Caso de estudo: esterilização VHP de garrafas de leite em PET e tampas numa linha de enchimento
Um projeto de enchimento de produtos lácteos na Polónia exigia a esterilização do interior das garrafas de leite em PET e das respetivas tampas imediatamente antes do enchimento. A Fenggu forneceu um sistema de esterilização VHP que injeta vapor de peróxido de hidrogénio diretamente em cada garrafa e tampa através de bicos que se movem com a máquina de enchimento, e prestou apoio técnico para converter o invólucro da máquina numa estrutura estanque com pressão negativa.
O projeto em resumo
| Aplicação | Esterilização do interior de garrafas de leite em PET e tampas antes do enchimento |
|---|---|
| Destino | Polónia |
| Sequência do processo | Injeção de VHP → remoção do peróxido de hidrogénio com ar comprimido → enchimento com leite → colocação das tampas |
| Âmbito da Fenggu | Sistema VHP com dois geradores, barras de bicos de injeção para garrafas e tampas, desumidificador rotativo e apoio técnico para o invólucro da máquina de enchimento |
| Âmbito da máquina de enchimento | Modificação do invólucro para o tornar estanque e movimento vertical das barras de bicos, a cargo do fabricante da máquina de enchimento |
A necessidade
O cliente envasa leite em garrafas de PET. As garrafas e as tampas chegam à máquina de enchimento limpas, mas não estéreis. O objetivo era esterilizar as superfícies interiores de cada garrafa e tampa em linha, à velocidade da máquina de enchimento, sem deixar peróxido de hidrogénio condensado nem expor os operadores ao vapor.
Esta aplicação difere da descontaminação de salas e isoladores à qual o VHP é habitualmente associado. Em vez de encher um volume fechado com vapor e o manter nesse espaço, é necessário introduzir o vapor em cada recipiente em poucos segundos, enquanto a linha continua em movimento.
Como funciona o sistema
1. Injeção em cada garrafa
Ao longo do transportador, uma secção da máquina de enchimento é reservada à esterilização das garrafas. Acima desta, a Fenggu concebeu à medida uma barra de bicos que acompanha o percurso das garrafas. A barra possui 10 a 20 bicos feitos de tubo de aço inoxidável de 8 mm. A barra desce até os bicos atingirem o fundo das garrafas, injeta VHP durante 2 a 3 segundos, depois sobe e aguarda o grupo seguinte de garrafas. O movimento vertical é acionado pela máquina de enchimento, da mesma forma que as suas agulhas de enchimento.
2. Injeção em cada tampa
As tampas são esterilizadas da mesma forma numa zona separada. Uma segunda barra, com 5 a 20 bicos, acompanha o percurso das tampas e injeta VHP durante 2 a 3 segundos por ciclo.
3. Remoção do peróxido de hidrogénio antes do enchimento
Após a injeção, o peróxido de hidrogénio é removido das garrafas com ar comprimido. Em seguida, as garrafas são enchidas com leite e fechadas com as tampas.
Dois geradores para uma linha contínua
O sistema utiliza dois geradores VHP ligados por uma tubagem de aço inoxidável de 50 mm. Cada gerador tem o seu próprio evaporador e soprador de alta pressão, que fornece a pressão necessária para levar o vapor ao fundo de cada garrafa.
Os dois geradores funcionam alternadamente. Na produção contínua, os aquecedores dos evaporadores e os sopradores de alta pressão são os componentes com maior probabilidade de avaria quando funcionam durante longos períodos sem interrupção. A alternância distribui as horas de funcionamento e, se um gerador avariar, o outro mantém a linha em funcionamento. Esta conceção resulta da experiência de projetos anteriores da Fenggu.
Ar limpo e seco para evitar a condensação
Cada gerador tem um filtro HEPA no interior, pelo que o ar que transporta o vapor para as garrafas e tampas está limpo e não as volta a contaminar.
O peróxido de hidrogénio condensado no interior de um recipiente é difícil de remover e inaceitável numa embalagem alimentar. Para o evitar, um desumidificador rotativo fornece o ar de transporte com uma humidade relativa inferior a 10%. Para saber por que razão a humidade e a concentração determinam se o vapor condensa, consulte Concentração de VHP, humidade e condensação.
Proteção dos operadores
O vapor de peróxido de hidrogénio não pode escapar da máquina de enchimento para a zona dos operadores. Foram recomendadas duas alterações ao invólucro da máquina de enchimento:
- Portas estanques. As portas da máquina utilizam uma junta de vedação insuflável, semelhante à de uma porta de isolador, para fecharem de forma estanque em torno dos painéis de vidro. Consulte portas estanques com vedação insuflável.
- Pressão negativa. O invólucro é mantido a uma pressão inferior à da zona dos operadores, cerca de −10 Pa nos desenhos de projeto. Isto consegue-se regulando o caudal do ventilador de entrada abaixo do caudal do ventilador de extração. O vapor é retirado pelo ventilador de extração e expelido para o exterior, em vez de escapar para a sala.
Estas alterações são efetuadas pelo fabricante da máquina de enchimento. A Fenggu prestou apoio técnico à conceção do invólucro, com base na sua experiência de fabrico de isoladores farmacêuticos. Para uma comparação com a prática farmacêutica, consulte isoladores de enchimento assético.
Especificações do sistema
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Dimensões exteriores (L × A × P) | 800 × 800 × 1800 mm (sujeitas à conceção final) |
| Peso bruto | 300 kg |
| Alimentação elétrica | 400 V, 50 Hz, 3 fases + N + E |
| Potência de entrada | ≤ 10 kW |
| Nível de ruído | ≤ 80 dB(A) |
| H2O2 taxa de vaporização | ≤ 50 ml/min |
| Esterilizante | Peróxido de hidrogénio, 30–35% |
| Humidade do ar de transporte | Inferior a 10% RH, proveniente do desumidificador rotativo |
O que confirmar num projeto de esterilização de garrafas
A esterilização de recipientes em linha depende tanto da garrafa, da linha e do produto como do gerador. Estes pontos são acordados com o cliente e o fabricante da máquina de enchimento:
- Geometria das garrafas e tampas. O diâmetro do gargalo, a altura e a forma da tampa determinam o tamanho dos bicos, a sua profundidade e o número de bicos por barra.
- Velocidade da linha. O número de recipientes por minuto e o tempo que cada um permanece na zona de esterilização determinam o tempo de injeção e a necessidade de vapor.
- Peróxido de hidrogénio residual. Os resíduos nas embalagens em contacto com alimentos estão regulamentados. Nos Estados Unidos, por exemplo, 21 CFR 178.1005 limita o peróxido de hidrogénio residual nas embalagens para alimentos embalados asseticamente a 0.5 ppm. O limite aplicável e o método de ensaio são acordados com o cliente e confirmados durante a colocação em serviço.
- Desempenho da esterilização. A redução microbiana exigida é confirmada na linha real, normalmente através de ensaios de desafio com recipientes inoculados.
- Integração. Sinais entre o sistema VHP e a máquina de enchimento, movimento das barras de bicos, encravamentos com as portas e comportamento em caso de paragem ou alarme.
Para incluir estes requisitos numa especificação, consulte como elaborar uma URS para um sistema VHP, e para a aceitação em fábrica e no local, FAT e SAT de um gerador VHP.
Perguntas frequentes
O VHP pode ser utilizado numa linha de enchimento de alimentos ou bebidas, além da indústria farmacêutica?
Sim. O peróxido de hidrogénio é amplamente utilizado para esterilizar embalagens de alimentos e bebidas asséticos e com prazo de conservação prolongado. O equipamento tem de ser adaptado à injeção em linha em cada recipiente, em vez de tratar uma sala ou câmara fechada.
É necessário substituir a máquina de enchimento?
Não. Neste projeto, a máquina de enchimento existente foi modificada: invólucro estanque, pressão negativa e barras de bicos acionadas pelo movimento da própria máquina. A modificação é realizada pelo fabricante da máquina de enchimento com apoio técnico da Fenggu.
Porquê dois geradores em vez de um maior?
Para assegurar a disponibilidade. Os geradores funcionam alternadamente, repartindo o desgaste, e a linha pode continuar a funcionar com um gerador enquanto o outro está em manutenção.
A mesma abordagem pode ser utilizada para garrafas de vidro, copos ou outros recipientes?
O princípio é o mesmo, mas a conceção dos bicos, o tempo de injeção e a remoção de resíduos dependem do recipiente. Cada aplicação é analisada com os desenhos do recipiente e da linha.
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Envie os desenhos do recipiente, a velocidade da linha e a disposição da máquina de enchimento. Os engenheiros da Fenggu irão analisar como integrar a injeção de VHP.