VOEDSELAUTOCLAVEN

De voedselverwerkende industrie beschikt tegenwoordig over een breed scala aan autoclaven die geschikt zijn voor diverse toepassingen binnen sterilisatie- en pasteurisatieprocessen. Deze gespecialiseerde drukvatapparatuur vertoont aanzienlijke verschillen in constructie, waarbij fabrikanten kiezen voor verticale dan wel horizontale oriëntaties, verschillende aantallen deuren, uiteenlopende verwarmingsmedia en gevarieerde systemen voor het hanteren van autoklaafkratten. Verticaal uitgevoerde autoclaven worden voornamelijk toegepast in kleinschalige productieomgevingen waar de verwerkingscapaciteit relatief beperkt blijft. Horizontale uitvoeringen bieden daarentegen substantieel grotere verwerkingsvolumes en kunnen worden uitgerust met volledig gemechaniseerde systemen voor het automatisch hanteren van verpakkingen. De meest gangbare horizontale autoclaven kunnen worden geconfigureerd voor zowel statische als rotatieve verwerkingsmodi, afhankelijk van de specifieke producteigenschappen en verpakkingsformaten.

Stoom-Lucht Autoclaven voor Industriële Toepassing

Stoom-lucht autoclaven maken gebruik van een zorgvuldig samengesteld mengsel van stoom en lucht als primair warmteoverdrachtmedium, waarbij temperatuur en druk onafhankelijk van elkaar worden geregeld. De stoominlaatconfiguratie dient over de volledige lengte van de retort te lopen en moet worden voorzien van een reeks mondstukken die qua afmetingen en positionering zodanig zijn ontworpen dat een optimaal gelijkmatige stoomverdeling wordt bereikt. Een geforceerde circulatieventilator is een essentieel onderdeel van deze autoclaven, aangezien dit component zorgt voor een optimale warmteoverdrachtsnelheid en garandeert dat de temperatuurverdeling uniform blijft zonder dat zich koude zones kunnen vormen. Met het oog op voedselveiligheid en het waarborgen van commerciële steriliteit moet de temperatuurverdeling binnen deze autoclaven homogeen zijn, en dient de koudste zone van de autoclaaf te worden geïdentificeerd door middel van temperatuurmapping.

Het condenswater dat zich tijdens het sterilisatieproces accumuleert moet actief worden verwijderd uit de onderzijde van deze autoclaven door middel van een automatische klep die wordt geactiveerd door een niveausensor, teneinde onderverwerking van blikken of potten in de onderste laag van de manden te voorkomen. Het condenswater moet eveneens worden afgevoerd uit leidingen en warmtewisselaars en kan vervolgens worden teruggevoerd naar het stoomsysteem voor hergebruik. Zeefinstallaties dienen te worden geïnstalleerd in het distributiesysteem van het verwarmingsmedium om warmtewisselaars, pompen, regelkleppen en stoomvangen te beschermen tegen beschadiging of verstopping.

De koelfase vormt een cruciaal onderdeel van het proces in autoclaven, gezien de directe impact op cyclustijd, productkwaliteit en de additionele bijdrage aan de letaliteit van het proces. Koeling kan worden uitgevoerd met omgevingswater met temperaturen variërend tussen acht en vijftien graden Celsius, of met gekoeld water. De waterdistributie in de retortkamer van autoclaven kan plaatsvinden als sproeinevel door middel van verdeelbuizen en een bodemuitlaat, waarbij het water wordt gerecirculeerd via een warmtewisselaar of direct wordt afgevoerd. De toegepaste methode moet waarborgen dat het koelmedium uniform wordt gedistribueerd, en het product kan zowel statisch blijven als worden geroteerd tijdens het koelproces. De hygiëne van het circulatiesysteem moet worden gegarandeerd en het koelwater dient residuele desinfecterende activiteit te behouden.

Het drukregelsysteem van deze autoclaven moet de werking van zowel de luchtinlaatklep als de stoom-luchtuitlaatklep controleren. Controle van de overdruk handhaaft het volume van de verpakking en balanceert de interne druk die wordt gegenereerd door gas en damp met een lichte overdruk van meer dan 0,5 bar. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan het voorkomen van een interne drukval aan het begin van de koelfase in autoclaven. Effectieve controle van de overdruk tijdens koeling is essentieel om vervorming van verpakkingen, ventilatie van sluitingen of doorsnijding van afdichtingen te voorkomen. Een continue registratie van de retortdruk moet worden bijgehouden, met name voor flexibele verpakkingen die worden verwerkt in autoclaven.

Retentiesystemen in autoclaven moeten zodanig zijn ontworpen dat de onbelemmerde stroming van stoom en koelwater over het verpakkingsoppervlak wordt gewaarborgd. Autoklaafkratten dienen open zijkanten te hebben om de beweging van stoom naar de containers en de afvoer van condensaat mogelijk te maken. Een open ruimte van ongeveer tien tot twintig millimeter tussen de lagen in de mand is cruciaal om vrije circulatie van stoom naar alle verpakkingen te garanderen binnen autoclaven. Overbelading van de manden met product kan een sterk negatieve invloed hebben op de verwarmingseffectiviteit in autoclaven. Dit type autoclaaf kan een uitstekende oplossing zijn, met name voor platte verpakkingsformaten die horizontaal op de mandschalen liggen, zoals pouches en plastic containers.

Watercascade Autoclaven voor Moderne Voedselverwerking

Watercascade autoclaven worden gedefinieerd als systemen waarbij een relatief kleine hoeveelheid proceswater wordt onttrokken aan de bodem van de retort door een hoogcapaciteitspomp en vervolgens wordt gedistribueerd via metalen platen of verdeelleidingen in het bovenste deel van de retort. Dit proceswater cascadeert naar beneden over de retortcassettes, kooien of rekken in een regen- of douchepatroon, waarbij het langs de productverpakkingen stroomt op weg terug naar de bodem van de retort waar het opnieuw wordt gecirculeerd door het verwarmings- en distributiesysteem. Het proceswater in deze autoclaven kan worden verwarmd door middel van een of meerdere directe of indirecte verwarmingsmethoden, waaronder warmtewisselaars, directe stoominjectie of via stoomverdelingspijpen.

Deze autoclaven gebruiken een laag volume oververhit water dat cascadeert of circuleert met een hoge stroomsnelheid door specifiek ontworpen douchekoppen of geboorde platen om containers te steriliseren. Het is essentieel dat de waterstroom door de douchekop of orificieplaten onbelemmerd blijft en uniform blijft, aangezien dit een grote invloed heeft op de warmteoverdracht binnen deze autoclaven. De stroom van het verwarmingsmedium moet worden gemeten, bij voorkeur bij zowel de inlaat als de uitlaat van het verwarmingsgebied met behulp van een dubbel sensorsysteem in autoclaven. Het ontwerp van het gebied rond de zuiginlaat van de circulatiepomp moet voorkomen dat deze wordt geblokkeerd door vuil, gevallen of beschadigde containers. Een filter of zeef moet worden geïnstalleerd stroomopwaarts van de circulatiepomp in autoclaven en regelmatig worden onderhouden, en een alarm moet worden geïnstalleerd om aan te geven wanneer de inlaat geblokkeerd is geraakt.

De hoofdtemperatuurindicator en sensorprobe van de temperatuur-tijdrecorder moeten zich bevinden in de waterstroom aan de uitlaatzijde van het vat of in de retourleiding naar de warmtewisselaar van autoclaven. Wanneer de verwarming en koeling indirect zijn, moet de sensorprobe voor de temperatuurregelaar direct na de warmtewisselaar worden geplaatst. Indien onderhoudswerkzaamheden aan autoclaven het demonteren van leidingwerk inhouden, moet er zorgvuldig op worden gelet dat orificieplaten, mondstukken en sensoren in de juiste positie worden teruggeplaatst.

Temperatuur en druk worden onafhankelijk geregeld in deze autoclaven en overdruk wordt toegepast door perslucht om ervoor te zorgen dat het water vloeibaar blijft bij de verwerkingstemperatuur. Perslucht moet ook worden gebruikt om overdruk te behouden aan het begin van en tijdens koeling, wanneer de stoomdruk instort als gevolg van afkoeling in autoclaven.

Een watersproeier-autoclaaf wordt gedefinieerd als een systeem waarbij een gecontroleerde hoeveelheid proceswater wordt onttrokken aan de bodem van de retort door een hoogcapaciteitspomp en wordt gedistribueerd via sproeimondstukken die langs de bovenkant en zijkanten van de retort zijn geplaatst. Dit proceswater wordt onder hoge druk als een nevel over de retortcassettes, kooien of rekken gesproeid, waarbij het langs de productverpakkingen gaat op weg terug naar de bodem van de retort waar het wordt gerecirculeerd door het verwarmings- en distributiesysteem van deze autoclaven. Watercascade en watersproeier autoclaven worden veelvuldig gebruikt door voedselverwerkers, aangezien zij een universele oplossing bieden voor een breed scala aan voedselverpakkingstypen.

Verticale Volledige Onderdompeling Water Autoclaven

Verticale volledige onderdompeling water autoclaven werken met oververhit water als verwarmingsmedium. Luchtoverdruk wordt toegepast om het koken van water te voorkomen en maakt het mogelijk dat warmtegelaste verpakkingen en potten veilig kunnen worden verwerkt in deze autoclaven. De overdruk is noodzakelijk om vervorming van verpakkingen of verplaatsing van potdeksels te voorkomen. Temperatuur en druk worden doorgaans onafhankelijk geregeld in deze autoclaven. Het systeem moet voldoende druk handhaven om te voorkomen dat het oververhitte water ongecontroleerd verdampt tot stoom.

Het is belangrijk ervoor te zorgen dat containers te allen tijde met minimaal tien centimeter water zijn bedekt in deze autoclaven. Het water moet worden geagiteerd of gecirculeerd door middel van een pomp om een gelijkmatige temperatuurverdeling te waarborgen en ingesloten lucht te vermijden. Het ontwerp van het circulatiesysteem is cruciaal voor het handhaven van een uniforme temperatuurverdeling in autoclaven. Geavanceerde retorten maken gebruik van vloeistofstroom-schakeltechnologie om uniforme waterstroom in zowel verticale als horizontale richting te bereiken in autoclaven. Dit zorgt voor een uitstekende warmteverdeling en voorkomt koude plekken die de sterilisatie-effectiviteit in gevaar zouden kunnen brengen.

Hoewel verzadigde stoom de gouden standaard blijft voor de meeste sterilisatietoepassingen vanwege de uitstekende penetratie en latente warmteoverdracht, bieden oververhit watersystemen in autoclaven specifieke voordelen voor met vloeistof gevulde containers en warmtegevoelige producten. Het wateronderdompelingsproces is bijzonder effectief voor producten waar stoompenetratie beperkt zou kunnen zijn.

Aangezien voedselverpakkingen volledig zijn ondergedompeld in water bij deze autoclaven, kan dit een iets hoger risico vormen voor contaminatie na het proces, bijvoorbeeld aan het begin van de koelfase als gevolg van microlekkage van voedselcontainers, vergeleken met niet-wateronderdompeling autoclaven.

Horizontale Volledige Onderdompeling Water Autoclaven

Horizontale wateronderdompeling autoclaven worden gedefinieerd als systemen waarbij proceswater soms in een afzonderlijk vat wordt verwarmd en zodra het proceswater de gewenste verwerkingstemperatuur bereikt, in het verwerkingsvat wordt gebracht. Water wordt tijdens de verwerking gerecirculeerd in deze autoclaven. Voedselcontainers worden te allen tijde met minimaal tien centimeter water bedekt.

Deze autoclaven gebruiken oververhit water als warmteoverdrachtmedium en bestaan doorgaans uit twee gekoppelde drukvaten. Temperatuur en druk worden onafhankelijk geregeld en overdruk wordt toegepast door perslucht om ervoor te zorgen dat het water vloeibaar blijft bij de verwerkingstemperatuur in deze autoclaven. Productverpakkingen zijn volledig ondergedompeld in water tijdens sterilisatie en dit wordt per pomp gecirculeerd. Het bovenste vat wordt gebruikt voor voorverwarming en warmteterugwinning en het onderste vat wordt gebruikt voor sterilisatie in deze autoclaven. Water kan worden voorverwarmd door stoom in het bovenste vat. Tijdens sterilisatie kan ook stoom worden geïntroduceerd in het circulatiesysteem van het onderste vat om de temperatuur te handhaven in autoclaven. Het niveau moet worden gecontroleerd tijdens de opwarmtijd, verwerking en koeling zodat containers volledig zijn bedekt met proceswater.

Overdruk wordt gebruikt om de vervorming van containers als gevolg van hoofdruimte en productexpansie te controleren in deze autoclaven. Bij een vacuüm gesloten verpakking is gasexpansie minder belangrijk, maar het vacuüm moet worden gecontroleerd. Dit wordt meestal bereikt met een onafhankelijk stoomkussen dat op het wateroppervlak in het bovenste vat werkt. Een continue registratie van de retortdruk moet worden bijgehouden bij autoclaven.

Waar kratten, frames of separators tussen lagen verpakkingen in een mand worden gebruikt om verpakkingen tijdens de retortcyclus vast te houden in autoclaven, moeten deze zodanig zijn ontworpen dat onbelemmerde circulatie van water mogelijk is en ervoor wordt gezorgd dat de temperatuurverdeling in de gehele retort binnen de specificatie valt. Waar sprake is van gelokaliseerde introductie van oververhit of koelwater, moeten hoge of lage temperaturen rond de verpakkingen in het inlaatgebied worden voorkomen in autoclaven. Waar hoge waterpompsnelheden worden gebruikt om turbulentie te creëren, moeten de effecten op het thermische pad in flexibele verpakkingen worden gecontroleerd en moet de effectiviteit van het retentiesysteem worden gevalideerd voor autoclaven.

Aangezien voedselverpakkingen volledig zijn ondergedompeld in water, kan dit bij deze autoclaven een iets hoger risico vormen voor contaminatie na het proces, bijvoorbeeld aan het begin van de koelfase als gevolg van microlekkage van voedselcontainers, vergeleken met niet-wateronderdompeling autoclaven.

Continue Sterilisatoren als Alternatief voor Batch Autoclaven

In hydrostatische sterilisatoren, die een alternatief vormen voor conventionele batch autoclaven, wordt de druk binnen de sterilisatiekamer aan beide zijden gebalanceerd door hydrostatische waterbenen. Blikken worden continu door het systeem getransporteerd in draagstangen die worden aangedreven door een continue ketting. Het sterilisatiemedium is meestal een stoom-luchtmengsel om de overdruk in de stoom te waarborgen, vergelijkbaar met batch autoclaven. De lengte van de waterbenen definieert automatisch de totale druk in deze continue systemen. Een automatisch systeem moet worden voorzien om het waterniveau continu aan de bodem van de stoomkoepel te controleren en ervoor te zorgen dat de transportketting niet in water loopt.

Minimaal twee hoofdtemperatuurindicatoren worden geïnstalleerd in elke stoomkoepel van deze continue sterilisatoren, één net boven de normale stoom-waterinterface en de andere aan de bovenkant van de koepel. Waar het geplande proces het handhaven van bepaalde temperaturen in de hydrostatische benen specificeert, moet ook minimaal één hoofdtemperatuurindicator in elk been worden geïnstalleerd, vergelijkbaar met de praktijk bij conventionele autoclaven.

Minimaal twee recorderprobes moeten worden geïnstalleerd in elke stoomkoepel, één net boven de stoom-waterinterface en de andere aan de bovenkant van de koepel bij continue systemen. Waar het geplande proces het handhaven van bepaalde temperaturen in de hydrostatische benen specificeert, moeten recorderprobes aan de bovenkant en onderkant van elk been worden geïnstalleerd en moet de temperatuur worden gecontroleerd op plus of min vijf graden Celsius van de gespecificeerde temperatuur, zoals ook gebruikelijk is bij batch autoclaven.

De sterilisator moet alleen op bedrijfstemperatuur worden gebracht met behulp van een gevalideerde methode die is gespecificeerd door de machineleverancier, vergelijkbaar met de opstartvereisten voor batch autoclaven. Dit moet ervoor zorgen dat adequate ontluchting lucht uit de stoomkoepel verwijdert zodat de sterilisator zijn minimale sterilisatietemperatuur bereikt.

De sterilisatietijd wordt bepaald door de snelheid van de transportketting door de stoomkoepels in continue systemen. De snelheid van de transportketting moet deel uitmaken van het geplande proces en moet aan het begin van de verwerking worden gemeten en met tussenpozen van maximaal twee uur als een handmatige controle wordt uitgevoerd. Waar de transportsnelheid automatisch wordt gemeten, moet deze continu worden weergegeven en geregistreerd, zoals ook gebruikelijk is bij geautomatiseerde batch autoclaven.

Hoewel het aantal containerdragers in de stoomkoepel wordt gespecificeerd door de fabrikant van de sterilisator, zal het werkelijke aantal variëren naarmate de hoogte van de stoom-waterinterface fluctueert in continue systemen. Een automatisch systeem moet beschikbaar zijn om alarm te slaan en de transportband te stoppen als de temperatuur in de stoomkoepel met meer dan één graad Celsius onder de sterilisatietemperatuur daalt. Er moet een voorziening zijn om ongeautoriseerde wijzigingen in de transportsnelheid te voorkomen, zoals ook het geval is bij geavanceerde batch autoclaven.

In rotatiemodus wordt de verpakkingsrotatie gecontroleerd door een tweede ketting in continue sterilisatoren. Dit geeft typisch een minimale rotatiesnelheid tussen vijf en vijftien omwentelingen per minuut. Het ontwerp van verpakkingshouders moet aan dezelfde eisen voldoen voor potbescherming en uniformiteit van warmteverdeling als voor conventionele autoclaven. In hydrostatische sterilisatoren waar geen gepompte circulatie van het voorkoelbeenwater plaatsvindt, mag koelwater niet worden toegevoegd om de beentemperatuur te regelen.

Een schematische tekening van de sterilisator moet beschikbaar zijn bij het bedieningsstation, vergelijkbaar met de documentatievereisten voor batch autoclaven. Deze tekening moet duidelijk het aantal containerdragers in elke sectie van de sterilisator tonen om isolatie van productie te vergemakkelijken in geval van verwerkingsafwijkingen.

Instrumentatie en Controle van Autoclaven

Hoofdtemperatuurindicator voor Autoclaven

Elke autoclaaf moet worden uitgerust met een onafhankelijke hoofdtemperatuurindicator, die van het platinaweerstand- of kwik-in-glastype kan zijn met een geschikte specificatie voor gebruik in autoclaven. Een schaalbereik van zesenzeventig tot honderddertig graden Celsius wordt doorgaans als acceptabel beschouwd voor autoclaven. Thermometers of sensoren met fouten groter dan 0,5 graden Celsius van de standaard mogen niet worden gebruikt in autoclaven.

De hoofdtemperatuurindicator van autoclaven moet op nauwkeurigheid worden getest tegen een bekende traceerbare standaard bij installatie en met tijdsintervallen van niet meer dan één jaar, vooral als de voedselverwerker FDA-goedkeuring nastreeft. De controle moet worden uitgevoerd bij drie individuele temperaturen binnen het normale verwerkingstemperatuurbereik van autoclaven. Gedateerde registraties van de kalibratiecontrole moeten worden bewaard voor autoclaven.

Temperatuurregelaar en Temperatuurregistratieapparaten voor Autoclaven

Elke autoclaaf moet worden uitgerust met een temperatuurregelaar die in staat is de sterilisatieomgevingstemperatuur te regelen op min 0,5 tot plus 1,0 graden Celsius van het procesingestelde punt in autoclaven. Het instrument is vaak van het registratie-regeltype voor autoclaven. Het temperatuur- en tijdregistratie-instrument moet een permanente registratie van elke sterilisatiecyclus bieden in autoclaven. De recorderaanpassingscontrole moet worden beschermd zodat ongeautoriseerde wijzigingen niet kunnen worden aangebracht aan autoclaven. Elke aanpassing die wordt gemaakt moet worden geregistreerd. De registratie moet overeenkomen met de hoofdtemperatuurindicator binnen 0,5 graden Celsius en mag niet hoger lezen dan de hoofdtemperatuurindicator bij de geplande sterilisatietemperatuur in autoclaven. De temperatuurregelaar van autoclaven moet periodiek worden gekalibreerd, doorgaans met tijdsintervallen van één tot twee jaar. Tijdens bedrijf moet de recorder op nauwkeurigheid worden gecontroleerd tegen de hoofdtemperatuurindicator tijdens elke sterilisatiecyclus in autoclaven.

Drukmeter en Overdrukregeling voor Autoclaven

Overdruk kan worden toegepast door perslucht of stoom of als een stoom-luchtkussen, afhankelijk van de fase van de procescyclus, het product en verpakkingstype in autoclaven. Voor metalen verpakkingen is dit plus 0,5 bar, voor metalen blikken min 0,2 tot plus 1,0 bar, voor pouches plus drie bar en voor potten zoals vereist om doorsnijding en ventilatie te voorkomen, evenals het type uitrusting van autoclaven. Daarom moet elke retort of sterilisator worden uitgerust met een drukmeter of regelaar voor autoclaven. Een meter moet een nauwkeurigheid hebben van plus of min één procent van de volledige schaaluitslag. Idealiter moet het een bereik vanaf nul hebben zodat de veilige werkdruk van de retort of sterilisator ongeveer tweederde van de volledige schaal is voor autoclaven. De meter moet elke één tot twee jaar op nauwkeurigheid worden gecontroleerd voor optimale werking van autoclaven