ضدعفونی کننده اتوماتیک UHT: الزامات کلیدی کنترل دما و فرآیند

در یک کارخانه لبنیات معمولی، یک ضدعفونی کننده اتوماتیک UHT در دمای 137 درجه سانتیگراد با زمان نگهداری 4 ثانیه کار می کند. اگر دما برای بیش از 2 ثانیه فقط 1.5 درجه سانتیگراد به زیر نقطه تنظیم کاهش یابد، دستگاه انحراف جریان، دسته را برای پردازش مجدد به مخزن تعادل می فرستد. آن رویداد واحد هزینه بازده، انرژی و زمان جابجایی دارد. درست کردن فرآیند به تغییر یک سوپاپ نیست. این یک نیاز در سطح سیستم است.

چرا کنترل دمای UHT به تحمل شدید نیاز دارد؟

استریلیزاسیون UHT یک فرآیند حرارتی جریان مداوم است که باید به کاهش 12 log اسپورهای کلستریدیوم بوتولینوم دست یابد و در عین حال طعم، عملکرد پروتئین و تغذیه محصول را حفظ کند. ترکیب دما و زمان نگهداری یک مرز ایمنی است که توسط مقامات فرآیند تعریف شده است، نه ترجیح اپراتور.

کاهش 1 درجه سانتی گراد زیر هدف در دمای 140 درجه سانتی گراد می تواند کارایی کشتن هاگ را 30-40٪ کاهش دهد. به همین دلیل است که ضدعفونی کننده های اتوماتیک UHT با چندین لایه کنترلی همپوشانی ساخته می شوند. یک کنترل کننده دما هرگز کافی نیست. سیستم به حسگرهای اضافی، یک لوله نگهدارنده معتبر و یک شیر انحرافی نیاز دارد که در میلی ثانیه پاسخ دهد.

رابطه دما-زمان چگونه کار می کند

تخریب حرارتی هاگ ها از یک مدل جنبشی مرتبه اول پیروی می کند. D-value به ازای هر افزایش مقدار Z در دما 90٪ کاهش می یابد. برای C. botulinum، مقدار Z تقریباً 10 درجه سانتیگراد است. افزایش دمای فرآیند از 121 درجه سانتیگراد به 140 درجه سانتیگراد، زمان نگهداری مورد نیاز را از دقیقه به ثانیه کاهش می دهد.

چهار حلقه کنترل یک ضدعفونی کننده اتوماتیک UHT

یک استریل کننده اتوماتیک UHT بر روی چهار حلقه کنترل مستقل کار می کند: پیش گرم کردن، گرمایش نهایی، نگه داشتن و خنک کننده. هر حلقه نقطه تنظیم، زمان پاسخ و منطق بی خطر خود را دارد. یک حلقه کنترل جریان و فشار برگشتی مجزا، شرایط فیزیکی را حفظ می کند که از جوشیدن فلاش محصول جلوگیری می کند.

حلقه گرمایش

بخش گرمایش محصول را از دمای پیش گرم، معمولاً 60-75 درجه سانتیگراد، به نقطه تنظیم UHT افزایش می دهد. در یک سیستم تزریق مستقیم بخار، بخار آشپزی برای گرم شدن تقریباً آنی در محصول مخلوط می شود. در یک سیستم غیر مستقیم، یک مبدل حرارتی صفحه ای یا لوله ای، گرما را از بخار یا آب داغ منتقل می کند. یک کنترل کننده PID موقعیت شیر ​​بخار را بر اساس دمای اندازه گیری شده در خروجی بخاری تنظیم می کند.

حلقه برگزاری

پس از گرم شدن، محصول از یک لوله نگهدارنده عایق عبور می کند که در آن دمای مورد نظر برای مدت زمان ماندگاری مورد نیاز باقی می ماند. این بحرانی ترین منطقه است. اگر دما کمتر از حد تعیین شده باشد، محصول استریل نشده است.

ضدعفونی کننده اتوماتیک UHT برای پردازش مواد غذایی و آشامیدنی این دستگاه ضدعفونی کننده اتوماتیک فوق العاده بالا، نوشیدنی ها را در عین حفظ مواد مغذی و طعم، استریل می کند. بیش از 85 درصد بازیابی گرما، اتوماسیون کامل، و مطابق با استانداردهای ASME، PMO و 3A را ارائه می دهد و عملکرد ایمن و کارآمد را تضمین می کند. مشاهده محصول →

حلقه خنک کننده

لوله نگهدارنده به قسمت خنک کننده تخلیه می شود. در سیستم‌های غیرمستقیم، محصول از طریق یک احیاکننده جریان می‌یابد تا گرما را بازیابی کند، سپس به بخش آب سرد یا گلیکول می‌رسد. سرعت خنک کننده مهم است: خیلی کم باعث آسیب حرارتی اضافی می شود، خیلی سریع باعث ایجاد شوک حرارتی در سطوح انتقال حرارت می شود.

کنترل جریان و فشار برگشتی

در دمای 140 درجه سانتیگراد، آب با شدت 3.6 بار مطلق به بخار تبدیل می شود. برای مایع نگه داشتن محصول، یک شیر فشار در پایین دست لوله نگهدارنده باید 4-6 بار را حفظ کند. افت کمتر از آن باعث چشمک زدن، تغییر سرعت جریان و بی اعتبار شدن محاسبه زمان اقامت می شود.

طراحی لوله برگزاری و اعتبارسنجی زمان اقامت

شرایط عملیاتی در لوله نگهدارنده تعیین می کند که آیا هر ذره محصول عملیات حرارتی مورد نیاز را دریافت می کند یا خیر. طول لوله باید برای سریعترین ذره در پروفیل جریان محاسبه شود، نه سرعت متوسط.

در جریان آشفته، سرعت خط مرکزی حدود 1.2 برابر سرعت متوسط ​​است. این سریعترین ذره کمترین زمان را در لوله نگهدارنده می گذراند، بنابراین معادله طراحی شامل ضریب ایمنی 1.2 است.

اگر سرعت متوسط ​​2.0 متر بر ثانیه و زمان نگهداری لازم 4 ثانیه در دمای 140 درجه سانتیگراد باشد، طول لوله نظری 8.0 متر است. با ضریب 1.2، طول واقعی طراحی شده 9.6 متر است.

ابزار دقیق، حسگرها، و انحراف ایمن

یک دستگاه ضدعفونی کننده خودکار UHT سازگار از سنسورهای دمای اضافی با زمان پاسخ کمتر از 1.5 ثانیه و یک شیر انحراف پنوماتیکی استفاده می کند که در عرض 200 میلی ثانیه فعال می شود.

برای ایمنی مواد غذایی، این فرآیند تنها زمانی معتبر است که دمای محصول در خروجی لوله نگهدارنده در نقطه تنظیم یا بالاتر از آن باشد. در لحظه سقوط، یک دستگاه انحراف جریان (FDD) محصول را به مخزن تعادل هدایت می کند.

ابزار دقیق مورد نیاز

• دو سنسور Pt100 RTD در خروجی لوله نگهدارنده با عدم قطعیت اندازه گیری در 0.3 درجه سانتی گراد
• ثبت مداوم دما در فواصل 1 ثانیه ای با حفظ داده ها برای حداقل 12 ماه
• انحراف خودکار در هر انحراف منفی زیر نقطه تنظیم، بدون لغو دستی
• فرستنده فشار در شیر فشار برگشتی برای حفظ 4-6 بار مطلق
• فلومتر روی خوراک محصول برای تایید دبی واقعی در برابر ارزش طراحی
• شیر انحراف پنوماتیک با زمان فعال سازی 0.2 ثانیه

واحد کنترل دقیق دما برای غذا و نوشیدنی این TCU حلقه بسته دمای راکتورها و مخازن را تنظیم می کند و از گرمایش، سرمایش و فرآیندهای متناوب پشتیبانی می کند. با کنترل PLC و فولاد ضد زنگ درجه مواد غذایی، دماهای پایدار را حفظ می کند و قابلیت ردیابی داده ها را برای تضمین کیفیت فراهم می کند. مشاهده محصول →

دنباله انحراف

در یک انحراف دمایی منفی، سیستم خروجی بخاری را کاهش می دهد، شیر انحراف را باز می کند و محصول را به مخزن تعادل هدایت می کند. اسکیدهای مدرن برای جلوگیری از افزایش فشار در لوله نگهدارنده، شیر انحراف را با پمپ در هم می‌بندند.

CIP و سرویس بهداشتی برای خطوط UHT

خطوط UHT به یک برنامه اختصاصی CIP با پیش شستشو، شستشوی قلیایی داغ، شستشوی میانی، شستشوی اسیدی، شستشوی نهایی و ضدعفونی آب داغ نیاز دارند. هر فاز دارای اهداف نرخ جریان، دما و غلظت است.

چالش اصلی رسوب کردن است. در دماهای بالا، پروتئین های شیر دنچر شده و رسوبات سوخته روی سطوح انتقال حرارت ایجاد می کنند. این رسوبات راندمان حرارتی را کاهش می دهند، ویژگی های جریان را تغییر می دهند و به یک جایگاه میکروبیولوژیکی تبدیل می شوند. شستشوی قلیایی پروتئین و چربی را از بین می برد، اما تنها شستشوی اسیدی، جرم های معدنی باقی مانده را از بین می برد.

سیستم CIP درجه مواد غذایی برای تمیز کردن خودکار در خط این سیستم CIP خطوط لوله و مخازن را بدون جداسازی با استفاده از چرخه های قبل از شستشو، قلیایی، اسیدی و شستشوی نهایی تمیز می کند. PLC کنترل شده با قابلیت ردیابی، کار دستی و خطر آلودگی متقابل را کاهش می دهد، مناسب برای خطوط لبنی، نوشیدنی و سس. مشاهده محصول →

اعتبار سنجی، انطباق، و مستندسازی

اعتبار سنجی فرآیند UHT بر اساس 21 CFR قسمت 113 و مقررات اتحادیه اروپا EC 852/2004 به یک مطالعه نقشه برداری دمای مستند، یک آزمایش چالش میکروبیولوژیکی و قابلیت ردیابی مجدد کالیبراسیون برای هر سنسور نیاز دارد.

یک بسته اعتبارسنجی مناسب شامل صلاحیت نصب (IQ)، صلاحیت عملیاتی (OQ) و صلاحیت عملکرد (PQ) است. در طول PQ، فرآیند با یک محصول تلقیح شده با یک سویه میکروبی شناخته شده به چالش کشیده می شود. نتایج باید حداقل کاهش 12 لاگ بدون رویدادهای انحرافی را در طول دوره مطالعه نشان دهد.

اسکیدهای مدرن UHT داده های فرآیند را با یک مسیر حسابرسی ایمن ذخیره می کنند. ارتباطات اترنت یا OPC-UA داده ها را برای گزارش دسته ای و انطباق حسابرسی شخص ثالث به سیستم های نظارتی ارسال می کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه استفاده از اتوماسیون در سیستم های پاستوریزاسیون، به مقاله ما در مورد مراجعه کنید اتوماسیون در پاستوریزاسیون مواد غذایی .

خطاهای رایج و نحوه تشخیص آنها

متداول ترین انحرافات فرآیند UHT عبارتند از رانش نرخ جریان، رانش سنسور، نوسان فشار بخار و رسوب گیری بخش گرمایش. این چهار موضوع بیشتر تماس های خدمات صحرایی به کارخانه های فرآوری را شامل می شود.

رانش نرخ جریان

یک پمپ تخریب کننده سرعت جریان را کاهش می دهد، که زمان ماندگاری را افزایش می دهد و می تواند باعث گرم شدن بیش از حد شود. دریچه نیمه مسدود جریان را کاهش می دهد و فشار برگشتی را تغییر می دهد و منجر به پردازش کم می شود.

دریفت سنسور

سنسور Pt100 که 1 درجه سانتی گراد کمتر از دمای واقعی محصول می خواند، باعث می شود محصول سیستم گرمتر از آنچه در نظر گرفته شده است گرم شود. سنسوری که بالا می‌خواند، خطرناک‌تر است: حلقه گرمایش در دمای پایین‌تری کار می‌کند و تحت فرآیند قرار می‌گیرد.

نوسان فشار بخار

یک دریچه کاهش فشار بخار کوچکتر باعث ایجاد نوسان در دمای خروجی بخاری می شود. یک کنترلر PID تنظیم شده روی یک باند باریک می تواند ناپایدار شود. مهندسی اسکید مناسب شامل ایستگاه تهویه بخار با جداکننده و تله است.

رسوب گیری بخش گرمایش

با افزایش رسوب، ضریب انتقال حرارت کلی کاهش می یابد. این سیستم دریچه بخار را بیشتر باز می کند و دمای دیواره را بالا می برد و باعث سوختگی موضعی می شود. نظارت بر افت فشار در سراسر بخاری سریعترین راه برای تشخیص پیشرفت رسوب است.

انتخاب یک دستگاه ضدعفونی کننده خودکار UHT یک تصمیم مهندسی است، نه یک اقدام تدارکاتی. سیستم مناسب از تلورانس کنترل محکمی برخوردار است، از هندسه لوله نگهدارنده معتبر و منطق انحراف سند استفاده می کند. تیم در Shiloc (Shanghai) Industrial Trading Co., Ltd. اسکیت های UHT یکپارچه برای پردازنده های غذا و نوشیدنی طراحی می کند. در مورد محصول، ظرفیت و روش گرمایش با آنها صحبت کنید صفحه تماس ما .

سوالات متداول

حداقل زمان نگهداری برای استریلیزاسیون UHT چقدر است؟

حداقل زمان نگهداری بستگی به دمای مورد نظر دارد. در دمای 135 درجه سانتیگراد، زمان نگهداری معمولاً 30-25 ثانیه است. در دمای 140 درجه سانتیگراد به 2-5 ثانیه کاهش می یابد. فرمول استاندارد لبنیات 137 درجه سانتیگراد به مدت 4 ثانیه است که باعث کاهش 12 log اسپورهای کلستریدیوم بوتولینوم می شود.

اگر دمای UHT از نقطه تنظیم پایین بیاید چه اتفاقی می افتد؟

سنسور دما در خروجی لوله نگهدارنده افت را تشخیص می دهد و دستگاه انحراف جریان بلافاصله محصول را به مخزن تعادل هدایت می کند. این محصول استریل نشده مجدداً پردازش می شود. این سیستم رویداد انحراف را در ثبت دسته ای برای ممیزی ایمنی مواد غذایی ثبت می کند.

سنسورهای استریل کننده UHT هر چند وقت یکبار باید کالیبره شوند؟

سنسورهای دما باید حداقل هر 6 ماه یکبار یا در صورت توصیه سازنده، بیشتر کالیبره شوند. کالیبراسیون باید بر اساس یک استاندارد مرجع قابل ردیابی بررسی شود و از نظر قابلیت ردیابی ممیزی مستند شود.

تفاوت بین UHT و پاستوریزاسیون چیست؟

پاستوریزاسیون از دماهای پایین تر، معمولاً 72 تا 85 درجه سانتیگراد، با زمان نگهداری از 15 ثانیه تا چند دقیقه استفاده می کند و برای از بین بردن عوامل بیماری زا در حین نگهداری محصول در یخچال طراحی شده است. UHT از دماهای بالا، 135-150 درجه سانتیگراد، با زمان نگهداری بسیار کوتاه، 2-5 ثانیه، برای دستیابی به عقیمی تجاری و امکان ذخیره سازی در قفسه استفاده می کند.