Caso práctico: esterilización VHP de botellas de leche de PET y tapones en una línea de llenado
Un proyecto de llenado de productos lácteos en Polonia requería esterilizar el interior de las botellas de leche de PET y sus tapones inmediatamente antes del llenado. Fenggu suministró un sistema de esterilización VHP que inyecta vapor de peróxido de hidrógeno directamente en cada botella y tapón mediante boquillas que se mueven con la llenadora, y prestó asistencia técnica para transformar el cerramiento de la llenadora en un diseño hermético con presión negativa.
El proyecto de un vistazo
| Aplicación | Esterilización del interior de botellas de leche de PET y tapones antes del llenado |
|---|---|
| Destino | Polonia |
| Secuencia del proceso | Inyección de VHP → eliminación del peróxido de hidrógeno con aire comprimido → llenado con leche → taponado |
| Alcance de Fenggu | Sistema VHP con dos generadores, barras de boquillas de inyección para botellas y tapones, deshumidificador rotativo y asistencia técnica para el cerramiento de la llenadora |
| Alcance de la llenadora | Modificación del cerramiento para hacerlo hermético y movimiento vertical de las barras de boquillas, a cargo del fabricante de la llenadora |
La necesidad
El cliente envasa leche en botellas de PET. Las botellas y los tapones llegan a la llenadora limpios, pero no estériles. El objetivo era esterilizar las superficies interiores de cada botella y tapón en línea, a la velocidad de la llenadora, sin dejar peróxido de hidrógeno condensado ni exponer a los operarios al vapor.
Esto difiere de la descontaminación de salas y aisladores por la que suele conocerse el VHP. En lugar de llenar un volumen cerrado con vapor y mantenerlo allí, hay que introducir el vapor en cada recipiente en pocos segundos mientras la línea sigue en movimiento.
Cómo funciona el sistema
1. Inyección en cada botella
A lo largo del transportador, una sección de la llenadora se reserva como zona de esterilización de botellas. Encima, Fenggu diseñó a medida una barra de boquillas que sigue el recorrido de las botellas. La barra lleva de 10 a 20 boquillas fabricadas con tubo de acero inoxidable de 8 mm. La barra desciende hasta que las boquillas llegan al fondo de las botellas, inyecta VHP durante 2 a 3 segundos, y después sube y espera al siguiente grupo de botellas. El movimiento vertical lo acciona la llenadora, del mismo modo que sus agujas de llenado.
2. Inyección en cada tapón
Los tapones se esterilizan del mismo modo en una zona independiente. Una segunda barra, con 5 a 20 boquillas, sigue el recorrido de los tapones e inyecta VHP durante 2 a 3 segundos por ciclo.
3. Eliminación del peróxido de hidrógeno antes del llenado
Después de la inyección, el peróxido de hidrógeno se elimina de las botellas con aire comprimido. A continuación, las botellas se llenan de leche y se taponan.
Dos generadores para una línea continua
El sistema utiliza dos generadores VHP conectados mediante una tubería de acero inoxidable de 50 mm. Cada generador tiene su propio evaporador y soplante de alta presión, que proporciona la presión necesaria para llevar el vapor hasta el fondo de cada botella.
Los dos generadores funcionan de forma alterna. En producción continua, los calentadores de los evaporadores y los soplantes de alta presión son los componentes con mayor probabilidad de fallar cuando funcionan durante largos periodos sin descanso. La alternancia reparte las horas de funcionamiento y, si un generador falla, el otro mantiene la línea en marcha. Este diseño se basa en la experiencia de proyectos anteriores de Fenggu.
Aire limpio y seco para evitar la condensación
Cada generador incorpora un filtro HEPA, de modo que el aire que transporta el vapor a las botellas y los tapones está limpio y no vuelve a contaminarlos.
El peróxido de hidrógeno condensado dentro de un recipiente es difícil de eliminar e inaceptable en un envase alimentario. Para evitarlo, un deshumidificador rotativo suministra el aire portador con una humedad relativa inferior al 10%. Para saber por qué la humedad y la concentración determinan si el vapor se condensa, consulte Concentración de VHP, humedad y condensación.
Protección de los operarios
El vapor de peróxido de hidrógeno no debe escapar de la llenadora hacia la zona de los operarios. Se recomendaron dos modificaciones del cerramiento de la llenadora:
- Puertas herméticas. Las puertas de la máquina utilizan una junta de sellado hinchable, similar a la de una puerta de aislador, para cerrar herméticamente alrededor de los paneles de vidrio. Consulte puertas herméticas con junta hinchable.
- Presión negativa. El cerramiento se mantiene a una presión inferior a la zona de los operarios, aproximadamente −10 Pa en los planos de diseño. Esto se consigue ajustando el caudal del ventilador de entrada por debajo del caudal del extractor. El extractor retira el vapor y lo evacua al exterior en lugar de que se filtre a la sala.
Estas modificaciones las realiza el fabricante de la llenadora. Fenggu prestó asistencia técnica para el diseño del cerramiento, basándose en su experiencia en la fabricación de aisladores farmacéuticos. Para comparar con la práctica farmacéutica, consulte aisladores de llenado aséptico.
Especificaciones del sistema
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Dimensiones exteriores (ancho × alto × fondo) | 800 × 800 × 1800 mm (sujetas al diseño definitivo) |
| Peso bruto | 300 kg |
| Alimentación eléctrica | 400 V, 50 Hz, 3 fases + N + E |
| Potencia de entrada | ≤ 10 kW |
| Nivel de ruido | ≤ 80 dB(A) |
| H2O2 tasa de vaporización | ≤ 50 ml/min |
| Esterilizante | Peróxido de hidrógeno, 30–35% |
| Humedad del aire portador | Inferior al 10% RH, del deshumidificador rotativo |
Qué confirmar en un proyecto de esterilización de botellas
La esterilización de recipientes en línea depende tanto de la botella, la línea y el producto como del generador. Estos puntos se acuerdan con el cliente y el fabricante de la llenadora:
- Geometría de botellas y tapones. El diámetro del cuello, la altura y la forma del tapón determinan el tamaño de las boquillas, su profundidad y el número de boquillas por barra.
- Velocidad de la línea. El número de recipientes por minuto y el tiempo que cada uno permanece en la zona de esterilización determinan el tiempo de inyección y la demanda de vapor.
- Peróxido de hidrógeno residual. Los residuos en los envases en contacto con alimentos están regulados. En Estados Unidos, por ejemplo, 21 CFR 178.1005 limita el peróxido de hidrógeno residual en los envases para alimentos envasados asépticamente a 0.5 ppm. El límite aplicable y el método de ensayo se acuerdan con el cliente y se confirman durante la puesta en marcha.
- Rendimiento de esterilización. La reducción microbiana requerida se confirma en la línea real, normalmente mediante ensayos de desafío con recipientes inoculados.
- Integración. Señales entre el sistema VHP y la llenadora, movimiento de la barra de boquillas, enclavamientos con las puertas y comportamiento ante una parada o alarma.
Para incorporar estos requisitos a una especificación, consulte cómo redactar una URS para un sistema VHP, y para la aceptación en fábrica y en las instalaciones, FAT y SAT de un generador VHP.
Preguntas frecuentes
¿Puede utilizarse VHP en una línea de llenado de alimentos o bebidas, además de en la industria farmacéutica?
Sí. El peróxido de hidrógeno se utiliza ampliamente para esterilizar envases de alimentos y bebidas asépticos y de vida útil prolongada. El equipo debe adaptarse a la inyección en línea en cada recipiente, en lugar de tratar una sala o cámara cerrada.
¿Hay que sustituir la llenadora?
No. En este proyecto se modificó la llenadora existente: un cerramiento hermético, presión negativa y barras de boquillas accionadas por el movimiento de la propia máquina. La modificación la realiza el fabricante de la llenadora con asistencia técnica de Fenggu.
¿Por qué dos generadores en lugar de uno más grande?
Para mantener la disponibilidad. Los generadores funcionan de forma alterna, repartiendo el desgaste, y la línea puede seguir funcionando con un generador mientras se realiza el mantenimiento del otro.
¿Puede utilizarse el mismo enfoque para botellas de vidrio, vasos u otros recipientes?
El principio es el mismo, pero el diseño de las boquillas, el tiempo de inyección y la eliminación de residuos dependen del recipiente. Cada aplicación se estudia con planos del recipiente y de la línea.
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Envíe los planos del recipiente, la velocidad de la línea y la disposición de la llenadora. Los ingenieros de Fenggu estudiarán cómo integrar la inyección de VHP.