ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ. 11 o Εργαστήριο Περιέκτες Ασηπτικής Συσκευασίας

Transcript

1 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 11 o Εργαστήριο Περιέκτες Ασηπτικής Συσκευασίας

2 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΣΗΠΤΙΚΗΣ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ Έξι κύριες κατηγορίες µε βάση το χρησιµοποιούµενο τύπο συσκευασίας: 1. Mεταλλικά κουτιά 2. Φιάλες 3. Σακίδια 4. Κύπελλα 5. Χαρτονένια κουτιά 6. Συστήµατα χονδρικής συσκευασίας

3 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ Σύστηµα Martin-Dole: αποστείρωση των µεταλλικών κουτιών και καπακιών με υπέρθερµος ατµός µέχρι 225 C για µέχρι 40 sec. Η θερµοκρασία δεν πρέπει να ξεπεράσει τους 232 C τήξη κασσίτερου. Η διπλή ραφή γίνεται σε συµβατικό κλειστικό που έχει µετατραπεί για λειτουργία υπό άσηπτες συνθήκες. Για τη διατήρηση ασηψίας κατά το γέµισµα χρησιµοποιείται υπέρθερµος ατµός αποτέλεσµα η δηµιουργία πολύ υψηλού κενού στις κονσέρβες ( mm Hg). Για να αποφευχθεί αυτό διαβιβάζεται στείρος αέρας ή άζωτο στο headspace της κονσέρβας πριν το κλείσιµο κενό γύρω στα 275 mm Hg.

4 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ Για τα σύνθετα δοχεία (composite cans) που αποτελούνται από ελικοειδώς περιτυλιγµένο κορµό από laminate φύλλου Al, πλαστικών και χαρτονιού και από µεταλλικά άκρα, χρησιµοποιείται για την αποστείρωσή τους θερµός αέρας 143 C για 3 min. µόνον για όξινα προϊόντα όπως χυµούς φρούτων και άλλα αναψυκτικά.

5 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΙΑΛΩΝ Γυάλινες Φιάλες Στα περισσότερα για την αποστείρωση χρησιµοποιείται εµβάπτιση ή ψεκασµός υπεροξειδίου του υδρογόνου και ξήρανση µε θερµό αέρα

6 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΙΑΛΩΝ Πλαστικές Φιάλες συνήθως κατασκευάζονται από PE, PP ή PET. χρησιµοποιούνται επίσης φιάλες πολλαπλών στρωµάτων για καλύτερη προστασία. Τα ασηπτικά συστήµατα πλαστικών φιαλών διακρίνονται σε : Συστήµατα µη-στείρων πλαστικών φιαλών Συστήµατα στείρων πλαστικών φιαλών Συστήµατα εν σειρά µορφοποίησηςγεµίσµατος-κλεισίµατος

7 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΙΑΛΩΝ Συστήµατα µη-στείρων πλαστικών φιαλών 1. Οι φιάλες µεταφέρονται σε στείρο θάλαµο, που διατηρείται σε πίεση λίγο µεγαλύτερη της ατµοσφαιρικής µε στείρο αέρα. 2. Αναστρέφονται και ψεκάζονται εσωτερικά και εξωτερικά µε διάλυµα H2O2. 3. Κατόπιν περνούν από σήραγγα θερµού αέρα οπότε και αποµακρύνεται το εναποµένον υπεροξείδιο. 4. Ξεπλένονται µε στείρο νερό και γεµίζονται µε προϊόν. 5. Πώµα που έχει ήδη αποστειρωθεί µε χηµικό µέσο αποστείρωσης τοποθετείται και θερµοσυγκολλάται στο στόµιο της φιάλης.

8 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΙΑΛΩΝ Συστήµατα στείρων πλαστικών φιαλών 1. Η µορφοποίηση των φιαλών γίνεται µε εξώθηση και εµφύσηση µε στείρο αέρα. 2. Όταν ευρίσκονται ακόµα στο καλούπι σφραγίζεται το στόµιο των φιαλών ώστε να µην επιµολυνθεί η εσωτερική τους επιφάνεια. 3. Οδηγούνται σε στείρο θάλαµο που διατηρείται σε πίεση λίγο µεγαλύτερη της ατµοσφαιρικής µε στείρο αέρα 4. Ψεκάζεται η εξωτερική τους επιφάνεια µε διάλυµα H2O2, ανοίγονται οι φιάλες και γεµίζονται 5. Τέλος σφραγίζονται µε πώµα από φύλλο Al ή άλλο πώµα που θερµοσυγκολλάται στο στόµιο και που έχει ήδη αποστειρωθεί εκτός του θαλάµου.

9 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΙΑΛΩΝ Συστήµατα εν σειρά µορφοποίησης, γεµίσµατος, κλεισίµατος 1. Ο σχηµατισµός της φιάλης το γέµισµά της και το κλείσιµό της γίνονται σ ένα καλούπι. 2. Η αποστείρωση της φιάλης γίνεται µε την υψηλή θερµοκρασία κατά την εξώθηση (164 µε 234 C) και χρησιµοποιώντας στείρο αέρα για την εµφύσηση. 3. Τα πολυµερή είναι συνήθως PE, PP και PETG (glycol modified, διαφανές & λιγότερο εύθραυστο). 4. Μετά το γέµισµα το σωληνάκι από πλαστικό που προεξέχει από το καλούπι µορφοποιείται σε πώµα και έτσι σφραγίζεται η φιάλη.

10 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΦΙΑΛΩΝ Συστήµατα εν σειρά µορφοποίησης, γεµίσµατος, κλεισίµατος

11 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΑΚΙ ΙΩΝ Το υλικό συσκευασίας (φύλλο πολυαιθυλενίου ή laminate) περνά από λουτρό υπεροξειδίου του υδρογόνου, στραγγίζει, ξηραίνεται και ακτινοβολείται µε UV. Κατόπιν τροφοδοτείται σε κατακόρυφη formfill-seal µηχανή που λειτουργεί σε στείρο θάλαµο για γέμισμα. Για προϊόντα τοµάτας και σάλτσες.

12 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΑΚΙ ΙΩΝ Form Fill-Seal

13 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΥΠΕΛΛΩΝ Προσχηµατισµένα πλαστικά κύπελλα από HIPS (high impact polystyrene, Υψηλής αντοχής PS) ή PP ή laminate αν απαιτούνται καλύτερες ιδιότητες φραγµού. αποστείρωση µε ψεκασµό της εσωτερικής επιφάνειας µε H2O2 και θέρµανση µε αέρα υπό πίεση στους 400 C ή εµβάπτιση σε λουτρό 35% υπεροξείδιο στους C. Το πώµα, συνήθως φύλλο Al µε λεπτή επίστρωση από θερµοπλαστικό υλικό για τη θερµοσυγκόλληση, αποστειρώνεται µε 35% διάλυµα υπεροξειδίου. NxWlZYjgQ

14 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΥΠΕΛΛΩΝ Συστήµατα εν σειρά µορφοποίησης, γεµίσµατος, κλεισίµατος Τ ο χρησιµοποιούµενο πολυµερές είναι φύλλο σε ρολό και είναι συνήθως πολυστυρόλιο (θερµοµορφοποιείται εύκολα). ή laminates από πλαστικές ύλες που να περιλαµβάνουν και ένα στρώµα από υλικό φραγµού (PVdC ). Εάν όµως υπάρχει και στρώµα αλουµινίου στο laminate τότε γίνεται µηχανική µορφοποίηση των κυπέλλων. αποστείρωση του φύλλου πολυµερούς µε εµβάπτιση σε λουτρό διαλύµατος 35% H2O2 σε θερµοκρασία περιβάλλοντος (περίπου 15 s). Ρεύµα αέρας υψηλής ταχύτητας αφαιρεί την πλεονάζουσα ποσότητα υπεροξειδίου από το φύλλο, στη συνέχεια περνάει σε στείρα σήραγγα όπου θερµαίνεται στους C για να αποµακρυνθεί το εναποµένον υπεροξείδιο και να προετοιµαστεί για θερµοµορφοποίηση. Η αποστείρωση του φύλλου του πολυµερούς, που χρησιµοποιείται για το κάλυµµα των κυπέλλων, γίνεται µε τον ίδιο τρόπο

15 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΥΠΕΛΛΩΝ Συστήµατα εν σειρά µορφοποίησης, γεµίσµατος, κλεισίµατος

16 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΧΑΡΤΟΝΕΝΙΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ για συσκευασία χυµών φρούτων, γάλακτος µακράς διαρκείας, σούπας, σάλτσας και γενικά προϊόντων µε ελάχιστη διάρκεια ζωής τους 6 µήνες συνήθως από laminate που αποτελείται από έξω προς τα µέσα από τα στρώµατα: 1. εξωτερικό πολυαιθυλένιο (15 g m-2) 2. χαρτόνι από λευκανθέντα χαρτοπολτό & µη λευκανθέντα χαρτοπολτό (τυπικό πάχος και για τα δυο µαζί στρώµατα χαρτονιού: 186 g m-2), 3. ενδιάµεσο πολυαιθυλένιο (25 g m-2) 4. φύλλο αλουµινίου (6,3 µm) 5. δυο εσωτερικά στρώµατα πολυαιθυλενίου (15 g m-2 και 25 g m-2)

17 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΧΑΡΤΟΝΕΝΙΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ

18 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΧΑΡΤΟΝΕΝΙΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ

19 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΧΑΡΤΟΝΕΝΙΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ Οι λειτουργίες καθενός εκ των στρωµάτων είναι: το εξωτερικό πολυαιθυλένιο προστατεύει το στρώµα της µελάνης και του χαρτονιού από την υγρασία και παρέχει τη δυνατότητα να κολληθούν τα πτερύγια πάνω στο παραλληλεπίπεδο κουτί, το χαρτόνι από λευκανθέντα χαρτοπολτό χρησιµεύει ως υπόστρωµα για τη µελάνη και το ντεκόρ ενώ το χαρτόνι από µη λευκανθέντα χαρτοπολτό παρέχει στο κουτί την απαραίτητη µηχανική αντοχή το ενδιάµεσο πολυαιθυλένιο χρησιµεύει για τη συγκόλληση του φύλλου αλουµινίου στο χαρτόνι, το φύλλο αλουµινίου δρα ως φραγµός για τα αέρια και παρέχει προστασία από το φως στο προϊόν, τα δυο εσωτερικά στρώµατα πολυαιθυλενίου αποτελούν φραγµό στα υγρά και παρέχουν τη δυνατότητα δηµιουργίας µε θερµοσυγκόλληση των δυο εγκάρσιων ραφών στο κουτί.

20 ΑΣΗΠΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΧΑΡΤΟΝΕΝΙΩΝ ΚΟΥΤΙΩΝ Επειδή µερικά συστατικά των χυµών φρούτων µπορούν να επιφέρουν µείωση στην προσκόλληση του εσωτερικού στρώµατος PE στο Al χρησιµοποιούνται δυο στρώµατα ΡΕ: 1. λεπτό στρώµα συµπολυµερούς του αιθυλενίου µε πολύ καλές ιδιότητες προσκόλλησης στο αλουµίνιο 2. στρώµα κοινού ΡΕ. σηµαντικότερο πλεονέκτηµα των χαρτονένιων κουτιών έναντι των γυάλινων και µεταλλικών δοχείων χαµηλότερο κόστος. (µικρότερη αναλογία µάζα συσκευασίας/µάζα περιεχοµένου χυµού) µικρότερο κόστος µεταφοράς και µικρότερο όγκο απορριµµάτων.

21 Συστήµατα χονδρικής συσκευασίας Σε βαρέλια 208 L (55 US gallons) από χάλυβα µε εσωτερική επένδυση από κασσίτερο. Τα άκρα ενώνονται µε διπλή ραφή µε τον κορµό και το γέµισµα γίνεται από τρύπα στο καπάκι που κλείνεται µε πώµα. για αποθήκευση συµπυκνωµάτων χυµών φρούτων και χυµού τοµάτας. αποστείρωσή µε ατµό.

22 Συστήµατα χονδρικής συσκευασίας βαρέλια

23 Συστήµατα χονδρικής συσκευασίας Bag-in-box/Βag in drum Το προϊόν σε πλαστική σακούλα μετά το γέμισμα τοποθετείται σε χαρτονένιο κουτί, µεταλλικό βαρέλι ή ξύλινο κιβώτιο. Στη περίπτωση σακούλας µεγάλου µεγέθους το γέµισµά της γίνεται αφού πρώτα τοποθετηθεί αυτή µέσα στο βαρέλι ή το κουτί. αποστειρωµένες συνήθως µε γ-ακτινοβολία, και διπλωµένες σε επίπεδη µορφή (από προμηθευτή).

24 Συστήµατα χονδρικής συσκευασίας Bag-in-box/Βag in drum οι σακούλες παραµένουν σφραγισµένες µέχρι να γεµιστούν η εσωτερική τους επιφάνεια που θα έλθει σ επαφή µε το τρόφιµο παραµένει στείρα. Κατασκευάζονται από ποικιλία laminates ανάλογα µε το προϊόν που θα συσκευαστεί και την επιθυµητή διάρκεια ζωής του. Ένα από τα στρώµατα του laminate είναι υλικό φραγµού όπως φύλλο αλουµινίου, PVdC (Polyvinylidene chloride), EVOH (Ethylene vinyl alcohol) ή επιµεταλλωµένο PET. Τα εξωτερικά στρώµατα είναι συνήθως LDPE για καλύτερη θερµοσυγκόλληση

25 Bag-in-box/Bag in-drum Fv5cQ

26 Bag in-drum Tt8

27 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ- Με Θέρµανση Οι βακτηριακοί σπόροι στην επιφάνεια των συσκευασιών είναι πολύ πιο ανθεκτικοί στη ξηρή θέρµανση απ ότι στην υγρή. Στην υγρή θέρµανση στο περιβάλλον του σπόρου υπάρχει υγρό νερό, ενώ στη ξηρή θέρµανση το υγρό νερό απουσιάζει. Η διαφορά στην αντίσταση των σπόρων οφείλεται στο ότι ο µηχανισµός καταστροφής τους είναι διαφορετικός στα δυο περιβάλλοντα. Επίσης η ταχύτητα καταστροφής των σπόρων εξαρτάται και από το πόσο γρήγορα µεταφέρεται η θερµότητα από το θερµαντικό µέσο στα κύτταρα. Ο συντελεστής µεταφοράς θερµότητας στην επιφάνεια της συσκευασίας είναι ο µέγιστος προκειµένου για κορεσµένο ατµό (υγρή θέρµανση), πολύ µικρότερος για υπέρθερµο ατµό (ξηρή θέρµανση) και ακόµα µικρότερος για θερµό αέρα.

28 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ- Με Θέρµανση Κορεσµένος ατµός Υπέρθερµος ατµός Θερµός αέρας Mίγματα Θερµού αέρα και ατµού Εξώθηση

29 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ- Με Θέρµανση Κορεσµένος ατµός Το πιο αξιόπιστο µέσο αποστείρωσης. τρία σηµαντικά προβλήµατα στη χρήση του: 1. απαιτείται η χρήση θαλάµου πιέσεως. 2. Ο αέρας που θα εισέλθει στο θάλαµο πιέσεως µαζί µε το υλικό συσκευασίας πρέπει να αφαιρεθεί ώστε να µην επηρεάζει την µεταφορά θερµότητας 3. Ατµοσυµπύκνωµα µπορεί να παραµείνει µέσα στο δοχείο και τελικά να αραιώσει το προϊόν. κορεσµένος ατµός στους C χρησιµοποιείται για την αποστείρωση κυπέλλων από ΡΡ σε θάλαµο πιέσεως και για χρόνους από 4-6 s

30 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ- Με Θέρµανση Υπέρθερµος ατµός Στη διεργασία ασηπτικής κονσερβοποίησης Martin-Dole τα µεταλλικά κουτιά περνούν από θάλαµο σε ατµοσφαιρική πίεση, όπου διαβιβάζεται υπέρθερµος ατµός C, και παραµένουν εκεί για 36 µε 45 sec, ανάλογα µε το υλικό κατασκευής τους. Θερµός αέρας Θερµός αέρας θερµοκρασίας 315 C και υπό ατµοσφαιρική πίεση για την αποστείρωση ασηπτικών χαρτονένιων κουτιών από laminate χαρτονιού/φύλλου αλουµινίου/πλαστικού, κατάλληλη µόνο για όξινα προϊόντα µε ph<4.5.

31 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ- Με Θέρµανση Μίγµατα θερµού αέρα και ατµού αποστείρωση κυπέλλων και καπακιών από πολυπροπυλένιο (ΡΡ) (σταθερό σε θερµοκρασίες µέχρι 150 C) Εξώθηση Κατά την εξώθηση των κόκκων του πλαστικού, πριν την µορφοποίηση µε εµφύσηση των δοχείων, αναπτύσσονται θερµοκρασίες µεταξύ 180 και 230 C για χρόνους µέχρι και 3 min. H κατανοµή της θερµοκρασίας στον εξωθητή δεν είναι οµοιόµορφη, δεν είναι σίγουρο ότι έχει επιτευχθεί εµπορική στειρότητα αυτά τα δοχεία χρησιµοποιούνται µόνον για όξινα προϊόντα µε ph<4.5 συνιστάται δεύτερη αποστείρωση των δοχείων µε H2O2

32 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ- Με Θέρµανση Εξώθηση (extrusion) 1) Εξώθηση-μορφοποίηση 2)γέμισμα 3)σφράγισμα 4)τελικό προϊόν

33 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Υπεροξείδιο του Υδρογόνου (H 2 O 2 ) Υπεροξικό οξύ (CH3-COO-OH) Αιθυλενοξείδιο

34 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Υπεροξείδιο του Υδρογόνου Απαιτείται ελάχιστη θερµοκρασία 80 C & ελάχιστη συγκέντρωση H2O2 30% ώστε να επιτευχθεί καταστροφή µέσα σε λίγα s και των πλέον ανθεκτικών σπόρων που µπορούν να υπάρχουν στα υλικά συσκευασίας. ψυχρά διαλύµατα H2O2 αποτελεσµατικά µε συνδιασμό ξήρανσης µε θερµό αέρα ή µε υπέρυθρη ακτινοβολία. Μόνο του το H2O2 προκαλεί µετρίας εκτάσεως βλάβες στα κύτταρα. Η µεγάλη καταστροφική του ισχύς οφείλεται στη µετατροπή του στις εξαιρετικά οξειδωτικές ελεύθερες ρίζες υδροξυλίου ΗΟ, οι οποίες αντιδρούν µε οργανικές ενώσεις των κυττάρων και προκαλούν υπεροξείδωση των λιπών, αδρανοποίηση των πρωτεϊνών και µεταλλάξεις στο DNA. Η αντιβακτηριακή δράση του H2O2 αποδίδεται κυρίως στην καταστροφή του DNA

35 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Υπεροξείδιο του Υδρογόνου Κανονισµοί FDA µέγιστη συγκέντρωση H2O2 στα διαλύµατα που έρχονται σε επαφή µε επιφάνειες συσκευασιών τροφίµων δεν επιτρέπεται να υπερβαίνει το 35% η συγκέντρωση H2O2 στα τρόφιµα που συσκευάζονται σε συσκευασίες οι οποίες αποστειρώθηκαν µε H2O2 δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 0,5 ppm. Η συγκέντρωση H2O2 στο περιβάλλον εργασίας στο εργοστάσιο < 1 ppm. ο αέρας που εξέρχεται από τα µηχανήµατα ασηπτικής συσκευασίας περνάει από συσκευές καταλυτικής διάσπασης του υπεροξειδίου του υδρογόνου νερό και οξυγόνο.

36 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Υπεροξείδιο του Υδρογόνου Στη διεργασία εµβάπτισης (dipping process) το υπό µορφή φύλλου υλικό συσκευασίας ξεδιπλώνεται από ένα κύλινδρο και περνά από λουτρό διαλύµατος 30-33% υπεροξειδίου. Ένα υποβοηθητικό µέσο διαβροχής προστίθεται συνήθως στο διάλυµα ώστε να διαβραχούν οµοιόµορφα οι επιφάνειες του πλαστικού που συνήθως είναι υδρόφοβες. Το φύλλο περνάει ακολούθως από κυλίνδρους συµπίεσης που αποµακρύνουν τη µεγαλύτερη ποσότητα υπεροξειδίου. Το φιλµ υπεροξειδίου που παραµένει εξατµίζεται από θερµό αέρα. Στη διεργασία ψεκασµού (spraying process) το υπεροξείδιο ψεκάζεται από ακροφύσια πάνω στα προσχηµατισµένα δοχεία. Το υπεροξείδιο αποµακρύνεται στη συνέχεια µε θερµό αέρα. Η τάση που επικρατεί τελευταία είναι να αποφεύγεται ο ψεκασµός σταγονιδίων και προτιµάται η χρήση µίγµατος θερµού αέρα (130 C) και ατµών υπεροξειδίου.

37 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Συστήµατα αποστείρωσης που συνδυάζουν κατεργασία µε υπεροξείδιο και θέρµανση και/ή υπεριώδη ακτινοβολία. Συνεργισμός Όταν η κατεργασία µε το υπεροξείδιο συνδυαστεί µε UV ακτινοβολία το ολικό θανατηφόρο αποτέλεσµα σε βακτήρια και σπόρους είναι µεγαλύτερο από το άθροισµα των αποτελεσµάτων κάθε µιας επεξεργασίας ξεχωριστά (η UV ακτινοβολία υποβοηθά την διάσπαση του υπεροξειδίου). µέγιστο αποτέλεσµα σε σχετικά χαµηλές συγκεντρώσεις υπεροξειδίου 0.5 και 5%. Σε µεγαλύτερες συγκεντρώσεις το υπεροξείδιο φαίνεται να δρα προστατευτικά (όσο µεγαλύτερη η ένταση της ακτινοβολίας τόσο µεγαλύτερη η βέλτιστη συγκέντρωση του υπεροξειδίου).

38 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Υπεροξικό οξύ (CH3-COO-OH) Παράγεται µε οξείδωση του οξικού οξέος µε υπεροξείδιο του υδρογόνου και το διάλυµα που περιέχει υπεροξικό οξύ και υπεροξείδιο του υδρογόνου Ιδιαίτερα αποτελεσµατικό εναντίον των σπόρων των βακτηρίων ακόµα και στους 20 C.

39 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Χημικά μέσα Αιθυλενοξείδιο Τοξικό αέριο εισχωρεί εύκολα σε πορώδη υλικά συσκευασίας (χαρτόνι). για προαποστείρωση προσχηµατισµένων χαρτονένιων κουτιών τα οποία θα συναρµολογηθούν στην τελική τους µορφή στο ασηπτικό γεµιστικό. Τα κουτιά αποστειρώνονται σε ειδικές εγκαταστάσεις, αφήνεται να φύγει τελείως το τοξικό αιθυλενοξείδιο και κατόπιν αποστέλλονται µέσα σε σφραγισµένα κουτιά στο εργοστάσιο πλήρωσης.

40 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Ακτινοβόληση) Υπεριώδης ακτινοβολία (UV radiation) Ιοντίζουσα ακτινοβολία Παλµοί Ευρέος Φάσµατος «Λευκού» Φωτός

41 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Ακτινοβόληση) Υπεριώδης ακτινοβολία (UV radiation) µήκος κύµατος µεταξύ 200 και 315 nm. θανάτωση µικροοργανισµών: πιο αποτελεσµατική µεταξύ 250 και 280 nm (η ονοµαζόµενη περιοχή UV-C), µε µεγαλύτερη αποτελεσµατικότητα στα 253,7 nm. Απαίτηση για λείες επιφάνειες και απουσία σκόνης. βιοµηχανική εφαρµογή µόνο σε συνδυασµό µε Η 2 Ο 2

42 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Ακτινοβόληση) Ιοντίζουσα ακτινοβολία Ακτίνες γ από Κοβάλτιο 60 και Καίσιο 139 για την αποστείρωση θερµοευαίσθητων πλαστικών δοχείων που δεν µπορούν να αποστειρωθούν µε θέρµανση ή λόγω σχήµατος δεν µπορούν να αποστειρωθούν ευχερώς µε χηµικά µέσα. πλαστικές σακούλες από laminates σε συστήµατα bag-in-box αποστειρώνονται µ αυτό τον τρόπο.

43 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Ακτινοβόληση) Υπέρυθρη ακτινοβολία (Infra Red, IR) 700 nm 1 mm, 430 THz 300 GHz, 1.24 mev 1.7 ev (photon energy) εν χρησιµοποιείται

44 ΑΠΟΣΤΕΙΡΩΣΗ ΤΩΝ ΜΕΣΩΝ ΣΥΣΚΕΥΑΣΙΑΣ-Ακτινοβόληση) Παλµοί Ευρέος Φάσµατος «Λευκού» Φωτός H χρήση έντονων και µικρής διάρκειας παλµών ευρέος-φάσµατος «λευκού» φωτός είναι µια από τις µη-θερµικές µεθόδους αποστείρωσης µέσων συσκευασίας, µηχανηµάτων, τροφίµων και ιατρικών εργαλείων που αναπτύχθηκαν τελευταία]. Διεργασία PureBright (PurePulse Technologies Inc.), ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται σ ένα πυκνωτή και απελευθερώνεται από λαµπτήρες υπό τη µορφή παλµών φωτός µικρής διάρκειας αλλά µεγάλης έντασης. (1 µs µέχρι 0,1 s και ρυθµό 1-20 λάµψεις /s) φως φορές εντονότερο από το ηλιακό φως στην επιφάνεια της γης (25% υπεριώδες, 45% ορατό και 30% υπέρυθρο). Η απενεργοποίηση των µικροβίων επιτυγχάνεται µέσω της τοπικής θέρµανσης της επιφάνειας του µέσου συσκευασίας και από το υπεριώδες φως. Η τεχνολογία δεν έχει ακόµα εφαρµοστεί σε βιοµηχανική κλίµακα.

45 Ακτινοβολίες στην επεξεργασία τροφίμων & είδη συσκευασίας Μπάντα Μήκος κύματος Συχνότητα Φύση κυμάτων αποτέλεσμα Βραχέα Υπερβραχέα Δεκαμετρικά Εκατομετρικά m 10-1m cm 10-1 cm 3-30 MHz Ηλεκτρικά Τηλεπικοινωνίες Διηλεκτρική θέρμανση Υπέρυθρο Ορατό Υπεριώδες nm nm 400-3nm 3x x10 14 Hz 4x x x Φωτεινά Θερμικό Θερμικό Χημικές αντιδράσεις Ακτίνες Χ γ- ακτινοβολία nm nm x x x10 21 Χ και γ- ακτινοβολ ία Ιοντίζουσα ακτινοβολία

46 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΕΣ ΤΡΟΦΙΜΩΝ 12 o Εργαστήριο Περιέκτες Συμβατικής Κονσερβοποίησης

47 Μεταλλικά δοχεία Πλεονεκτήματα 1. µηχανική αντοχή που διευκολύνει τη διακίνηση 2. δυνατότητα ερµητικού κλεισίµατος που εξασφαλίζει την προστασία του τροφίµου από µολύνσεις αδιαπερατότητα από αέρια υγρασία και φως 3. αντοχή σε ψηλές θερµοκρασίες που επιτρέπει την χρήση τους σε θερµικές κατεργασίες των τροφίµων 4. σχετικά χαµηλή τοξικότητα 5. εύκολη µορφοποίηση και δυνατότητα κατασκευής διαφόρων σχηµάτων 6. καλή εµφάνιση λόγω της δυνατότητας βερνικώµατος και διακόσµησης της επιφάνειας 7. ευχέρια γεµίσµατος και κλεισίµατος µε µηχανικά µέσα 8. σχετικά χαµηλό βάρος

48 Μεταλλικά δοχεία Ο λευκοσίδηρος είναι το ευρύτερα χρησιµοποιούµενο υλικό για την κατασκευή περιεκτών Ο χάλυβας που χρησιµοποιείται για την κατασκευή των φύλλων έχει µικρή περιεκτικότητα σε άνθρακα και η σύνθεσή του έχει σηµαντική επίδραση στην αντοχή σε διάβρωση και στις µηχανικές ιδιότητες του λευκοσιδήρου. Για την κατασκευή δοχείων κονσερβών χρησιµοποιούνται κυρίως τρεις τύποι χάλυβα:

49 Μεταλλικά δοχεία Ο τύπος L είναι υψηλής καθαρότητας και παρουσιάζει µεγάλη αντοχή σε διάβρωση γι αυτό χρησιµοποιείται για έντονα διαβρωτικά προϊόντα. Τα µέγιστα επιτρεπτά όρια συστατικών στον τύπο L είναι C: 0.13%, Mg: 0.60%, P: 0.15%, S: 0.05%, Si: 0.010% και Cu: 0.06%. Η αντίσταση σε διάβρωση εξαρτάται και από τον τύπο του τροφίµου. Για παράδειγµα σε αεριούχα ποτά η αναλογία Cu/S καθορίζει την αντίσταση σε διάβρωση. Ο τύπος MR είναι λιγότερο καθαρός και η αντοχή του στη διάβρωση είναι µέτρια γι αυτό χρησιµοποιείται σε λιγότερο διαβρωτικά τρόφιµα. Είναι ο ευρύτερα χρησιµοποιούµενος χάλυβας στην κονσερβοποιία. Ο τύπος MC είναι παρόµοιος µε τον MR, αλλά έχει µεγαλύτερη περιεκτικότητα σε φωσφόρο που του προσδίδει µεγαλύτερη µηχανική αντοχή και δυσκαµψία.

50 Μεταλλικά δοχεία Η επικασσιτέρωση των φύλλων του χάλυβα αυξάνει την αντοχή σε διάβρωση. Γίνεται ηλεκτρολυτικά και στις δύο επιφάνειες του φύλλου και το σχηµατιζόµενο στρώµα έχει πάχος µm ( g/m2 ). Η επικάλυψη στην εξωτερική επιφάνεια µπορεί να έχει το ίδιο πάχος ή να είναι λεπτότερη από την επικάλυψη στην εσωτερική επιφάνεια.

51 Μεταλλικά δοχεία Εκτός της επικασσιτέρωσης το φύλλο του λευκοσιδήρου προστατεύεται επί πλέον µε δύο επιφανειακές κατεργασίες, την αδρανοποίηση και τη λίπανση. Η αδρανοποίηση σταθεροποιεί την επιφάνεια του κασσιτέρου µέσω του ελέγχου του σχηµατισµού των φυσικών οξειδίων. Γίνεται µε ηλεκτρολυτική απόθεση ενός λεπτότατου στρώµατος χρωµικών ή φωσφορικών αλάτων. Η λίπανση (πολύ µικρή ποσότητα λιπαντικού (dioctyl sebacate, DOS)) προστατεύει το φύλλο από εκδορές, ενώ παράλληλα διευκολύνει τη µορφοποίηση.

52 Μεταλλικά δοχεία Λιπαντικό Οξείδια μm μm Κασσίτερος Κράμα σιδήρου-κασσίτερου μm 0.4 μm Χάλυβας (=κράμα σιδήρου-άνθρακα) 155 μm Εγκάρσια τομή ηλεκτρολυτικού λευκοσιδήρου με επικασσιτέρωση 2.8 g/m 3

53 Μεταλλικά δοχεία Μία νεότερη εξέλιξη στα φύλλα του λευκοσιδήρου είναι η κατασκευή λεπτότερων φύλλων διπλής εξέλασης (DR, double reduced). Με την τεχνική αυτή το φύλλο έχει µεγαλύτερη µηχανική αντοχή και είναι πιο δύσκαµπτο, έτσι µπορεί να χρησιµοποιηθεί λεπτότερο φύλλο για την κατασκευή του δοχείου. Τα κοινά φύλλα λευκοσιδήρου έχουν πάχος mm, ενώ τα φύλλα διπλής εξέλασης mm. Τα φύλλα αυτά χρησιµοποιήθηκαν αρχικά σε αεριούχα ποτά αλλά σήµερα επεκτείνονται και σε άλλα κονσερβοποιηµένα προϊόντα.

54 Μεταλλικά δοχεία Ο επιχρωµιωµένος χάλυβας καλείται και χάλυβας ελεύθερος κασσιτέρου (tin free steel, TFS). Κατασκευάζεται όπως ακριβώς και ο λευκοσίδηρος, αλλά µε ηλεκτρολυτική επικάλυψη µε χρώµιο. Η αδρανοποίηση γίνεται µε σχηµατισµό λεπτότατου στρώµατος οξειδίου του χρωµίου

55

56 Μεταλλικά δοχεία Το κύριο πλεονέκτηµα του TFS είναι η χαµηλότερη τιµή. µικρότερη αντίσταση σε διάβρωση από ότι ο λευκοσίδηρος, µεγαλύτερη δυσκολία στη διαµόρφωση δοχείων και αδυναµία κασσιτεροκόλλησης στις ραφές. Η στεγανότητα στη ραφή των δοχείων γίνεται µε ηλεκτροκόλληση ή µε οργανικές κόλλες. Λόγω της µικρής αντοχής σε διάβρωση τα δοχεία από TFS επικαλύπτονται πάντα µε βερνίκι. Η επιφάνειά τους δέχεται καλύτερα τα βερνίκια και τα µελάνια εκτύπωσης και το υψηλότερο σηµείο τήξης επιτρέπει τη στερεοποίηση των βερνικιών σε ψηλότερη θερµοκρασία και µικρότερο χρόνο απ ότι ο λευκοσίδηρος.

57 Κατασκευή των κουτιών Τα μεταλλικά φύλλα (70x80 cm περίπου) τροφοδοτούνται στις μηχανές Αλείφονται από τη μία πλευρά με βερνίκι και ψήνονται ( ο C, 6-10min) τα λευκοσιδήρά φύλλα (με ή χωρίς βερνίκι) κόβονται σε τεμάχια για το σχηματισμός του σώματος (κύλινδρος) του κουτιού (body blank) Χάραξη των body blank με εντομές στις γωνίες & σχηματίζονται τα άγγιστρα

58 Κατασκευή των κουτιών Αναδίπλωση του body blank και σχηματισμός του κυλίνδρου με συνένωση των αγγίστρων Τα άγγιστρα πιέζονται και κολλούν με καλάι σε λεκάνη 400 ο C σχηματισμός πλάγιας ραφής Ψύξη της ραφής Η πλάγια ραφή αποτελέιται από 4 στρώσεις λευκοσίδηρου πλήν των άκρων υπάρχουν εντομές ώστε να σχηματισθεί μια ένωση με 2 στρώσεις (όχι με 4 γιατί είναι μεγάλο το πάχος)

59 Κατασκευή των κουτιών Εκχείλωση σχηματίζονται ένα χείλος σε κάθε άκρο του κυλίνδρου για διευκόλυνση της σφράγισης των άκρων Κατασκευή άκρων τα καπάκια φτιάχνονται σε πρέσσες που φέρουν μεταλλικούς δίσκους Τα χείλη των καπακιών συστρέφονται και μέσα ρέει στεγανωτικό από καουτσούκ (παρενθετικός δακτύλιος) Στέγνωμα του στεγανωτικού & συναρμολόγηση του καπακιού (πάτος) με διπλή ραφή (5 στρώσεις λευκοσίδηρου + παρενθετικός δακτύλιος, δε χρησιμοποιείται καλάι) Τοποθέτηση 2 ου καπακιού με διπλή ραφή

60 Η διπλή ραφή (double seaming)

61 Η διπλή ραφή (double seaming)

62 Η διπλή ραφή (double seaming)

63 Η διπλή ραφή (double seaming)

64 Η διπλή ραφή (double seaming)

65 Ζαρώματα (wrinkles)

66 Ζαρώματα (wrinkles)

67 Αξιολόγηση Διπλής ραφής

68 Μικρόμετρο για μέτρηση πάχους ραφής

69 Γυάλινα δοχεία Το γυαλί δεν είναι στερεό αλλά, Υπερψυγμένο υγρό μεγάλου ιξώδους ρέει με το χρόνο Μίγμα ανόργανων οξειδίων (σόδα-ασβέστηςπυρίτιο) 70-75% πυριτικό νάτριο & ασβέστιο 6-12 % οξείδιο του ασβεστίου & μαγνησίου Μικρές ποσότητες Al, B και άλλα μέταλλα

70 Γυάλινα δοχεία Δημιουργία δοχείων 1) Υλικά και θραύσματα γυαλιού αναμιγνυονται και λιώνουν σε φούρνο 1400 ο C 2) Τοποθέτηση λιωμένου γυαλιού σε 1 ο καλούπι (λίγο μικρότερο από τελικό μέγεθος) εμφύσηση αέρα για αρχική μορφοποίηση ή μηχανικά με έμβολο 3) Τοποθέτηση προσχηματισμένου βάζου σε 2 ο καλούπι και μορφοποίηση με πεπιεσμένο αέρα για τελική μορφή

71 Δημιουργία δοχείων Γυάλινα δοχεία

72 Δημιουργία δοχείων Γυάλινα δοχεία

73 Γυάλινα δοχεία Σχήμα, διαύγεια, αδράνεια και αντοχή τροποποίηση με αλλαγές στη σύσταση Π.χ. Το χρώμα διαφέρει με προσθήκη οξειδίων μετάλλων (χρωμίου, κοβαλτίου, σιδήρου) Ή ημιδιαφάνεια με προσθήκη φθορικών ενώσεων

74 Γυάλινα δοχεία

75 Γυάλινα δοχεία Κύριο μειονέκτημα η ευθραστότητα προσπάθεια για βελτίωση μηχανικών ιδιοτήτων (εφελκυσμός) Τα βάζα δεν πρέπει να έχουν εσωτερικές τάσεις που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε σπασίματα (κρούση ή θερμικό σοκ) Επικαλύπτονται εξωτερικά (hot & cold coating) βελτίωση αντοχής σε κρούση & μεταξύ τους τριβή στις γραμμές διακίνησης

76 Γυάλινα δοχεία Κύριο μειονέκτημα η ευθραστότητα προσπάθεια για βελτίωση μηχανικών ιδιοτήτων (εφελκυσμός) Γυάλινα βάζα με καπάκι twist-off

77 Σακούλες (pouches) H ακεραιότητα εξασφαλίζεται με θερμοκόλληση Σημαντικό για ορισμένα προϊόντα η υποβάθμιση από οξείδωση λόγω της διαπερατότητας της συσκευασίας από το οξυγόνο (permeability) σημαντική η σχέση επιφάνειας για διαπερατότητα ως προς τη μάζα του προϊόντος Οι σακούλες ικανές να παστεριωθούν/ αποστειρωθούν (retortable pouches)