Alto

Durante la producción de muchos productos alimenticios, los componentes que se utilizan deben tener un diseño, selección de materiales e integración higiénicos o, mejor aún, asépticos. Una solución es la tecnología de bombas de diafragma asépticas, que garantiza la máxima seguridad de producción en las industrias alimentarias.

El tratamiento térmico de corta duración se utiliza en la industria alimentaria para una amplia gama de productos como leche, bebidas mixtas o alimentos líquidos. Este tratamiento elimina los microorganismos patógenos y prolonga la vida útil de los productos.

Dado que la homogeneización a alta presión puede no volver a contaminar los productos alimenticios después del tratamiento térmico, se debe garantizar que todos los componentes utilizados tengan un diseño, selección e integración de materiales higiénicos o, mejor aún, asépticos.

Hasta la fecha, se ha confiado principalmente en las bombas de émbolo empaquetado como el tipo de tecnología de bomba instalada en estas aplicaciones. Sin embargo, en términos de seguridad de producción aséptica, el uso de estas bombas es sólo la segunda mejor opción. Esto se debe a que, a pesar de un diseño que tiene en cuenta los componentes del empaque de émbolo con barreras estériles y sistemas de lavado, existe un riesgo de recontaminación después de la limpieza CIP/SIP durante el proceso.

Además, la carga térmica creada aquí provoca un mayor desgaste del émbolo y de su sistema de sellado. La consecuencia es una vida útil significativamente reducida, especialmente cuando el producto alimenticio a tratar contiene ingredientes abrasivos.

Una alternativa es utilizar bombas de diafragma de proceso. Cuentan con un extremo líquido herméticamente hermético, que está herméticamente separado de la cámara hidráulica y del entorno de proceso mediante un diafragma. Esto evita que el interior de la cámara de fluido se contamine, descartando cualquier contaminación del espacio de proceso, incluido el producto alimenticio.

Escándalos La listeria en el queso, la bacteria E. coli en la carne y la salmonella en las fórmulas para bebés, los escándalos alimentarios y las campañas de retirada de productos por parte de los principales fabricantes se han vuelto demasiado frecuentes en los últimos tiempos, dañando la reputación de los fabricantes responsables. Este fenómeno ha aumentado la conciencia de los clientes y ha ejercido más presión sobre la industria.

Especialmente para productos sensibles y productos con altos estándares de higiene, es imperativo garantizar una producción higiénica a través de pasos de proceso higiénicos impecables, ya que esto garantiza la integridad microbiológica. Al hacerlo, se deben tener en cuenta los siguientes puntos: son necesarios procesos de fabricación asépticos seguros y fiables para lograr una alta calidad microbiológica y una estabilidad duradera y, al mismo tiempo, satisfacer las altas expectativas de los clientes en aspectos como la alta calidad del sabor, la salubridad y la sostenibilidad de la producto.

El tratamiento térmico a corto plazo (procesos UHT) y la tecnología aséptica posterior consistente presentan una posible solución a este problema utilizando tecnología confiable de procesamiento de alimentos.

Las nuevas tendencias en el sector de alimentos y bebidas, como los productos listos para comer innovadores y no procesados, plantean ciertos desafíos a la cadena de suministro de la industria alimentaria en materia de seguridad alimentaria. Esto se aplica tanto a las crecientes expectativas de frescura como a los aditivos y conservantes que se añaden a los alimentos, que hacen necesario invertir en tecnologías diferentes a las utilizadas en procesos de producción anteriores.

Productos cruzadosLa cadena de producción se ve afectada además por productos cruzados entre los sectores alimentario y farmacéutico, como las llamadas "bebidas nutritivas" listas para beber, que a veces contienen altas proporciones de sólidos abrasivos (por ejemplo, debido al calcio y las nueces) o Ingredientes con sensibilidad microbiológica.

Al producir estos productos cruzados, resulta ventajoso el conocimiento empírico del entorno farmacéutico GMP. Aquí, los suplementos nutricionales con fuentes funcionales de proteína láctea, frutas y sabores se combinan para formar nuevas bebidas, que pueden requerir especial atención durante la producción dependiendo de sus valores de acidez y pH.

Estos altos requisitos deben cumplirse específicamente al formular alimentos para bebés y nutrición clínica rica en calorías (alimentos líquidos enterales/parenterales). Durante el procesamiento, hay tareas clave que deben ser realizadas específicamente por la tecnología de bombeo, por ejemplo, alimentar materias primas y crear formulaciones que coincidan con la receta, incluida la dosificación y mezcla de ingredientes en las proporciones correctas.

Dado que lo ideal es que los productos finales se almacenen a temperatura ambiente y se supone que deben durar mucho tiempo en los estantes, aquí también se recomienda un tratamiento térmico a corto plazo. Es la tecnología óptima para eliminar gérmenes extraños a un ritmo elevado y debe ir seguida de una homogeneización aséptica a alta presión utilizando tecnología de bomba de diafragma. Esto evita la recontaminación y garantiza un tratamiento suave del producto.

Libertad y seguridad La homogeneización a alta presión es un campo de aplicación que plantea desafíos a la tecnología de bombas. Los sistemas utilizados en este campo constan de una bomba de alta presión que sirve como generador de presión, además de un consumidor hidráulico, que se denomina válvula de homogeneización.

El propósito de la bomba es generar la energía para la dispersión en la válvula, transportar el fluido que se dispersa y asegurar el caudal exacto en el proceso. En general, los homogeneizadores se pueden clasificar aproximadamente en los siguientes niveles:

• Homogeneización a baja/media presión: 50–500 bar (normalmente en la industria alimentaria, p. ej. a aprox. 400 bar pero con tendencia ascendente)

• Homogeneización a media presión: 500–700 bar (en industrias químicas, cosméticas y otras)

• Homogeneización a alta presión: 700–2000 bar (p. ej., para la ruptura celular para la liberación de metabolitos en la industria biotecnológica o la producción de liposomas libres de pirógenos en formulaciones farmacéuticas)

• Homogeneización a presión ultraalta: 2.000–40.000 bar (para eliminar gérmenes/conservar alimentos)

La homogeneización a alta presión se utiliza principalmente para romper componentes en fragmentos y mezclarlos como parte de una emulsión o dispersión. Un ejemplo conocido de esto es la homogeneización de la leche. En esta aplicación se debe evitar la aglomeración de grasas (crema). La tecnología utilizada no debe tener un impacto negativo en la calidad de los productos. Esto es especialmente cierto en el caso de las fórmulas para bebés.

El objetivo aquí es recrear lo más fielmente posible las propiedades de la leche materna seleccionando los componentes de producción adecuados. Este producto requiere fundamentalmente una ausencia absoluta de residuos y la máxima seguridad microbiana. Los sistemas asépticos y los dispositivos relacionados con el proceso instalados en ellos (como las bombas) deben cumplir con estos estándares con respecto a la selección de materiales y el diseño. Cualquier compromiso o error de instalación puede convertirse posteriormente en una fuente de contaminación.

Principios de trabajo Las bombas alternativas de alta presión con las que están equipadas las máquinas de homogeneización de alta presión son necesarias para bombear el fluido desde el lado de succión a través de una bomba de alimentación (generalmente una bomba centrífuga) aumentando la presión en la unidad de homogeneización (de una o dos etapas). válvula de etapa). Las bombas homogeneizadoras están equipadas con tres a seis cabezales de bomba. Las bombas de membrana de proceso destacan por su robusto diseño monobloque y por el engranaje helicoidal integrado con un alto rendimiento hidráulico gracias a un funcionamiento muy suave.

Las válvulas de fluido con diseños para aplicaciones específicas que se han optimizado en cuanto a desgaste e higiene garantizan un bombeo confiable tanto en el lado de entrada como en el de descarga de la bomba. Las válvulas de homogeneización automatizadas se controlan neumática e hidráulicamente.

El tamaño de las gotas durante la homogeneización está determinado principalmente por la cavitación en la cámara de la segunda etapa y depende de la caída de presión allí. Suponiendo que se manejan fluidos incompresibles, el caudal de una bomba de proceso de diafragma alternativo se reduce en una pequeña cantidad a medida que aumenta la presión y puede tratarse como un valor casi constante.

Las fluctuaciones de presión entre una bomba alternativa y la válvula del homogeneizador se pueden contrarrestar mediante medidas de suavización de pulsaciones. Esto incluye la selección de puntos de funcionamiento adecuados para la bomba y medidas de amortiguación en las tuberías. En este caso, programas de simulación dinámica muy específicos, realizados en el marco de un análisis de pulsaciones, pueden ayudar en el diseño.

Para las tareas de homogeneización posteriores al tratamiento UHT, la bomba de homogeneización y la válvula de homogeneización deben cumplir constantemente los requisitos asépticos para que la integridad de los productos que se están tratando permanezca garantizada. Sin embargo, muchas bombas que todavía se utilizan en la actualidad son bombas de émbolo empaquetado.

Para este tipo de unidad, tenga en cuenta que se deben incorporar al diseño componentes de empaque de émbolo con barreras estériles y sistemas de lavado como medida para evitar la recontaminación después de la limpieza CIP/SIP durante el proceso. Además, en esta clase de bombas no se pueden excluir contaminaciones por abrasión del émbolo en la zona de empaquetadura. Por lo tanto, la opción preferible para procesos asépticos es equipar los pasos de homogeneización con bombas de diafragma de proceso herméticamente herméticas.

Tecnología de diafragma La bomba de diafragma puede verse como una evolución exitosa de la bomba de émbolo empaquetado. La bomba de membrana alcanza un rendimiento de hasta el 95% (en referencia a las llamadas bombas de membrana triplex, es decir, con tres cabezales de bomba). La bomba se distingue por su bajo desgaste y por sus caudales casi independientes de la presión de descarga.

En aplicaciones de homogeneización, los usuarios se benefician enormemente del hecho de que las bombas de diafragma están diseñadas para funcionar sin sistemas de sellado dinámicos. Esto garantiza un cabezal de bomba herméticamente hermético, lo que significa cero emisiones o fugas de sustrato desde el interior del sistema, así como cero entrada de gérmenes desde el exterior.

De este modo se puede descartar una contaminación del líquido. Esto significa que la bomba de membrana es la solución perfecta para aplicaciones exigentes. Es adecuado para medios que, por ejemplo, deben bombearse sin fugas y con absoluta confiabilidad operativa porque son peligrosos o abrasivos y bajo ninguna circunstancia deben liberarse en el entorno de producción, o medios como fórmulas para bebés que deben permanecer estériles y libres. de contaminación.

Ajustes especialesUna aplicación higiénica o aséptica requiere ajustes especiales adicionales en el cabezal de la bomba de membrana: un material del cabezal de bomba adecuado, como por ejemplo acero inoxidable 1.4404 o, como alternativa, materiales austeníticos especialmente resistentes a la corrosión como 1.4439 o 1.4462 (Duplex), superficies pulidas con un Un valor RA < 0,8 µm y cámaras de fluido con un espacio muerto mínimo y sin espacios pueden permitir llevar a cabo pasos de limpieza CIP/SIP de forma repetida y eficiente, garantizando así un funcionamiento estéril sin necesidad de desmontarlo.

Sin embargo, el diseño y la instalación de la bomba deben permitir comprobar periódicamente los resultados de la limpieza y, al mismo tiempo, minimizar las interfaces estériles en el recorrido de las tuberías.

Directivas como las del Grupo Europeo de Diseño de Ingeniería Higiénica (EHEDG), en concreto el Documento 17 ('Diseño Higiénico de Bombas, Homogeneizadores y Dispositivos Humectantes'), o las Normas Sanitarias 3-A 44-03 ('Normas Sanitarias para Bombas de Diafragma' ) y 04-05 ('Normas sanitarias para homogeneizadores y bombas alternativas') proporcionan información sobre cómo se deben diseñar e instalar las bombas para la industria alimentaria.

Los aspectos de diseño higiénico relacionados con la limpieza, la capacidad de drenaje de la bomba, válvulas y tuberías de sistemas estériles para el diseño de conexiones de proceso asépticas de bombas de diafragma también se pueden encontrar en la norma ASME BPE en la versión válida para la aplicación específica.

Dependiendo de los requisitos del proceso y de la presión nominal necesaria, las bombas de membrana de proceso pueden equiparse con una membrana de PTFE multicapa (hasta 700 bar) que cumpla con la norma UE 10/2011.

En el caso de los productos lácteos, pasar de la tecnología de bomba de émbolo empaquetado a la de bomba de diafragma es un paso crucial para hacer posible mantener un proceso libre de microorganismos no deseados durante el tiempo de proceso requerido y hasta la próxima vez que se realice la limpieza CIP/SIP. . Para mantener una cadena de proceso aséptica en toda la línea, las bombas de diafragma de alta presión herméticamente estancas también son adecuadas para alimentar torres de pulverización con concentrados de leche asépticos y muy sensibles desde el punto de vista higiénico.