Equipos De Esterilizacion

SISTEMAS DE ESTERILIZACION POR CARGAS

Se eligira un sistema por cargas cuando la fábrica produzca un numero de alimentos considerables de alimentos distintos, en envases diferentes y de tamaños variados, ya que solamente los sistemas por cargas tendrán la flexibilidad suficiente para responder de forma eficiente a las variaciones de tiempos y temperaturas de proceso que exige este tipo de trabajo (Casp, 1999).

La esterilización por cargas se realiza en una autoclave que es un reciento, generalmente de forma cilíndrica vertical u horizontal, capaz de soportar una presión interna mayor que la atmosférica, en el que se colocan los envases a tratar (generalmente en unas cestas o jaulas) y que dispone de los adecuados sistemas de calefacción, de enfriamiento y de control del proceso para que este se realice en las condiciones apropiadas. La primera operación a realizar será depositar los envases llenos de producto escaldado, cerrados en caliente para

eliminar el aire interno en las cestas o jaulas. A continuación se colocaran estas cestas en el interior del autoclave y se procederá a cerrar su puerta. El paso siguiente será el de llevar el autoclave, cestas y envases a la temperatura del proceso y mantenerla constante durante el tiempo necesario. Transcurrido este tiempo se enfría todo el conjunto hasta una temperatura próxima pero superior a la ambiente (40°C), se abre el autoclave y se descargan las cestas.

En el mercado se encuentra un gran número de autoclaves, de tecnologías muy diferentes, en los que se pueden llevar a cabo un proceso como el descrito en el párrafo anterior. Para sistematizar el análisis de estas maquinas se ha ordenado por el tipo de calefacción que usan, ya que esta condiciona en gran medida sus demás características constructivas, su operación y los productos para los que pueden utilizarse.

Calentamiento por vapor de agua saturado

La primera autoclave calentada por vapor saturado, producido por una fuente externa, fue inventado por A.K. Shiver en 1874, y operaba por cargas. Sin embargo, el uso de marmitas hermeticas calentadas por una fuente de calor externa, (leña o carbón), en las que la presión interna se eleva por encima de la atmosférica gracias a la presión de vapor del agua depositada en su interior, es muy anterior; aunque su utilización hasta el siglo XIX fue muy peligrosa por la tendencia que demostraban esos recipientes a explotar.

Desde esas fechas hasta nuestros días se han diseñado, construido y en empleado una gran cantidad de autoclaves que operado con vapor de agua saturado, libre de aire, como fluido calefactor (Casp, 1999).

Las autoclaves de este tipo, empleados por la industria cervecera, suelen ser de sección circular y pueden estar dispuestos en posición vertical u horizontal. Los envases se colocan en cestas, de geometría apropiada para el autoclave y de algo menos de 1 m3 de capacidad, dejados caer en ellas de forma desorganizada, o bien organizados en capas (con o sin separadores). Las autoclaves verticales tienen una tapa superior por la que se introducen las jaulas. En las autoclaves

horizontales la puerta es frontal y las cestas se introducen sobre ruedas. En todo ellos el enfriamiento se realiza por emersión de las cestas en agua fría, ya sea dentro de la misma autoclave o en un recipiente exterior colocado en su proximidad.

Estos autoclaves son maquinas relativamente sencillas de construcción, por lo que existe un número importante de fabricantes en todos los países que tienen una industria cervecera desarrollada. Posiblemente el tamaño mas utilizado sea el de una cesta, aun que también se producen de dos y tres cestas, fabricándose generalmente estos últimos en posición horizontal, ya que la posición vertical para más de dos cestas complica la operación y compromete la homogeneidad del tratamiento térmico.

En la figura 1 ese muestra el esquema de un autoclave vertical. Estos equipos constan fundamentalmente de:

• Una entrada de vapor (1), con un sistema de distribución del mismo en el interior de autoclave (2) que asegure una buena homogeneidad de la temperatura.

• Unos sistemas de purga (3) que consigan evacuar todo el aire existente en el equipo antes de la puesta a presión.

• Un sistema desagüe (4) para eliminar los condensados y el agua de enfriamiento.

• Un sistema de entrada del agua para enfriamiento (5), cuando este enfriamiento se realice en su interior.

• Unos sistemas de control y medida: válvula de regulación de vapor (6), termómetro (7) y registro de temperatura (8), manómetro (9), válvula de seguridad, etc. (Casp, 1999).

Figura 1: esquema de autoclave vertical calentando por vapor de agua saturado

La operación con estas autoclaves, como con cualquier otro sistema de esterilización de los que se describen más adelante, debe asegurar la homogeneidad del tratamiento aplicado al lote de envases que se encuentra en su interior. Esta homogeneidad se conseguirá cuando los factores de que depende la temperatura del centro térmico del alimento envasado se mantengan constantes en cualquiera de las posiciones dentro del recinto. Los factores mas importantes a considerar son la temperatura y el coeficiente superficial de transmisión de calor (coeficiente de película). En el caso de calefacción por condensación de vapor de

agua saturado, el coeficiente d película que se alcanza es muy alto: 15000w.m-

2.K-1, y la temperatura será constante (la correspondiente a la presión de trabajo) siempre que el punto considerado este en contacto con el vapor de agua. Por tanto, si se pretende que el tratamiento sea homogéneo, se debe conseguir que la superficie de todos los envases dispuestos en el interior de la autoclave este en contacto con el vapor de agua condensándose. Esto quiere decir que se debe eliminar todo el aire presente en el interior de recinto en el momento de iniciar la operación (Casp, 1999).

De acuerdo con lo dicho en el párrafo anterior, cada autoclave debe disponer de un eficiente sistema de venteo que asegure la eliminación de todo el aire interior de la cascara. Durante el proceso de venteo las válvulas y os purgadores se

mantendrán abiertos para conseguir que el vapor a presión que se inyecta al autoclave se pierda por estos orificios arrastrando el aire interno con él. El diseño del autoclave (numero de purgadores y disposición de los mismos, caudal y presión de vapor de entrada) y la disposición de los envases en las cestas se deberán estudiar con vistas a facilitar la eliminación de las bolsas de aire del interior del recinto en el menor tiempo posible. El tiempo de puesta a régimen no finalizara hasta que se haya eliminado todo este aire.

Como ya se ha dicho anteriormente, el enfriado de los envases, después de transcurrido el tiempo de proceso, puede realizarse en el interior o en el exterior de estos autoclaves. Si se produce en el interior se inundara el autoclave después de haber abierto válvulas y espitas para igualar la presión interna con la externa. Si el enfriamiento se debe realizar en el exterior, cuando las presiones internas y externas se hayan igualado se abrirá la tapa y se extraerá la cesta para introducirla a continuación en agua fría durante el tiempo adecuado para conseguir la disminución de la temperatura en el centro térmico hasta unos 40°C.

Calentamiento por mezcla de vapor de agua-aire

En los equipos descritos en el apartado anterior, la presión aplicada al exterior de los envases durante el proceso es la de saturación de vapor de agua a la temperatura de trabajo, mientras que durante el enfriamiento la presión externa desciende hasta la atmosférica. Si suponemos que se ha realizado un escaldado y llenado en caliente eficiente, la presión interna de los envases será en todo momento muy próxima a la de saturación del vapor de agua a la temperatura interior del producto. Esta temperatura será inferior a la del recinto durante el calentamiento y una parte del tiempo de mantenimiento, igualándose con ellas en un determinado momento. Por lo tanto en estas dos fases, la presión en el interior de los envases será inferior a ala del recinto. Sn embargo cuando comienza el enfriamiento lo primero que se produce es una brusca reducción de la presión externa hasta alcanzar la atmosférica, mientras el interior de los envases el producto aun se mantiene caliente y su presión por lo tanto elevada. Esta diferencia de presión exige una resistencia mecánica a los envases que no todos

los materiales pueden proporcionar. De hecho, solo las hojalatas de suficiente grosor pueden trabajarse en estas condiciones, en los envases de vidrio saltan los cierres o incluso pueden llegar a estallar y lo envases de plástico se deforman primero para romperse a continuación.

Para la utilización de envases que no sean hojalata es necesario disponer de sistema de refrigeración en los que se puede trabajar a contrapresión (con una presión de recinto superior a la de saturación de vapor para la temperatura de trabajo). Esta contrapresión se puede conseguir con la inyección de aire comprimido. Los equipos que disponen de sistemas de inyección de aire comprimido permiten trabajar regulando por separado la presión y la temperatura, y así se podrá mantener en cualquier momento una presión de recinto superior a la de saturación de vapor de

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