороны, стерилизация в контейнерах — это проверенная технология, которая обеспечивает безопасные и эффективные пищевые продукты с низким содержанием кислоты и обеспечивает их стабильность при хранении (pH > 4,5). Нестерильный контейнер заполняется и запечатывается нестерильным продуктом в нестерильной среде. Затем продукт стерилизуется внутри контейнера, когда он проходит через технологическую линию стерилизации. Существует два типа линий стерилизации: ротационные и гидростатические стерилизаторы непрерывного действия и реторты периодического действия.
Ротационные и гидростатические автоклавы непрерывного действия обрабатывают постоянный устойчивый поток контейнеров непрерывным способом. Эта система обеспечивает непрерывную подачу, обработку и выгрузку контейнеров с продуктом. С помощью направляющих контейнеров контейнеры перемещаются через ряд кожухов или башен для предварительного нагрева, приготовления, охлаждения под давлением и охлаждения каждого отдельного контейнера, выходящего из системы.
Автоклавы непрерывного действия обычно используются для продуктов большого объема в контейнерах аналогичного типа или размера. Эти автоклавы обеспечивают кратковременное приготовление при высокой температуре и быстрое и эффективное охлаждение в автоматическом непрерывном режиме. Каждый контейнер готовится и охлаждается одинаковым образом и подвергается одинаковой термической обработке для обеспечения стабильного качества продукта. Сокращение времени обработки помогает сохранить натуральный вкус, питательные вещества и внешний вид продукта.
Автоклавы периодического действия перерабатывают контейнеры с продуктом в корзины или ящики. Равномерный поток контейнеров поступает на накопительный стол к корзино-загрузчику. Наполненные корзины образуют ряд продуктов и перемещаются в реторт для термической обработки. По завершении цикла корзины покидают реторт и выгружаются на конвейер для дальнейшей обработки.
Автоклавы можно легко настроить для работы с большим количеством типов емкостей и обработки широкого спектра рецептур продуктов. Автоклавы периодического действия обеспечивают высокую гибкость в использовании продуктов и емкостей, поскольку для каждого цикла автоклава управляются рецептурой. Партия № 1 может представлять собой горох в банке, партия № 2 — соус в пакете, а партия № 3 — напиток в стеклянной бутылке. Современные автоклавы периодического действия могут быть сконфигурированы для выполнения нескольких процессов, что обеспечивает максимальную гибкость предприятиям пищевой промышленности.
Автоматизация размещения корзин, доставки, загрузки/разгрузки приводит к использованию автоматизированной системы периодического автоклава. Из загрузчика ящиков заполненные ящики транспортируются в зону порционной загрузки, где формируется полная загрузка автоклава. Затем челночный вагон доставляет эту загрузку в одну из автоклавов, и загрузка автоматически переносится в нее. После завершения цикла стерилизации грузы помещаются обратно в челночную тележку и затем транспортируются в зону разгрузки партий. В такой конфигурации системы управления отдельными функциями автоклавной линии синхронизируются с помощью современной системы связи. Автоматизированные автоклавные камеры снижают затраты на рабочую силу и увеличивают производительность. Включение считывателей корзин для отслеживания корзин позволяет системе контролировать статус стерилизации каждой партии продуктов и обеспечивать цифровой учет для контроля качества и проверки со стороны регулирующих органов. Вообще говоря, автоклавы непрерывного действия обеспечивают повышенную воспроизводимость и стабильность результатов. С другой стороны, реторта периодического действия часто обеспечивает большую гибкость продукта, тары и производства.
Включаем тепло
Хотя рецептура продукта играет важную роль в автоклавированных продуктах, именно термический процесс в конечном итоге влияет на качество готового продукта. Точный расчет термического процесса для вашего конкретного продукта является отправной точкой в поиске наиболее подходящего автоклава.
Проектирование термического процесса. Безопасность продукции прежде всего
Целью ретортной обработки является достижение коммерческой стерилизации путем применения тепла. Хотя термический процесс предназначен для уничтожения или обезвреживания организмов, вызывающих порчу, некоторые бактерии могут выжить в процессе, поэтому продукт безопасен при нормальных условиях хранения, но не обязательно является стерильным. Значение Fo обычно используется для сравнения термообработок и описывает количество времени, необходимое для уменьшения микробной популяции в 1012 раз. Например, для C. botulinum время нагревания составляет 3 минуты при 121°C (250°F). ) уменьшает численность населения на этот коэффициент. Для обеспечения коммерческой стерильности вся пищевая масса в таре должна подвергаться необходимой температуре в течение необходимого времени. Однако длительное воздействие тепла влияет на качество готового продукта. Чем выше температура, тем выше скорость уничтожения и, следовательно, тем короче необходимое воздействие. Для большинства стерилизуемых продуктов лучше использовать высокотемпературный и кратковременный процесс.
Еще одна перспектива, которую следует учитывать, — это теплообмен внутри контейнера с продуктом: время, необходимое для достижения температуры термической обработки (время достижения) в самой холодной точке контейнера. Само собой разумеется, что различные формы и типы контейнеров требуют специальных тепловых расчетов. В процессе автоклавирования тепло должно передаваться продукту через стенку контейнера. Разные виды упаковки имеют разные значения теплопроводности: металлическая – самая высокая, а пластиковая – самая низкая. Другими важными факторами, которые следует учитывать, являются, например, свободное пространство в контейнере, вязкость продукта и начальную температуру продукта перед входом в реторту. Наконец, нуждается ли ваш продукт в перемешивании? Действительно, для некоторых продуктов перемешивание во время термического процесса полезно для лучшего нагрева с помощью принудительной конвекции и для защиты продукта, ближайшего к внешней стороне, от «горения» при более высоких температурах.
Автоклавы периодического действия также могут содержать вращающиеся стойки, которые перемешивают продукт в обратном порядке. Это ускоряет передачу тепла в продуктах, которые текут, перемешивая содержимое, перемещая через них пузырьки воздуха, создаваемые свободным пространством. Без этого пузырька практически нет преимуществ в использовании системы перемешивания для твердых пищевых продуктов. В заключение отметим два аспекта определения оптимального термического процесса. Существует микробиологическая сторона, где нам необходимо знать, какова устойчивость конкретного вызывающего озабоченность организма, чтобы определить необходимое количество тепла. Что касается обработки, мы определяем, сколько тепла передается продукту в контейнере. Соединение этих двух точек зрения дает нам необходимый термический процесс.
Проектирование термического процесса Планируемый процесс температуры/давления
В процессе стерилизации в автоклаве давление внутри контейнера с продуктом увеличивается из-за расширения продукта, увеличения давления пара и нагрева воздуха в свободном пространстве. Для сохранения целостности тары это явление необходимо компенсировать избыточным давлением на стадиях подогрева, варки и охлаждения.
Знакомство с технологией периодического автоклава
Эффективная система стерилизации основана на передовом принципе обработки с уникальной системой управления стерилизацией, которая обеспечивает последовательную, оптимальную и эффективную систему термической обработки под полным контролем управления. Нашими руководящими принципами в этом вопросе являются стабильное качество и безопасность продукции, а также минимальные затраты на единицу продукции. Клиенты достигают этих заданных значений с помощью различных технических разработок, установленных на автоклавах периодического действия.
Процесс распыления пара и воды
Технология распыления пара и воды является стандартной для статических и перемешивающих реторт периодического действия. Пар впрыскивается непосредственно в нижнюю часть реторты для быстрого и равномерного выхода. Водяные струи, бегущие по всей длине корпуса, интенсивно перемешивают пар и воду и создают однородное распределение температуры. Ключом к функциональности распыления пара и воды является возможность перекачивать технологическую воду и турбулентно распылять ее по всему автоклаву. Вода возвращается в оболочку через специально разработанные форсунки, которые «распыляют» ее на очень мелкие капли или пар. Форма распыла форсунок имеет коническую форму, что создает перекрывающиеся формы распыления по всему автоклаву и практически не оставляет мертвых зон. Эта технология обеспечивает равномерную термическую обработку всех контейнеров и обеспечивает эффективный противовес давлению, создаваемому внутри упаковки.
Высокочувствительные датчики температуры и давления, высококачественные пропорциональные регулирующие клапаны и контуры ПИД-регулирования обеспечивают точный контроль процесса в течение всего цикла стерилизации. Для максимальной безопасности продукта автоклавы в стандартной комплектации оснащены измерителем абсолютного расхода и аналоговым датчиком контроля уровня воды. Процесс распыления пара и воды обеспечивает микроохлаждение. Этот контролируемый и плавный переход от стерилизации к охлаждению позволяет избежать термического шока или неконтролируемого падения давления. Для других, конкретных типов продуктов, опция турбоохлаждения увеличивает мощность охлаждения, что приводит к сокращению времени охлаждения и повышению производительности. Автоклавы периодического действия, оснащенные технологией распыления пара и воды, считаются наиболее универсальными для всех типов конструкций упаковки.
Эффективное перемешивание
Автоклавы могут быть оснащены дополнительным устройством эффективного перемешивания. Контейнеры располагаются в корзинах горизонтально. Во время процесса корзины осторожно встряхивают в горизонтальном направлении. Такое возвратно-поступательное перемешивание создает оптимальное движение свободного пространства и значительно улучшает конвекционный нагрев контейнера. Лабораторные испытания показывают, что эффективное перемешивание обеспечивает большее движение жидкости и частиц внутри контейнера, что приводит к более быстрой теплопередаче, меньшему комкованию и лучшему смешиванию частиц и жидкости. Кроме того, эффективное перемешивание снижает инвестиционные затраты, затраты на техническое обслуживание и энергопотребление процесса перемешивания по сравнению с вертикальным или качающимся перемешиванием.
Системы рекуперации энергии
Автоклавы с пароводяным распылением могут быть оснащены системами энергосбережения для экономии воды, химикатов для очистки воды и энергии.
Уменьшение объема технологической воды
Чтобы уменьшить объем технологической воды, реторта может быть оснащена дополнительной всасывающей трубой, позволяющей снизить уровень воды во время обработки. Это значительно уменьшает количество технологической воды и, следовательно, снижает расход пара и нагрузку на градирню.
Предварительный нагрев технологической воды
Еще одна дополнительная система предварительного нагрева технологической воды экономит энергию и обеспечивает стабильную подачу продуктов горячего или горячего розлива. Как это работает? Тепло горячей охлаждающей воды рекуперируется для предварительного нагрева холодной технологической воды перед началом процесса стерилизации.
Косвенный нагрев через пароводяной теплообменник
Вместо прямого впрыска пара рециркулирующая технологическая вода проходит через пароводяной теплообменник. Это позволяет собирать конденсат и возвращать его в котел, избегая дорогостоящей подпитки и предварительного нагрева питательной воды котла.
Разработка под заказ
Рынок располагает персоналом, оборудованием и опытом для проведения необходимых исследований по проникновению тепла, распределению температуры, испытаниям производительности контейнеров и исследованиям по проверке эффективности процессов прямо на вашем собственном заводе. Пилотный стерилизатор имитирует ротационную, гидростатическую или неподвижную обработку для контейнеров всех размеров и скоростей и используется для испытаний на проникновение тепла, испытаний производительности контейнеров и оценки качества продукции.
Как это работает? В обычной автоклавной емкости с обычной корзиной размером 954 х 954 х 909 мм и тяжелым барабаном трубчатой конструкции длина оболочки составляет 1800 мм. В альтернативном варианте легкий барабан с перфорированной пластиной тесно связан с корзиной, а в барабан встроены распылительные трубы. Размер судна составляет 1500 мм. Узко установленный барабан обеспечивает верхний зажим корзины, обеспечивая высокую вместимость для широкого спектра типов контейнеров. Меньший диаметр резервуара и более узкое пространство между барабаном и кожухом обеспечивают экономию пара, сжатого воздуха и охлаждающей/технологической воды при минимальной разнице Fo.
Отличное распределение температуры
Экономия на коммунальных услугах. Новая конструкция также обеспечивает лучшее распределение тепла в статическом режиме или в режиме перемешивания благодаря запатентованному методу подачи технологической воды. Система подает воду к распылительным трубкам, встроенным в барабан, через вращающуюся муфту, расположенную внутри корпуса. Таким образом, техническая вода следует за продуктом, устраняя эффект сдвига и обеспечивая более глубокое проникновение воды в загрузку. Смещенная конфигурация форсунок обеспечивает равномерное распределение воды по всей площади поверхности контейнера. Эта инновационная технология распыления воды обеспечивает превосходное распределение температуры и значительную экономию энергии и охлаждающей воды.
Кроме того, уникальная концепция распыления позволяет работать на высоких оборотах (до 20), обеспечивая при этом превосходное распределение температуры. Поскольку срок полезного использования автоклава составляет минимум 25 лет, экономия энергии и воды имеет особое значение для снижения себестоимости производства одного автоклавного контейнера.
Многопроцессная возможность
Автоклав доступен в режиме распыления пара и воды, а также в режиме полного или частичного погружения в воду, что обеспечивает полную гибкость контейнера и процесса. Погружение в воду для обработки на высоких оборотах и для контейнеров, требующих плавучести. Частичное погружение для плотно упакованных жестких контейнеров с минимальной способностью пропускать воду. Комбинируя различные технологические режимы в одной машине, каждая комбинация упаковки/продукта обеспечивает наиболее экономичный и щадящий процесс.
Последовательная реализация процесса
Высокотемпературные процессы имеют более короткое время процесса. Это влечет за собой необходимость точного контроля процесса. Отклонение во времени, давлении или температуре при кратковременной обработке при высокой температуре становится более критичной проблемой. Точно так же процесс охлаждения влияет на качество и безопасность готового продукта. Каждый автоклав в цеху оснащен локальным контроллером с сенсорным экраном, который контролирует программу стерилизации и позволяет вмешиваться в процесс стерилизации. Система управления термическим процессом обычно контролирует систему автоклава, состоящую из одной или нескольких автоклавов периодического действия, на центральном хост-компьютере. Они выполняют симпатичные самотестирования и проверяют все полевые устройства и датчики перед запуском.
Контроллер также осуществляет централизованное управление и автоматически регистрирует отклонения температуры без вмешательства оператора. Дополнительное программное обеспечение для онлайн-отслеживания летальности позволяет корректировать отклонения процесса на основе онлайн-расчета Fo.
Система управления термическим процессом включает в себя центральный компьютер для удобного контроля за автоклавом. Рецепты процессов редактируются и управляются на этом хост-компьютере. Данные процесса надежно хранятся в зашифрованном формате, а доступ к различным функциям хост-системы защищен паролем. Комплексное программное обеспечение обеспечивает точное повторение запрограммированных профилей стерилизации, таких как запрограммированные температурные изменения на этапах подъема и охлаждения, превышение температуры в начале приготовления и т. д., уменьшая распространение Fo.
Автоматизированные автоклавные системы периодического действия
Тенденция в пищевой промышленности заключается в переходе от небольших автоклавов к более крупным емкостям для повышения эффективности и безопасности продукции. Более крупные сосуды подразумевают более крупные корзины, с которыми невозможно обращаться вручную. Большие корзины слишком громоздки и слишком тяжелы, чтобы их мог передвигать один человек. Необходимость справиться с этими огромными корзинами открывает путь для «Автоматизированных автоклавных систем периодического действия», которые относятся к полностью автоматизированной интеграции всего оборудования, предназначенного для транспортировки корзин от загрузочной станции к стерилизационным ретортам, а оттуда к станции разгрузки и зоне упаковки. Глобальную систему обработки можно контролировать с помощью системы отслеживания корзин/поддонов.
Системы погрузки и разгрузки
Ассортимент загрузчиков и разгрузчиков простирается от полуавтоматических систем с низкой производительностью (1–1,5 слоев/мин) до полностью автоматизированных систем для высоких скоростей (более 5 слоев/мин). Оборудование полностью изготовлено из нержавеющей стали. Модульные решения позволяют легко адаптировать установку к пространственным потребностям клиента и типу используемой корзины. В полуавтоматической системе загрузки/разгрузки пластиковый слой ставится/снимается оператором. Все остальные операции выполняются автоматически после выполнения этого ручного действия.
Транспортные системы
Доступны различные альтернативы для транспортировки полных/пустых корзин в/из автоклавов: стационарным конвейером, челноком на рельсах или автоматически управляемыми транспортными средствами. Все автоклавы можно заказать с встроенными внутренними конвейерами для автоматической загрузки/разгрузки корзин. Конвейеры изготовлены из нержавеющей стали и предназначены для интеграции с внешними конвейерами. Шаттл — это автоматизированная система доставки корзин, которая доставляет и собирает партии. Челнок интегрирован с конвейерной системой загрузчика/разгрузчика.
Автоматизированная управляемая машина представляет собой машину, работающую без гусениц. На ней установлена короткая конвейерная секция, которая стыкуется с погрузчиком для захвата корзин для автоклавирования. Парк машин с конвейерной палубой транспортирует корзины с погрузочных конвейеров в реторты периодического действия для приготовления при высокой температуре. После завершения цикла стерилизации реторта открывается автоматически, и машина отправляется на разгрузку. Системе приказано снять корзины и доставить их к разгрузчику или буферному конвейеру. Машина также транспортируют пустые корзины к буферным конвейерам и обратно. Система хост-программного обеспечения координирует все движения транспортных средств и взаимодействует с производственным программным обеспечением завода, чтобы облегчить перемещение корзины.
Система отслеживания корзин/поддонов
Вся работа зависит от эффективной системы отслеживания корзин и партий продукции. Система поддонов не только координирует все движения корзин, но также записывает все данные и контролирует отклонения времени выдержки перед обработкой. Глаза системы — это штрих-коды, которые идентифицируют корзины в ключевых местах процесса во время их продвижения: загрузка (время заполнения для отслеживания времени простоя), в реторте, начало и завершение процесса и разгрузка. Система отмечает любую аномалию (например, корзины с другим продуктом, нестерилизованный или неправильный продукт на разгрузочном устройстве и т. д.). В этом случае для выпуска помеченного продукта необходима привилегия контроля качества. Визуализация на экране обеспечивает хороший обзор системы, поэтому лишь небольшое количество операторов может следить за системой с несколькими автоклавами.