เครื่องนึ่งขวดนม UHT อัตโนมัติ: ข้อกำหนดหลักในการควบคุมอุณหภูมิและกระบวนการ

ในโรงงานโคนมทั่วไป เครื่องนึ่งขวดนม UHT อัตโนมัติจะทำงานที่อุณหภูมิ 137°ซ โดยใช้เวลาพักไว้ 4 วินาที หากอุณหภูมิลอยไปต่ำกว่าจุดที่ตั้งไว้เพียง 1.5°C เป็นเวลานานกว่า 2 วินาที อุปกรณ์เปลี่ยนการไหลจะส่งแบทช์กลับไปยังถังปรับสมดุลเพื่อนำไปประมวลผลใหม่ เหตุการณ์เดียวนั้นต้องเสียค่าใช้จ่ายทั้งผลผลิต พลังงาน และเวลากะ การทำให้กระบวนการถูกต้องไม่ใช่เรื่องของการปรับแต่งวาล์วตัวเดียว มันเป็นข้อกำหนดระดับระบบ

เหตุใดการควบคุมอุณหภูมิ UHT จึงจำเป็นต้องมีความทนทานสูง

การฆ่าเชื้อด้วยยูเอชทีเป็นกระบวนการให้ความร้อนแบบไหลต่อเนื่อง ซึ่งจะต้องลดสปอร์ของคลอสตริเดียม โบทูลินัมได้ถึง 12-ล็อก ในขณะที่ยังคงรักษารสชาติ การทำงานของโปรตีน และคุณค่าทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์ การรวมกันของอุณหภูมิและเวลาในการคงค้างเป็นขอบเขตความปลอดภัยที่กำหนดโดยหน่วยงานในกระบวนการ ไม่ใช่ความต้องการของผู้ปฏิบัติงาน

อุณหภูมิที่ลดลงต่ำกว่าเป้าหมาย 1°C ที่ 140°ซ สามารถลดประสิทธิภาพการฆ่าสปอร์ได้ 30-40% ด้วยเหตุนี้เครื่องฆ่าเชื้อ UHT อัตโนมัติจึงถูกสร้างขึ้นโดยมีชั้นควบคุมหลายชั้นที่ทับซ้อนกัน ตัวควบคุมอุณหภูมิตัวเดียวไม่เคยพอ ระบบต้องการเซ็นเซอร์สำรอง ท่อจับที่ผ่านการตรวจสอบ และวาล์วเปลี่ยนทิศทางที่ตอบสนองในหน่วยมิลลิวินาที

ความสัมพันธ์ของอุณหภูมิ-เวลาทำงานอย่างไร

การทำลายสปอร์ด้วยความร้อนเป็นไปตามแบบจำลองจลน์ศาสตร์ลำดับที่หนึ่ง ค่า D จะลดลง 90% ทุกๆ ค่า Z ที่เพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ สำหรับซี. โบทูลินั่ม ค่า Z จะอยู่ที่ประมาณ 10°C การเพิ่มอุณหภูมิกระบวนการจาก 121°ซ เป็น 140°C จะช่วยลดเวลาการค้างไว้จากนาทีเหลือเพียงวินาที

สี่ลูปควบคุมของเครื่องนึ่งขวดนม UHT อัตโนมัติ

เครื่องนึ่งขวดนม UHT อัตโนมัติทำงานบนวงจรควบคุมอิสระ 4 วงจร ได้แก่ การอุ่นเครื่อง การทำความร้อนขั้นสุดท้าย การคงไว้ และการทำความเย็น แต่ละลูปมีเซ็ตพอยต์ เวลาตอบสนอง และลอจิกป้องกันข้อผิดพลาดของตัวเอง วงจรควบคุมการไหลและแรงดันย้อนกลับที่แยกจากกันช่วยรักษาสภาพทางกายภาพที่ป้องกันไม่ให้เกิดจุดเดือดฉับพลันของผลิตภัณฑ์

ห่วงทำความร้อน

ส่วนการทำความร้อนจะยกผลิตภัณฑ์จากอุณหภูมิอุ่นปกติ 60-75°C จนถึงค่าที่ตั้งไว้ของ UHT ในระบบฉีดไอน้ำโดยตรง ไอน้ำปรุงอาหารจะผสมเข้ากับผลิตภัณฑ์เพื่อให้ความร้อนได้แทบจะทันที ในระบบทางอ้อม แผ่นแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่นหรือแบบท่อจะถ่ายเทความร้อนจากไอน้ำหรือน้ำร้อน ตัวควบคุม PID จะปรับตำแหน่งวาล์วไอน้ำตามอุณหภูมิที่วัดได้ที่ทางออกของเครื่องทำความร้อน

ห่วงโฮลดิ้ง

หลังจากการทำความร้อน ผลิตภัณฑ์จะผ่านท่อจับที่มีฉนวน โดยจะคงอยู่ที่อุณหภูมิเป้าหมายตามระยะเวลาพักที่ต้องการ นี่คือโซนที่สำคัญที่สุด หากอุณหภูมิต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ แสดงว่าผลิตภัณฑ์ยังไม่ผ่านการฆ่าเชื้อ

เครื่องนึ่งฆ่าเชื้อ UHT อัตโนมัติสำหรับการแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม เครื่องฆ่าเชื้อด้วยอุณหภูมิสูงพิเศษแบบอัตโนมัตินี้จะฆ่าเชื้อเครื่องดื่มแบบแฟลชโดยยังคงคุณค่าทางโภชนาการและรสชาติไว้ ให้การนำความร้อนกลับมาใช้ใหม่ได้มากกว่า 85% ระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ และเป็นไปตามมาตรฐาน ASME, PMO และ 3A จึงรับประกันการทำงานที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ดูผลิตภัณฑ์ →

คูลลิ่งลูป

ท่อจับจะระบายออกสู่ส่วนทำความเย็น ในระบบทางอ้อม ผลิตภัณฑ์จะไหลผ่านรีเจนเนอเรเตอร์เพื่อนำความร้อนกลับคืน จากนั้นเข้าสู่น้ำเย็นหรือส่วนไกลคอล ความเร็วในการทำความเย็นมีความสำคัญ: ช้าเกินไปทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อนเป็นพิเศษ เร็วเกินไปทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลันบนพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน

การควบคุมการไหลและแรงดันย้อนกลับ

ที่อุณหภูมิ 140°C น้ำจะวาบเป็นไอน้ำที่อุณหภูมิประมาณ 3.6 บาร์สัมบูรณ์ เพื่อคงสภาพของเหลวของผลิตภัณฑ์ วาล์วแรงดันต้านที่อยู่ด้านล่างของท่อจับต้องรักษาระดับไว้ที่ 4-6 บาร์ การลดลงด้านล่างที่ทำให้เกิดการกะพริบ เปลี่ยนความเร็วการไหล และทำให้การคำนวณเวลาคงอยู่เป็นโมฆะ

การตรวจสอบการออกแบบท่อถือครองและการตรวจสอบเวลาที่อยู่อาศัย

สภาพการปฏิบัติงานในท่อจับจะกำหนดว่าทุกอนุภาคของผลิตภัณฑ์จะได้รับการบำบัดความร้อนตามที่กำหนดหรือไม่ ต้องคำนวณความยาวของท่อสำหรับอนุภาคที่เคลื่อนที่เร็วที่สุดในโปรไฟล์การไหล ไม่ใช่ความเร็วเฉลี่ย

ในการไหลเชี่ยว ความเร็วของเส้นศูนย์กลางจะอยู่ที่ประมาณ 1.2 เท่าของความเร็วเฉลี่ย อนุภาคที่เร็วที่สุดนี้ใช้เวลาสั้นที่สุดในท่อจับ ดังนั้นสมการออกแบบจึงรวมปัจจัยด้านความปลอดภัยไว้ที่ 1.2

หากความเร็วเฉลี่ยคือ 2.0 ม./วินาที และเวลาจับยึดที่ต้องการคือ 4 วินาทีที่ 140°C ความยาวท่อตามทฤษฎีคือ 8.0 ม. ด้วยปัจจัย 1.2 ความยาวที่ออกแบบจริงคือ 9.6 ม.

เครื่องมือวัด เซ็นเซอร์ และการเบี่ยงเบนแบบปลอดภัยเมื่อเกิดเหตุขัดข้อง

เครื่องฆ่าเชื้อ UHT อัตโนมัติที่เป็นไปตามข้อกำหนดใช้เซ็นเซอร์อุณหภูมิสำรองที่มีเวลาตอบสนองต่ำกว่า 1.5 วินาที และวาล์วเปลี่ยนทิศทางแบบนิวแมติกที่ทำงานภายใน 200 มิลลิวินาที

เพื่อความปลอดภัยของอาหาร กระบวนการนี้จะถือว่าใช้ได้เฉพาะในขณะที่อุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ที่ทางออกของท่อจับอยู่ที่หรือสูงกว่าค่าที่ตั้งไว้ ทันทีที่หยด อุปกรณ์เปลี่ยนทิศทางการไหล (FDD) จะเปลี่ยนเส้นทางผลิตภัณฑ์ไปยังถังบาลานซ์

เครื่องมือวัดที่จำเป็น

• เซ็นเซอร์ Pt100 RTD คู่ที่ทางออกของท่อจับที่มีความไม่แน่นอนในการวัดภายใน 0.3°C
• บันทึกอุณหภูมิต่อเนื่องทุก 1 วินาทีโดยเก็บข้อมูลไว้อย่างน้อย 12 เดือน
• การเปลี่ยนทิศทางโดยอัตโนมัติสำหรับค่าเบี่ยงเบนเชิงลบใดๆ ที่ต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ โดยไม่มีการแทนที่ด้วยตนเอง
• เครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่วาล์วแรงดันต้านเพื่อรักษาระดับสัมบูรณ์ 4-6 บาร์
• เครื่องวัดอัตราการไหลบนฟีดผลิตภัณฑ์เพื่อตรวจสอบอัตราการไหลจริงเทียบกับค่าการออกแบบ
• วาล์วเปลี่ยนทิศทางแบบนิวเมติกพร้อมเวลากระตุ้น 0.2 วินาที

เครื่องควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำสำหรับอาหารและเครื่องดื่ม TCU แบบวงปิดนี้จะควบคุมอุณหภูมิสำหรับเครื่องปฏิกรณ์และถัง รองรับกระบวนการทำความร้อน การทำความเย็น และการสลับกัน ด้วยการควบคุม PLC และสแตนเลสเกรดอาหาร ทำให้สามารถรักษาอุณหภูมิให้คงที่และสามารถตรวจสอบย้อนกลับข้อมูลเพื่อการประกันคุณภาพ ดูผลิตภัณฑ์ →

ลำดับการเบี่ยงเบน

เมื่อค่าเบี่ยงเบนอุณหภูมิติดลบ ระบบจะลดเอาท์พุตตัวทำความร้อน เปิดวาล์วเปลี่ยนทิศทาง และกำหนดเส้นทางผลิตภัณฑ์กลับไปยังถังบาลานซ์ รางเลื่อนสมัยใหม่จะเชื่อมต่อวาล์วผันกับปั๊มเพื่อป้องกันแรงดันที่เพิ่มขึ้นในท่อจับ

CIP และการสุขาภิบาลสำหรับสาย UHT

กลุ่มผลิตภัณฑ์ UHT ต้องใช้โปรแกรม CIP เฉพาะที่มีการล้างล่วงหน้า การล้างด้วยอัลคาไลน์แบบร้อน การล้างขั้นกลาง การล้างด้วยกรด การล้างครั้งสุดท้าย และการฆ่าเชื้อด้วยน้ำร้อน แต่ละเฟสได้กำหนดเป้าหมายอัตราการไหล อุณหภูมิ และความเข้มข้น

ความท้าทายหลักคือการเปรอะเปื้อน ที่อุณหภูมิสูง โปรตีนนมจะเปลี่ยนสภาพและก่อตัวเป็นคราบไหม้บนพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน คราบสะสมเหล่านี้จะลดประสิทธิภาพเชิงความร้อน เปลี่ยนแปลงลักษณะการไหล และกลายเป็นช่องทางจุลชีววิทยา การล้างด้วยอัลคาไลน์จะกำจัดโปรตีนและไขมัน แต่การล้างด้วยกรดเท่านั้นที่จะกำจัดตะกรันแร่ที่หลงเหลืออยู่

ระบบ CIP เกรดอาหารสำหรับการทำความสะอาดในสายการผลิตอัตโนมัติ ระบบ CIP นี้ทำความสะอาดท่อและถังโดยไม่ต้องถอดชิ้นส่วน โดยใช้รอบการล้างก่อน การล้างแบบอัลคาไลน์ กรด และรอบการล้างครั้งสุดท้าย ควบคุมด้วย PLC ด้วยการตรวจสอบย้อนกลับ ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงในการทำงานและความเสี่ยงในการปนเปื้อนข้าม เหมาะสำหรับสายการผลิตผลิตภัณฑ์นม เครื่องดื่ม และซอส ดูผลิตภัณฑ์ →

การตรวจสอบความถูกต้อง การปฏิบัติตามข้อกำหนด และเอกสารประกอบ

การตรวจสอบความถูกต้องของกระบวนการ UHT ตาม 21 CFR ส่วนที่ 113 และกฎระเบียบ EU EC 852/2004 จำเป็นต้องมีการศึกษาการทำแผนที่อุณหภูมิที่บันทึกไว้ การทดสอบความท้าทายทางจุลชีววิทยา และการสอบกลับของการสอบเทียบใหม่สำหรับเซ็นเซอร์ทุกตัว

แพคเกจการตรวจสอบที่เหมาะสมประกอบด้วยคุณสมบัติการติดตั้ง (IQ) คุณสมบัติการปฏิบัติงาน (OQ) และคุณสมบัติประสิทธิภาพ (PQ) ในระหว่าง PQ กระบวนการจะถูกท้าทายด้วยผลิตภัณฑ์ที่เพาะเชื้อด้วยสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่ทราบ ผลลัพธ์จะต้องแสดงให้เห็นการลดลงขั้นต่ำ 12 Log โดยไม่มีเหตุการณ์เบี่ยงเบนในระหว่างระยะเวลาการศึกษา

เครื่องไถล UHT สมัยใหม่จัดเก็บข้อมูลกระบวนการด้วยเส้นทางการตรวจสอบที่ปลอดภัย การสื่อสารอีเทอร์เน็ตหรือ OPC-UA จะส่งข้อมูลไปยังระบบการควบคุมดูแลสำหรับการรายงานเป็นชุดและการปฏิบัติตามข้อกำหนดการตรวจสอบโดยบุคคลที่สาม หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการนำระบบอัตโนมัติไปใช้ในระบบพาสเจอร์ไรซ์ โปรดดูบทความของเราที่ ระบบอัตโนมัติในการพาสเจอร์ไรซ์อาหาร .

ข้อผิดพลาดทั่วไปและวิธีการวินิจฉัย

การเบี่ยงเบนของกระบวนการ UHT ที่พบบ่อยที่สุดคือการเบี่ยงเบนของอัตราการไหล การเคลื่อนตัวของเซ็นเซอร์ ความผันผวนของแรงดันไอน้ำ และการเปรอะเปื้อนในส่วนทำความร้อน ประเด็นทั้งสี่นี้อธิบายถึงการเรียกบริการภาคสนามส่วนใหญ่ไปยังโรงงานแปรรูป

อัตราการไหลดริฟท์

ปั๊มที่เสื่อมคุณภาพจะทำให้อัตราการไหลลดลง ซึ่งจะเพิ่มระยะเวลาการพักตัวและอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป วาล์วที่ถูกบล็อกบางส่วนจะลดการไหลและการเปลี่ยนแปลงแรงดันย้อนกลับ ส่งผลให้อยู่ระหว่างการประมวลผล

เซ็นเซอร์ดริฟท์

เซ็นเซอร์ Pt100 ที่อ่านค่าต่ำกว่าอุณหภูมิผลิตภัณฑ์จริง 1°C จะทำให้ผลิตภัณฑ์ทำความร้อนของระบบร้อนกว่าที่ตั้งใจไว้ เซ็นเซอร์ที่อ่านค่าได้สูงจะเป็นอันตรายมากกว่า: วงจรทำความร้อนจะทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าและอยู่ภายใต้กระบวนการ

ความผันผวนของแรงดันไอน้ำ

วาล์วลดแรงดันไอน้ำขนาดเล็กจะสร้างการสั่นในอุณหภูมิทางออกของเครื่องทำความร้อน ตัวควบคุม PID ที่ปรับเป็นย่านความถี่แคบอาจไม่เสถียร วิศวกรรมการลื่นไถลที่เหมาะสม ได้แก่ สถานีปรับสภาพไอน้ำพร้อมเครื่องแยกและกับดัก

การเปรอะเปื้อนของแผนกทำความร้อน

เมื่อความเปรอะเปื้อนเพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายเทความร้อนโดยรวมจะลดลง ระบบจะเปิดวาล์วไอน้ำเพิ่มเติม ส่งผลให้อุณหภูมิผนังสูงขึ้นและทำให้เกิดการเผาไหม้เฉพาะที่ การตรวจสอบแรงดันตกคร่อมเครื่องทำความร้อนเป็นวิธีที่เร็วที่สุดในการตรวจจับการลุกลามของคราบ

การเลือกเครื่องฆ่าเชื้อ UHT อัตโนมัติเป็นการตัดสินใจทางวิศวกรรม ไม่ใช่การดำเนินการจัดซื้อจัดจ้าง ระบบที่เหมาะสมจะรักษาพิกัดความเผื่อในการควบคุมที่แน่นหนา ใช้รูปทรงท่อจับยึดที่ผ่านการตรวจสอบ และลอจิกการเบี่ยงเบนเอกสาร ทีมงานที่ Shiloc (Shanghai) Industrial Trading Co., Ltd. ออกแบบถาดป้อน UHT แบบครบวงจรสำหรับเครื่องแปรรูปอาหารและเครื่องดื่ม พูดคุยกับพวกเขาเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์ ความจุ และวิธีการทำความร้อนของคุณ หน้าติดต่อของเรา .

คำถามที่พบบ่อย

ระยะเวลาในการรอขั้นต่ำสำหรับการฆ่าเชื้อด้วย UHT คือเท่าไร?

ระยะเวลาในการถือครองขั้นต่ำขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเป้าหมาย ที่อุณหภูมิ 135°C โดยทั่วไประยะเวลาในการถือครองจะอยู่ที่ 25-30 วินาที ที่อุณหภูมิ 140°C จะลดลงเหลือ 2-5 วินาที สูตรผลิตภัณฑ์จากนมมาตรฐานคือ 137°C เป็นเวลา 4 วินาที ซึ่งช่วยลดสปอร์ของคลอสตริเดียม โบทูลินัมได้ถึง 12 log

จะเกิดอะไรขึ้นหากอุณหภูมิ UHT ลดลงต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้

เซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ทางออกของท่อจับจะตรวจจับการหยด และอุปกรณ์เปลี่ยนทิศทางการไหลจะเปลี่ยนเส้นทางผลิตภัณฑ์ไปยังถังบาลานซ์ทันที ผลิตภัณฑ์ที่ไม่ผ่านการฆ่าเชื้อนี้ได้รับการประมวลผลอีกครั้ง ระบบจะบันทึกเหตุการณ์การเปลี่ยนเส้นทางในบันทึกแบทช์สำหรับการตรวจสอบความปลอดภัยของอาหาร

เซ็นเซอร์เครื่องอบฆ่าเชื้อ UHT ควรได้รับการสอบเทียบบ่อยแค่ไหน?

เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิควรได้รับการสอบเทียบอย่างน้อยทุกๆ 6 เดือนหรือบ่อยกว่านั้นหากผู้ผลิตแนะนำ การสอบเทียบควรได้รับการตรวจสอบตามมาตรฐานอ้างอิงที่ตรวจสอบย้อนกลับได้และจัดทำเป็นเอกสารสำหรับการตรวจสอบย้อนกลับ

UHT กับพาสเจอร์ไรซ์ต่างกันอย่างไร?

การพาสเจอร์ไรซ์ใช้อุณหภูมิที่ต่ำกว่า โดยทั่วไปคือ 72-85°C โดยมีระยะเวลาในการคงตัวตั้งแต่ 15 วินาทีถึงหลายนาที และได้รับการออกแบบมาเพื่อกำจัดเชื้อโรคในขณะที่เก็บผลิตภัณฑ์ไว้ในตู้เย็น UHT ใช้อุณหภูมิสูง 135-150°C โดยมีระยะเวลาเก็บรักษาสั้นมาก 2-5 วินาที เพื่อให้ปลอดเชื้อในเชิงพาณิชย์และช่วยให้จัดเก็บได้อย่างมั่นคง