Este artigo tem como objetivo explicar um pouco sobre o funcionamento correto das autoclaves e sua instrumentação. Autoclaves são vasos de pressão capazes de trabalhar com pressões e temperaturas elevadas (120 – 130°C). Esse instrumento trabalha em temperaturas altas para que tenhamos no fim um alimento comercialmente estéril livre de microrganismos. Ademais, como a autoclave é um vaso de pressão, deve-se ter muito cuidado e controle de pressão e temperatura para correto funcionamento.
1. Os principais tipos de autoclave
Apesar da definição de autoclave ser apenas uma, existem dois tipos principais discutidos no artigo. Sendo, autoclave sob pressão de vapor e autoclave com sobre pressão, veja abaixo as principais diferenças entre ambas:
- Autoclave sob pressão de vapor: Utilizada para latas, pois a embalagem absorve a pressão interna maior dentro da lata com a pressão externa menor. O aquecimento nesse caso, é feito através de vapor saturado que transfere calor latente quando o mesmo entra em contato com a lata, pois o mesmo muda de seu estado gasoso para o líquido e isso faz com que a transferência de calor seja boa. Nesse tipo de autoclave é necessário fazer a desaeração porque o ar interfere na troca de calor.
- Autoclave com sobre pressão: Usada por outras embalagens que não suportam o diferencial de pressão como embalagens laminadas ou potes de vidro. O meio de aquecimento é água e/ou vapor e/ou ar, nesse tipo de autoclave não temos desaeração, até porque algumas autoclaves operam com ar. Nesse caso a sobrepressão vem do ar ou do vapor adicionado durante a operação.
2. O que ocorre na autoclave que opera com vapor?
As autoclaves que operam com vapor são usadas para latas, pois, a pressão interna é maior dentro da lata e menor externamente. Além disso, a pressão interna é função da quantidade de água do produto, pressão de vapor da água e ar no interior da embalagem. Portanto, o diferencial de pressão é a pressão interna menos pressão externa, e o delta de pressão é absorvido pela deformação das tampas da embalagem.
Inicia-se o processo com temperatura ambiente, a válvula é aberta para que o ar saia (desaerar) e o vapor saturado entra para aumentar a temperatura. A temperatura é aumentada até chegar ao ponto em que temperatura e pressão correspondam ao ponto da linha de saturação, o vapor continua entrando e o tempo de desaeração já é programado. Após isso, o ar que está saindo é fechado e o vapor continua entrando aumentando a temperatura e pressão, ou seja, a autoclave é pressurizada para começar o processamento, esse tempo é chamado de CUT (Come Up Time) que compreende desde a abertura da válvula de desaeração até a temperatura de operação da autoclave.
Ao chegar na temperatura de operação da autoclave, trabalha-se com temperatura constante durante todo o processamento e ao dar o tempo do processo, vamos resfriar. Para resfriar, o vapor é fechado, e a temperatura diminui.
Ao tirar vapor, a pressão externa vai diminuir e a embalagem pode sofrer uma deformação, então, para que isso não ocorra, entramos com ar comprimido e com água de resfriamento até chegar por volta de 90°C, nesse momento podemos reduzir a pressão interna da lata, fechar o ar comprimido e começar a despressurizar dentro da autoclave. O resfriamento é feito até 40°C, pois esse valor não permite o desenvolvimento de termófilos e permite a evaporação da água (se a água não evapora pode prejudicar a resistência da embalagem).
Para esse tipo de autoclave, a etapa de desaeração é de suma importância, a qual é responsável por remover todo o ar da autoclave antes do tratamento térmico. Para verificar se a autoclave está realmente desaerada, durante o processamento sua pressão deverá ser igual à pressão de vapor saturado correspondente a uma temperatura específica.
3. O que ocorre na autoclave com sobre pressão?
Para a autoclave com sobre pressão, a pressão externa é maior que 1 bar pois entramos com ar comprimido e a embalagem não deforma. A pressão externa é a soma da pressão de vapor, mais a pressão do ar e ΔP é compensado pela sobre pressão do ar, por isso, são usadas embalagens semi rígidas e flexíveis . Dentre alguns fatores que afetam a sobre pressão estão:
- Temperatura de envase
- Espaço livre (headspace)
- Vácuo na embalagem
- Ar oclusão ou dissolvido no produto
- Tempo de processo
Ademais, temos dois controles, sendo de temperatura e de pressão, além de ser preciso um dispositivo para movimentação do meio de aquecimento, como por exemplo uma bomba para melhorar a transferência de calor.
4. Instrumentação
4.1 Autoclave operando com pressão de vapor
Para bom funcionamento da autoclave que opera com pressão de vapor, deve-se conhecer sua instrumentação da, para serem feitas leituras de parâmetros e higienização corretas, abaixo temos os principais tipos de instrumentos utilizados para uma autoclave que opera com pressão de vapor:
- Controlador/registrador – Registra e controla o vapor que está entrando para controlar a temperatura da autoclave, estando ligado na linha de vapor;
- Indicadores de temperatura – Usados como temperatura de referência, devem indicar somente a temperatura, não podendo sofrer interferência do ambiente externo nem interferência eletromagnética. Possuir precisão de 0,5°C, fácil leitura e instalados no casco ou no poço anexo a autoclave. Deve ser feita uma calibração no mínimo 1 vez por ano e todo indicador deve ter um código de identificação (TAG) para que possamos nos referir ao mesmo;
- Registrador de temperatura – O registrador nunca deve apresentar temperatura acima do indicador, pois o indicador é temperatura de referência e apresenta a temperatura correta, é instalado no casco ou poço anexo. Os registros devem ser revisados em no máximo um dia após o processo, para dar tempo de segregar os alimentos que tiveram algum desvio no processo;
- Medidor de pressão – Indicador de desaeração (autoclave a vapor), indica a pressão de resfriamento (evitar deformação da lata)(autoclave a vapor), indicar pressão durante todo o processo (autoclave com sobre pressão);
- Controlador automático de vapor – A entrada de vapor deve ser grande suficiente para operar adequadamente, com instalação do lado oposto o desaerador;
- Distribuidor de vapor – Perfuração deve estar no ângulo de 90 graus para que o vapor não seja distribuído para a parede da autoclave (pode causar corrosão na parede);
- Sangradores – Proporcionam circulação do vapor, remoção do ar que pode entrar junto com o vapor, auxilia passagem do vapor no nicho de instrumentação e removem condensado. Deve-se verificar a cada 15 minutos se está saindo vapor para que não haja entupimento e o processo não seja feito de forma incorreta;
- Válvulas – Usa-se Válvulas globo em linhas de ar e de água, pois não permitem vazamento. Válvula esfera em linha de desaeração pois permitem passagem total do ar e válvula 3 vias protege vazamento de ar ou água.
4.2. Autoclave com sobre pressão
Assim como a autoclave com pressão de vapor, a autoclave com sobre pressão possui seus instrumentos específicos, cujos principais serão explicados abaixo:
- Controlador e indicador de pressão e temperatura – Dois controles (pressão e temperatura), realizam a mesma função explicada para a autoclave do tipo pressão de vapor;
- Bomba – para circular o meio de aquecimento – As autoclaves horizontais necessitam de uma bomba para circulação da água, a tubulação de sucção deve retirar a água que fica no fundo, e é preciso ter um sistema de distribuição de água por todo o corpo da autoclave, a sucção deve estar protegida por uma tela para evitar a passagem de algum material estranho que afete a instrumentação;
- Monitorar o nível de água – Precisamos ter um indicador visual de nível de água ou eletrônico mostrando o nível da água dentro, pois uma autoclave inundada causa sub-processamento.
5. Conclusão
Com as informações trazidas por esse artigo, é notória a importância da autoclave principalmente em uma indústria alimentícia. Porém, de maior importância ainda é conhecer sua instrumentação e aprender a maneira correta de se utilizar. Com todos os parâmetros dentro do indicado para que não ocorram desvios no processamento e se mantenha a qualidade no produto final.
Para maior conhecimento sobre o assunto, a BBO tem um curso sobre autoclaves com o Professor Alfredo Vitali e Daniela Almeida.
Autores:
Giovanna Gualtieri Garcia – https://www.linkedin.com/in/giovanna-gualtieri-2335401aa
Sobre a BBO
Somos uma empresa de consultoria, P&D&E&I (Pesquisa Desenvolvimento Engenharia e Inovação), treinamento e assessoria para indústrias do setor de alimentos, bebidas, fármacos e embalagens.
Nossa expertise é a engenharia de alimentos e o nome “Black box openers” (abridores de caixa preta) sintetiza nossa missão em abrir a “caixa preta” do cliente para solucionar problemas industriais complexos de maneira lúdica e original.
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