TEMPERATUURMAPPING IN DE AUTOCLAAF

Temperatuurmapping in de autoclaaf vormt een fundamentele vereiste binnen de voedingsmiddelenindustrie om de veiligheid en kwaliteit van thermisch geconserveerde producten te waarborgen. Deze systematische beoordeling van temperatuurverdeling binnen het sterilisatievat garandeert dat voldoende warmte wordt toegediend om alle micro-organismen die de dood, voedselvergiftiging of bederf kunnen veroorzaken volledig te elimineren. Zonder nauwkeurige kennis van de temperatuurverdeling is het onmogelijk om te bepalen of een thermisch proces effectief alle potentiële gevaren neutraliseert.

Waarom Temperatuurmapping in de Autoclaaf Noodzakelijk Is

Het uitvoeren van temperatuurmapping in de autoclaaf is essentieel omdat elk thermisch conserveringsproces afhankelijk is van uniforme warmteoverdracht naar alle verpakkingen binnen het sterilisatievat. De prestaties van het retortvat moeten volledig worden begrepen om controle over de letaliteit te kunnen garanderen. Specifiek moet worden vastgesteld hoe snel het vat opwarmt tot de ingestelde temperatuur en stabiliseert, waar de koude zones zich bevinden en welk temperatuurverschil bestaat tussen deze zones en het instelpunt gedurende de gehele retortcyclus. Tevens is het cruciaal om te bepalen hoe consistent deze locaties zijn wanneer het vat volledig of gedeeltelijk beladen is, of de koude zones zich verplaatsen of veranderen in waarde, wat de impact is van nutsvoor zieningen, en hoe de koelprestaties verlopen met identificatie van de snelste en langzaamste koelpunten.

De kennis van de locatie van koude plekken moet worden uitgebreid naar het specifieke verpakkingsformaat dat wordt verwerkt. De koude plek varieert met de vorm van de container en wordt beïnvloed door de conductie- of convectieverwarmingseigenschappen van de verpakkingsinhoud. Bij conductieverwarmingsprocessen wordt warmte binnen de verpakking overgedragen van het ene element naar het andere zonder dat er vermenging van het product plaatsvindt, waardoor het opwarmen en afkoelen van de verpakkingsinhoud over het algemeen langzaam verloopt. Bij convectieverwarmingsprocessen ontstaan daarentegen sterke convectiestromen met beweging en vermenging van de verpakkingsinhoud, wat resulteert in een sneller verwarmings- en koelingsproces.

Wanneer Temperatuurmapping in de Autoclaaf Moet Worden Uitgevoerd

Temperatuurmetingen voor temperatuurmapping in de autoclaaf dienen te worden uitgevoerd bij nieuwe autoclaven, na modificaties aan bestaande systemen, en periodiek om de voortdurende correcte werking te bevestigen. Modificaties die temperatuurmapping noodzakelijk maken omvatten wijzigingen in de methode van water- of stoomtoevoer, aanpassingen in de laadmethode van manden in de autoclaaf, modificaties aan de autoclaafmanden zelf, of het introduceren of stopzetten van tussenschotten tussen productlagen in de manden. Het is cruciaal om rekening te houden met de noodzaak van periodieke temperatuurmapping, bijvoorbeeld met tussenpozen van twee jaar, om te bevestigen dat de autoclaaf nog steeds functioneert zoals eerder getest en gedocumenteerd.

De autoclaaf en zijn componenten, inclusief de pomp, warmtewisselaar en toevoersysteem voor het verwarmingsmedium, zijn onderhevig aan natuurlijke slijtage in de loop der tijd. Zelfs hetzelfde model autoclaaf dat op twee verschillende locaties is geïnstalleerd, kan verschillende resultaten opleveren bij temperatuurmapping. Dit onderstreept het belang van locatie-specifieke validatie voor elke afzonderlijke installatie.

Tijdsduur voor Temperatuurmapping in de Autoclaaf

Voor een grondige uitvoering van temperatuurmapping in de autoclaaf worden gewoonlijk twee tot drie meetreeksen uitgevoerd. Over het algemeen moet worden aangenomen dat temperatuurverdelingstests in één autoclaaf twee tot drie dagen in beslag nemen. Deze tijdsinschatting houdt geen rekening met eventuele herhalingen die mogelijk nodig zijn om ongebruikelijke bevindingen volledig te onderzoeken. Minimaal één mappingrun met een gedeeltelijke belading in de meest ongunstige configuratie moet worden uitgevoerd indien gedeeltelijke ladingen in de toekomst in de autoclaaf zullen worden verwerkt.

Voorbereidende Informatieverzameling voor Temperatuurmapping

Voordat thermische mapping wordt uitgevoerd, moeten gegevens over de volledige retortinstallatie en meer gedetailleerde informatie over het specifieke retortvat dat wordt gemapped, worden verzameld en geanalyseerd binnen het projectteam. Nutsvoorzieningen zoals stoom, water en lucht moeten van de juiste kwaliteit zijn en voldoende capaciteit hebben om de piekvraag van de installatie en apparatuur aan te kunnen. Voor de stoomtoevoer naar de retorten moet de ketelcapaciteit, de capaciteit van het toevoersysteem en de druk worden vastgesteld, evenals de prestatielimieten voor stoomdruk en -volume tijdens zowel piekgebruik als rustige uren. Ook de effecten van alle andere apparatuur die stoom gebruikt, zoals bleekinstallaties en afzuigboxen, moeten in overweging worden genomen.

De persluchttoevoer naar de retorten vereist specificatie van het compressortype, capaciteit en bedrijfslimieten zoals druk en drukregelaar, filters en drogers. Voor de watertoevoer en watercirculatie in de retorten moet de proces- en verwarmingswatertoevoer worden gespecificeerd met cruciale temperaturen, druk, volume en regelingen, evenals de bron en temperatuur van het koelwater. De locatie en lengte van waterdistributiepijpen in de retort, het aantal, de grootte en locatie van gaten in pijpen en het type nozzle zijn eveneens essentiële parameters.

Sensoren voor Temperatuurmapping in de Autoclaaf

Om temperatuurmapping in de autoclaaf uit te voeren, moet gebruik worden gemaakt van een multikanaals temperatuurregistratiesysteem of meerdere onafhankelijke temperatuurdataloggers. Het temperatuurregistratiesysteem moet de mogelijkheid hebben om de frequentie van gegevensverzameling in te stellen en de start- en stoptijden van metingen te programmeren. Temperatuursensoren moeten worden gekalibreerd tegen een nationale of internationale SI-eenhedenstandaard. Er is een breed scala aan temperatuurloggers beschikbaar die geschikt zijn voor gebruik binnen typische sterilisatietemperaturen die in de voedingsindustrie worden toegepast, doorgaans onder 140 graden Celsius.

De meest gebruikte thermokoppels bij thermische verwerking zijn duplex Type T thermokoppels van koper en constantaan met teflonisolatie. Veelvoorkomende configuraties zijn flexibele draden van twintig, tweeëntwintig of vierentwintig gauge en rigide naaldtypes. Alle sensoren die worden gebruikt moeten worden gekalibreerd met behulp van een gekalibreerde referentiethermometer en hun relatieve offsets moeten worden genoteerd en geregistreerd in de dataloggingsoftware voordat het werk begint. Onnauwkeurigheden in temperatuurmetingen kunnen leiden tot fouten in de procesevaluatie, vandaar dat frequente kalibratie, doorgaans elke twaalf tot achttien maanden, essentieel is om betrouwbare gegevens te leveren.

Drukprofiel Vaststellen voor Temperatuurmapping

Voordat met thermische mapping wordt begonnen, moet het overdrukprofiel voor de retort worden vastgesteld. Het overdrukprofiel of de overdrukramp die tijdens het verwarmen en koelen wordt toegepast, moet voorkomen dat verpakkingen tijdens het verwarmen uitzetten en tijdens het koelen inkrimpen. Het eerstgenoemde aspect is belangrijk omdat het de toename van de thermische padlengte in bepaalde voedselcontainers en producten voorkomt, wat tot onderverwerking zou kunnen leiden. Bovendien zal uitzetting en inkrimping de integriteit van de afsluiting beïnvloeden en lekkage van verpakkingen en contaminatie na het proces mogelijk maken.

Er zijn vier methoden om het overdrukprofiel of de overdrukramp vast te stellen die tijdens de retortcyclus vereist is. Drukloggers kunnen in verpakkingen worden verzegeld om de interne druk te registreren en grafische output te leveren. Theoretische berekeningen met behulp van Molliercurven voor verschillende producttypen over een temperatuurbereik maken het mogelijk een benaderend profiel vast te stellen. Deflectieapparaten registreren real-time verpakkingsuitzetting en -inkrimping, waardoor het overdrukprofiel tijdens de retortcyclus kan worden afgestemd. Een retortvenster biedt de mogelijkheid om de overdruk handmatig aan te passen tijdens de cyclus op basis van visuele observatie van verpakkingsdeflectie.

Verpakkingstype en Belastingspatroon voor Temperatuurmapping

Evaluatie van temperatuurverdeling bij temperatuurmapping in de autoclaaf moet bij voorkeur worden uitgevoerd voor elke verpakkingsgrootte en ladingconfiguratie. Als dit de eerste mapping is en er worden meerdere alternatieve verpakkingsgroottes gebruikt door de voedselverwerker, moet de verpakkingsgrootte en oriëntatie die het ergste geval vormen, worden geïdentificeerd voordat de eerste mapping wordt uitgevoerd. Het producttype met de hoogste warmteabsorptiesnelheid moet worden gebruikt. Voor convectieverwarmde producten kunnen verpakkingen worden gevuld met water of met het daadwerkelijk snelst verwarmende product. Voor conductieverwarmte producten moeten verpakkingen worden gevuld met het echte product, een zetmeeloplossing of een ander type productsimulerend materiaal.

Voor temperatuurmapping wordt doorgaans de kleinste verpakkingsgrootte gekozen, omdat deze de hoogste beladingsdichtheid van de autoclaaf biedt, wat de grootste uitdaging vormt voor het thermische proces. Manden moeten worden beladen volgens het belastingspatroon dat tijdens normale productie zal worden gebruikt, waarbij alle manden volledig met product zijn gevuld in een volledige belastingsconfiguratie.

Methodologie voor Temperatuurverdelingstesten

Temperatuurverdelingstests bij temperatuurmapping in de autoclaaf zijn ontworpen om verschillende cruciale parameters vast te stellen. Ten eerste wordt een temperatuurkaart van de retort gemaakt tijdens het opwarmen, de houdtijd en het koelen. Ten tweede wordt de snelheid van temperatuurevenwicht tot de doelhoudtemperatuur in het vat vastgesteld. Ten derde wordt geïdentificeerd waar het koudste punt van het vat zich bevindt. Ten vierde wordt het langzaamst opwarmende punt in de retort vastgesteld. Ten vijfde worden de retortvaten vergeleken indien meer dan één wordt gecommissioneerd om vast te stellen of ze naar een equivalent niveau presteren.

Een minimum van vijf sensoren moet worden gebruikt voor elke mand, idealiter tot tien sensoren. Deze moeten in verschillende lagen of anderszins gescheiden binnen elke mand worden geplaatst tijdens de initiële fase van het temperatuurverdelingsonderzoek. Een extra temperatuurlogger moet worden geplaatst nabij de referentiethermometer en de PT100-sensor die de autoclaaf regelt. Het moet worden gegarandeerd dat de sensoren geen metalen delen van de mand of metalen verpakkingen raken. Sensoren moeten tussen de verpakkingen worden geplaatst of op het bovenoppervlak van de verpakkingen.

Er is geen universele regel die de meest betrouwbare locatie van koude plekken in een autoclaaf aangeeft. Als echter slechts een beperkt aantal sensoren beschikbaar is, moeten validatiesensoren bij voorkeur worden geplaatst in het mandcentrum, aan de hoeken van de mand en in de onderste lagen van de mand indien het verwarmingsmedium van bovenaf wordt toegevoerd. Temperatuurmapping in de autoclaaf moet worden uitgevoerd bij de laagst mogelijke initiële producttemperaturen die in het proces worden aangetroffen.

Gegevensverzameling en Analyse bij Temperatuurmapping

Verzamel gegevens met intervallen van tien tot dertig seconden. De logger moet temperatuurgegevens registreren vanaf het begin van de cyclus tot het einde van het koelen. De doelprocetemperatuur moet worden ingesteld tijdens temperatuurmapping in de autoclaaf. Idealiter moet temperatuurmapping worden uitgevoerd bij de maximale bedrijfstemperatuur die routinematig in de faciliteit wordt gebruikt. Over het algemeen mag de temperatuur tijdens temperatuurmapping niet meer dan ongeveer twee graden Celsius verschillen van de temperaturen die daadwerkelijk tijdens het proces worden toegepast.

Elke mand moet minimaal tweemaal worden getest. Het wordt aanbevolen om drie meetreeksen uit te voeren, vooral als dit de eerste mapping van een bepaalde autoclaaf is, de eerste mapping van een bepaald formaat, of als het thermische proces en de validatie van het thermische proces later door de Amerikaanse FDA moet worden goedgekeurd. Dit aantal herhalingen maakt betrouwbare identificatie mogelijk van de snelst en langzaamst verwarmende mand, evenals temperatuuruniformiteit door elke mand heen.

Voor het identificeren van de langzaamst en snelst verwarmende laag in een mand kan visuele observatie van temperatuur versus tijdgrafieken die zijn ingezoomd aan het einde van de verwarmingsfase worden gebruikt. De opwarmtijd is de tijd tussen het begin van het verwarmen en het moment waarop de retort de procetemperatuur bereikt. Voor elke temperatuurverdelingstudie moet de tijd worden geïdentificeerd die nodig is voor de langzaamst en snelst lezende sensor om de verwachte minimale bedrijfstemperatuur tijdens de kooktijd te bereiken.

Acceptatiecriteria voor Temperatuurmapping in de Autoclaaf

Voorbeeldacceptatiecriteria voor de opwarmtijd bij temperatuurmapping in de autoclaaf specificeren dat de referentiesensor de temperatuur op of boven de minimale procetemperatuur moet lezen, en alle validatiesensoren mogen niet meer dan een halve graad Celsius afwijken van de minimale procetemperatuur. Voor de houdfase moet de referentiesensor gedurende de gehele houdfase de temperatuur op of boven de minimale procetemperatuur lezen. Op het middelpunt van de houdfase moeten alle validatiesensoren een temperatuur boven de minimale procetemperatuur lezen, en voor de rest van de houdfase mag hun temperatuur niet onder de procetemperatuur dalen.

De koude plek voor temperatuurmapping in de autoclaaf is over het algemeen dat gebied van de retort dat als laatste in de retort een minimale procetemperatuur bereikt tijdens de opwarmfase. De definitieve conclusie over waar de koude plek zich bevindt, kan ook worden ondersteund door informatie over de laagste gemiddelde waarde van de sensor op bepaalde locaties uit gegevens die alleen tijdens de stabiele fase van het thermische proces zijn verzameld.

Rapportage van Temperatuurmapping

Het rapport van temperatuurmapping in de autoclaaf moet een uitgebreide beschrijving bevatten van de autoclaaf, inclusief constructie, type en toevoersysteem voor verwarmingsmedium, belangrijke regelingselementen, locatie van de referentiethermometer, locatie van de regelthermometer, locatie van manometers en druktransducers, mogelijke autoclaafconfiguraties, identificatie van de autoclaaf, fabricagedatum, serienummer en fabrikantsnaam. Het moet ook een beschrijving bevatten van het belastingsschema van de autoclaaf tijdens temperatuurmapping, inclusief de oriëntatie van de verpakkingen, het aantal verpakkingen per laag, het aantal lagen per mand en de aan- of afwezigheid van tussenschotten.

Geregistreerde temperatuurwaarden van elke datalogger of validatiethermokoppel moeten worden gerapporteerd, evenals op basis van de geregistreerde gegevens de tijd voor elke sensor om procetemperatuur te bereiken, temperatuurverdeling tijdens elke fase van de autoclaafcyclus, minimum en maximum temperatuurwaarden, bereikplots tijdens de stabiele houdfase, temperatuuruniformiteit tijdens het koelen en conclusies uit temperatuurmapping in de autoclaaf die relevant zijn voor het plannen van warmtepenetratietests binnen de verpakkingen. Het rapport moet ook de initiële producttemperatuur, de starttijd van het proces, de werkelijke opwarmtijd tot procetemperatuur, de starttijd van de houdfase en de eindtijd van de houdfase en start van de koelingsfase registreren.