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Durante la producción de muchos productos alimenticios, los componentes que se utilizan deben tener un diseño, una selección de materiales y una integración higiénicos o, mejor aún, asépticos. Una solución es la tecnología de bomba de diafragma aséptica, 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 la leche, bebidas mezcladas 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 que se utilicen tengan un diseño, una selección de materiales y una integración higiénicos o, mejor aún, asépticos.

Hasta la fecha, se ha confiado principalmente en las bombas de émbolo empacado 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 solo la segunda mejor opción. Esto se debe a que, a pesar de un diseño que tiene en cuenta los componentes del empaque del émbolo con barreras estériles y sistemas de lavado, existe el riesgo de recontaminación después de la limpieza CIP/SIP durante el proceso.

Además, la carga térmica creada aquí da como resultado un mayor desgaste del émbolo y su sistema de sellado. La consecuencia es una vida útil significativamente reducida, especialmente cuando el producto alimenticio que se está tratando contiene ingredientes abrasivos.

Una alternativa es utilizar bombas de diafragma de proceso. Cuentan con un extremo líquido herméticamente cerrado, que está separado herméticamente de la cámara hidráulica y del entorno del proceso por 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 salmonela en la fórmula 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 estado aumentando la conciencia de los clientes y ejerciendo 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: los procesos de fabricación asépticos seguros y confiables son necesarios para lograr una alta calidad microbiológica y una estabilidad duradera sin dejar de 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 el consumo no procesados ​​e innovadores, plantean ciertos desafíos a la cadena de suministro de la industria alimentaria con respecto a la seguridad alimentaria. Esto se aplica tanto a las crecientes expectativas de frescura como a los aditivos y conservantes que se ponen en los alimentos, que hacen necesario invertir en tecnologías diferentes a las utilizadas en los 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.

En la producción de dichos productos cruzados, es 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 atención especial durante la producción dependiendo de su acidez y valores de pH.

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

Dado que los productos finales se almacenan idealmente a temperatura ambiente y se supone que deben durar mucho tiempo en el estante, 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 con tecnología de bomba de diafragma. Esto evita la recontaminación y asegura 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 bombeo. Los sistemas utilizados en este campo consisten en una bomba de alta presión utilizada 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 está dispersando 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 (típicamente en la industria alimentaria, p. ej. a aproximadamente 400 bar pero con tendencia al alza)

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

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

• Homogeneización a ultra alta presión: 2000–40 000 bar (para eliminar gérmenes/conservar alimentos)

La homogeneización a alta presión se utiliza principalmente para descomponer componentes en fragmentos y mezclarlos como parte de una emulsión o dispersión. La homogeneización de la leche sirve como un ejemplo conocido de esto. En esta aplicación, se debe evitar la aglomeración de grasa (crema). La tecnología que se utilice 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 las propiedades de la leche materna lo más fielmente posible mediante la selección de los componentes de producción adecuados. Este producto requiere fundamentalmente la 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 y el diseño del material. Cualquier compromiso o error de instalación puede convertirse posteriormente en una fuente de contaminación.

Principios de trabajo Las bombas de alta presión alternativas 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 alto rendimiento hidráulico gracias a un funcionamiento muy suave.

Las válvulas de fluido con diseños específicos de la aplicación que se han optimizado para el desgaste y la higiene aseguran 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 manejen 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 se puede tratar como un valor casi constante.

Las fluctuaciones de presión entre una bomba recíproca y la válvula del homogeneizador se pueden contrarrestar con medidas de suavizado de pulsaciones. Esto incluye la selección de puntos de funcionamiento adecuados para la bomba y medidas de amortiguación en las tuberías. Aquí, los programas de simulación dinámica muy específicos llevados a cabo dentro del alcance de un análisis de pulsaciones pueden brindar apoyo 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 garantizar la integridad de los productos tratados. Sin embargo, muchas bombas que todavía se usan en la actualidad son bombas de émbolo empacado.

Para este tipo de unidad, tenga en cuenta que los componentes del empaque del émbolo con barreras estériles y sistemas de lavado deben incorporarse en el diseño como medida para evitar la recontaminación después de la limpieza CIP/SIP durante el proceso. Además, las contaminaciones causadas por la abrasión del émbolo en el área de empaquetadura no se pueden descartar para esta clase de bomba. La opción preferible para los procesos asépticos es, por lo tanto, 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 empacado. La bomba de diafragma alcanza una eficiencia de hasta el 95% (en referencia a las llamadas bombas de diafragma triplex, es decir, con tres cabezas de bomba). La bomba se distingue por su bajo desgaste y por sus caudales casi independientes de la presión de descarga.

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

Como resultado, se puede descartar la contaminación del fluido. Esto significa que la bomba de diafragma es la solución perfecta para aplicaciones exigentes. Es adecuado para medios que, por ejemplo, deben bombearse sin fugas y con una fiabilidad de funcionamiento absoluta porque son peligrosos o abrasivos y no deben liberarse en ningún caso 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 diafragma: un material adecuado para el cabezal de la bomba, como acero inoxidable 1.4404 o, como alternativa, materiales austeníticos especialmente resistentes a la corrosión, como 1.4439 o 1.4462 (dúplex), superficies pulidas con una Un valor de RA < 0,8 µm y cámaras de fluido con un espacio muerto mínimo y sin espacios pueden hacer posible llevar a cabo los pasos de limpieza CIP/SIP de forma repetida y eficiente, asegurando así un funcionamiento estéril sin desmontar.

Sin embargo, el diseño y la instalación de la bomba deben permitir que los resultados de la limpieza se verifiquen periódicamente y, al mismo tiempo, minimizar las interfaces estériles en el enrutamiento de la tubería.

Directivas como las del European Hygienic Engineering Design Group (EHEDG), en concreto el Documento 17 ('Hygienic Design of Pumps, Homogenizers and Dampening Devices'), o la 3-A Sanitary Standards 44-03 ('Sanitary Standards for Diaphragm Pumps' ) y 04-05 ('Normas sanitarias para homogeneizadores y bombas alternativas') brindan información sobre cómo deben diseñarse e instalarse 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.

Según los requisitos del proceso y la presión nominal necesaria, las bombas de diafragma de proceso pueden equiparse con un diafragma de PTFE multicapa que cumple con la normativa EU 10/2011 (hasta 700 bar).

En el caso de los productos lácteos, pasar de la tecnología de émbolo empacado 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 lleve a cabo una limpieza CIP/SIP. . Para mantener una cadena de proceso aséptica a lo largo de la línea, las bombas de diafragma de alta presión herméticamente herméticas también son adecuadas para alimentar torres de aspersión con concentrados de leche asépticos y muy sensibles desde el punto de vista higiénico.