Кейс · Упаковка продуктов питания и напитков

Кейс: стерилизация VHP ПЭТ-бутылок для молока и крышек на линии розлива

Fenggu Pharmaceutical Equipment · Проект поставлен в Польшу · Стерилизация VHP

Для проекта розлива молока в Польше требовалось стерилизовать внутренние поверхности ПЭТ-бутылок и крышек непосредственно перед наполнением. Fenggu поставила систему стерилизации VHP, подающую пары перекиси водорода прямо в каждую бутылку и крышку через сопла, движущиеся вместе с разливочной машиной, и оказала техническую поддержку при переоборудовании её ограждения в герметичное исполнение с отрицательным давлением.

Кратко о проекте

Применение	Стерилизация внутренних поверхностей ПЭТ-бутылок для молока и крышек перед наполнением
Место поставки	Польша
Последовательность процесса	Подача VHP → удаление перекиси водорода сжатым воздухом → наполнение молоком → укупорка
Объём поставки Fenggu	Система VHP с двумя генераторами, планки с соплами для бутылок и крышек, роторный осушитель, техническая поддержка по ограждению разливочной машины
Работы по разливочной машине	Герметизация ограждения и обеспечение вертикального перемещения планок с соплами силами изготовителя разливочной машины

Fenggu VHP шкаф для системы стерилизации для линии по дозаправке бутылок из ПЭТ, перед отправкой — Система стерилизации VHP в цехе Fenggu перед отгрузкой.

Задача

Заказчик разливает молоко в ПЭТ-бутылки. Бутылки и крышки поступают в разливочную машину чистыми, но не стерильными. Цель состояла в стерилизации внутренних поверхностей каждой бутылки и крышки в потоке, со скоростью разливочной машины, без остатков конденсированной перекиси водорода и без воздействия паров на операторов.

Это отличается от деконтаминации помещений и изоляторов, с которой обычно связывают VHP. Вместо заполнения замкнутого объёма паром и выдержки пар нужно подавать в каждую ёмкость за несколько секунд при непрерывном движении линии.

Как работает система

Упрощённая схема зоны стерилизации бутылок. Крышки обрабатываются аналогично в отдельной зоне.

1. Подача в каждую бутылку

Вдоль конвейера часть разливочной машины отведена под зону стерилизации бутылок. Над ней Fenggu установила изготовленную на заказ планку с соплами, расположенными по траектории движения бутылок. На планке установлено от 10 до 20 сопел из трубки из нержавеющей стали диаметром 8 mm. Планка опускается так, чтобы сопла достигали дна бутылок, подаёт VHP в течение от 2 до 3 секунд, затем поднимается и ожидает следующую группу бутылок. Вертикальное перемещение осуществляется приводом разливочной машины, как и движение её наполнительных игл.

2. Подача в каждую крышку

Крышки стерилизуются аналогично в отдельной зоне. Вторая планка с соплами, которых от 5 до 20, расположена по траектории движения крышек и подаёт VHP в течение от 2 до 3 секунд за цикл.

3. Удаление перекиси водорода перед наполнением

После подачи перекись водорода удаляется из бутылок сжатым воздухом. Затем бутылки наполняются молоком и укупориваются.

Два генератора для непрерывной линии

Система использует два генератора VHP, соединённых трубой из нержавеющей стали диаметром 50 mm. У каждого генератора собственный испаритель и нагнетатель высокого давления, обеспечивающий давление, необходимое для подачи пара на дно каждой бутылки.

Два генератора работают поочерёдно. При непрерывном производстве нагреватели испарителей и нагнетатели высокого давления наиболее подвержены отказам при длительной работе без перерыва. Чередование распределяет наработку, а при отказе одного генератора другой поддерживает работу линии. Это решение основано на опыте предыдущих проектов Fenggu.

Внутри VHP стерилизационного шкафа: два агрегата с испарителями и вентилятором — Внутри шкафа: два генераторных узла, работающих поочерёдно.

Чистый сухой воздух для предотвращения конденсации

В каждом генераторе установлен фильтр HEPA, поэтому воздух, переносящий пар в бутылки и крышки, чистый и не загрязняет их повторно.

Конденсированную перекись водорода внутри ёмкости трудно удалить, и её наличие в пищевой упаковке недопустимо. Для предотвращения конденсации роторный осушитель подаёт несущий воздух с относительной влажностью ниже 10%. О том, почему влажность и концентрация определяют конденсацию пара, см. Концентрация VHP, влажность и конденсация.

Защита операторов

Пары перекиси водорода не должны выходить из разливочной машины в зону операторов. Были рекомендованы два изменения ограждения машины:

Герметичные двери. Двери машины оснащены надувным уплотнительным кольцом, аналогичным уплотнению двери изолятора, для плотного прилегания по периметру стеклянных панелей. См. герметичные двери с надувным уплотнением.
Отрицательное давление. Внутри ограждения поддерживается давление ниже, чем в зоне операторов: на проектных чертежах около −10 Pa. Для этого расход приточного вентилятора устанавливается ниже расхода вытяжного. Пар удаляется вытяжным вентилятором наружу, а не просачивается в помещение.

Эти изменения выполняет изготовитель разливочной машины. Fenggu оказала техническую поддержку при проектировании ограждения на основе своего опыта изготовления фармацевтических изоляторов. Для сравнения с фармацевтической практикой см. изоляторы для асептического розлива.

Технические характеристики системы

Параметр	Значение
Внешние размеры (Ш × В × Г)	800 × 800 × 1800 mm (согласно окончательному проекту)
Масса брутто	300 kg
Источник питания	400 V, 50 Hz, 3 фазы + N + E
Потребляемая мощность	≤ 10 kW
Уровень шума	≤ 80 dB(A)
H₂O₂ скорость испарения	≤ 50 ml/min
Стерилизант	Перекись водорода, 30–35%
Влажность несущего воздуха	Ниже 10% RH, от роторного осушителя

Что уточнить в проекте стерилизации бутылок

Поточная стерилизация ёмкостей зависит от бутылки, линии и продукта не меньше, чем от генератора. Следующие вопросы согласуются с заказчиком и изготовителем разливочной машины:

Геометрия бутылок и крышек. Диаметр горлышка, высота и форма крышки определяют размер сопел, глубину их погружения и число сопел на планке.
Скорость линии. Число ёмкостей в минуту и время пребывания каждой в зоне стерилизации определяют продолжительность подачи и потребность в паре.
Остаточная перекись водорода. Остатки на упаковке, контактирующей с пищевыми продуктами, регулируются нормативами. Например, в США 21 CFR 178.1005 ограничивает остаточную перекись водорода в упаковке для асептически упакованных продуктов уровнем 0.5 ppm. Применимый предел и метод испытаний согласуются с заказчиком и подтверждаются при вводе в эксплуатацию.
Эффективность стерилизации. Требуемое снижение микробной нагрузки подтверждается на реальной линии, обычно испытаниями с искусственно инокулированными ёмкостями.
Интеграция. Сигналы между системой VHP и разливочной машиной, перемещение планки с соплами, блокировки дверей и поведение при остановке или аварийном сигнале.

О включении этих требований в спецификацию см. как составить URS для системы VHP, а о заводской приёмке и приёмке на месте эксплуатации — FAT и SAT генератора VHP.

Частые вопросы

Можно ли использовать VHP на линии розлива продуктов питания или напитков, а не только в фармацевтике?
Да. Перекись водорода широко применяется для стерилизации упаковки асептических пищевых продуктов и напитков, а также продуктов с увеличенным сроком хранения. Оборудование должно быть адаптировано для поточной подачи в каждую ёмкость, а не для обработки замкнутого помещения или камеры.

Нужно ли заменять разливочную машину?
Нет. В этом проекте существующая разливочная машина была модифицирована: герметичное ограждение, отрицательное давление и планки с соплами, приводимые в движение механизмом самой машины. Модификацию выполняет изготовитель разливочной машины при технической поддержке Fenggu.

Почему два генератора вместо одного более крупного?
Для обеспечения непрерывности работы. Генераторы работают поочерёдно, распределяя износ, и линия может продолжать работать на одном генераторе, пока другой обслуживается.

Можно ли применить тот же подход к стеклянным бутылкам, стаканчикам или другим ёмкостям?
Принцип тот же, но конструкция сопел, продолжительность подачи и удаление остатков зависят от ёмкости. Каждое применение рассматривается по чертежам ёмкости и линии.