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.
![Exemplo de autoclaves](https://bbopeners.com.br/wp-content/uploads/2022/07/AdobeStock_23596755-1024x683.jpeg)
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).
![Curva de penetração de calor para a autoclave que opera com vapor](https://bbopeners.com.br/wp-content/uploads/2022/07/Captura-de-tela-2022-07-26-113251.png)
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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