Autoclaves en la Industria Alimentaria

Importancia de los autoclaves en la industria alimentaria

En el complejo mundo de la industria alimentaria, la seguridad y la calidad de los productos son fundamentales. Para alcanzar estos objetivos, se emplean diversas técnicas de conservación que procuran eliminar o inactivar microorganismos que pueden causar enfermedades, entre las que se destacan por su efectividad la esterilización y la pasteurización.

El proceso térmico de la pasteurización puede considerarse similar al de esterilización, solo que se lleva a cabo a temperaturas más bajas, entre los 80ºC y 100ºC, y normalmente a presión atmosférica, durante unos períodos de tiempo que también dependen de varios factores. Estas características le permiten conseguir un factor de mortandad de bacterias menor que en la esterilización pero suficiente para garantizar un producto envasado en el mercado durante varios meses.

En ambos casos, el objetivo principal es garantizar la seguridad alimentaria y calidad de los productos, retrasar su deterioro, prevenir infecciones y riesgos a la salud pública, cumplir con las normativas existentes y prolongar su vida útil, la cual es mayor cuando el producto es esterilizado.

En Gaictech fabricamos autoclaves y pasteurizadores para la industria alimentaria, y somos muy conscientes de la relevancia de que estos equipos estén adecuadamente diseñados y cumplan con los más altos estándares normativos del mercado. 

Veamos los puntos más importantes.

¿Qué son los autoclaves?

Los autoclaves son equipos de esterilización por vapor o agua sobrecalentada, utilizados en la industria alimentaria y farmacéutica para garantizar la seguridad y la calidad de los productos.

Su principio de funcionamiento se basa en la aplicación de un tratamiento térmico al producto mediante un fluido conductor como es el vapor de agua, o bien agua sobrecalentada, a temperaturas superiores a 100ºC y su correspondiente presión, según las leyes físicas, eliminando de esta forma microorganismos patógenos, como bacterias, hongos y virus, de los alimentos envasados, asegurando la inocuidad de los productos esterilizados durante un cierto período de tiempo.

¿Cómo funcionan los autoclaves?

El funcionamiento de los autoclaves se basa en la aplicación de un tratamiento térmico al producto mediante la inyección de vapor saturado o bien agua sobrecalentada. El calor transportado penetra en los alimentos y elimina los microorganismos presentes, tanto en el alimento como en el envase. La temperatura y el tiempo de exposición se controlan cuidadosamente, asegurando una esterilización completa sin apenas afectar las características organolépticas del producto.

Viendo el proceso de manera integral, inicia con la carga de los carros o cestas con los productos envasados (vidrio, latas, bolsas flexibles y otros), adecuados para resistir las temperaturas y presiones del proceso, los cuales se introducen en el autoclave, para luego sellarlo herméticamente con el fin de crear un ambiente controlado.

Posteriormente, se inicia el proceso térmico (cuyas condiciones de proceso variarán en función de si se usa vapor saturado o agua sobrecalentada), hasta alcanzar las condiciones específicas requeridas por los distintos productos, las cuales se mantienen durante un tiempo determinado para garantizar su completa esterilización. En todos los casos, estaríamos hablando de:

• Primera fase de subida y estabilización de la temperatura de esterilización (TRT – Target Retort Temperature) en todo el autoclave (CUT – Come Up Time).
• Segunda fase correspondiente al propio tiempo de esterilización, el cual, marcará el factor de mortandad de bacterias.

El tiempo dependerá del tipo de producto y de la geometría de los envases en los que está envasado, si bien este tiempo se puede reducir aumentando la temperatura, si el producto lo permite.

El proceso continúa con el enfriamiento para reducir la temperatura y la presión dentro del autoclave, de manera controlada, para culminar con la apertura del equipo y descarga de los productos esterilizados para su posterior almacenamiento.

Sistemas de Trabajo en los Autoclaves

Existen varios sistemas de funcionamiento de los autoclaves, cada uno con sus propias ventajas y aplicaciones específicas. Estos sistemas varían principalmente en función del fluido que aporta calor al proceso térmico y cómo se gestiona dentro del autoclave, afectando la eficiencia energética, la calidad del proceso de esterilización y la calidad del producto final. A continuación, se describen los principales sistemas de funcionamiento utilizados en los autoclaves:

1. Mezcla de Vapor y Spray de Agua – SWS (Steam and Water Spray):

   Esta tecnología combina la inyección directa de vapor con la pulverización de agua sobrecalentada. El vapor se introduce desde la parte inferior del autoclave, mientras que el agua sobrecalentada se pulveriza desde arriba y los laterales, manteniéndola en recirculación gracias a una bomba centrífuga. Este método asegura una distribución uniforme del calor en un tiempo óptimo.

   Ventajas	Desventajas
   Adecuado para cualquier tipo de envase alimentario.	No recupera los condensados de vapor, lo que puede implicar un mayor consumo energético en comparación con otros sistemas que sí lo hacen.
   Proporciona una distribución de calor uniforme con un gradiente de temperatura más suave.	Al trabajar con agua sobrecalentada y la necesidad de aportar una contrapresión mediante aire comprimido para evitar la deformación de los envases, pueden aparecer pequeños picos de óxido en el área de cierre en los envases de hojalata, si la cerradora previa no está bien ajustada. Esto se soluciona aportando antioxidantes al agua de recirculación.
   Permite un enfriamiento eficiente mediante la instalación de un intercambiador de calor de placas agua-agua. Además, puede reutilizar el agua de enfriamiento mediante una torre de refrigeración, dry-cooler o recirculándola desde un depósito pulmón de agua de gran capacidad.
   Las cualidades organolépticas del producto apenas se ven afectadas al poder controlar más suavemente el gradiente de temperatura en la fase de subida y bajada de temperatura. Indicado para productos más delicados.

2. Vapor Saturado – SST (Saturated Steam):

   Éste es el método tradicional de esterilización en los autoclaves. Utiliza vapor saturado para alcanzar rápidamente la temperatura de esterilización. Es especialmente recomendable en cargas densas compuestas por botes pequeños o donde la calidad de los barnices externos de los envases no es buena.

   Ventajas	Desventajas
   Eficiente para latas pequeñas y rígidas. Permite un enfriamiento rápido mediante pulverización o inmersión en agua.	Mayor gasto energético comparado con el sistema SWS.
   Tiempos totales de proceso ligeramente inferiores al sistema SWS.	Limitado a envases que puedan soportar la presión interna del propio envase y su consecuente deformación, durante el proceso térmico (principalmente, envases de hojalata y de buenos espesores). Para envases actuales de espesores más pequeños, no es recomendable.
   Permite un enfriamiento eficiente mediante la instalación de un intercambiador de calor de placas agua-agua. Además, puede reutilizar el agua de enfriamiento mediante una torre de refrigeración, dry-cooler o recirculándola desde un depósito pulmón de agua de gran capacidad.	El gradiente de temperatura es menos suave que en el sistema SWS, lo que puede implicar que en algunos productos se vean afectadas las cualidades organolépticas.

3. Dual:

   Este sistema combina dos tecnologías: SWS y SST, ofreciendo al usuario la posibilidad de elegir entre ambos métodos dependiendo del tipo de envase y las necesidades del producto.

   Ventajas	Desventajas
   Flexibilidad para procesar una amplia gama de envases, desde latas pequeñas o grandes, hasta envases de aluminio, vidrio o flexibles, que puedan requerir diferentes métodos de esterilización, ahorrando espacio y optimizando los recursos energéticos.	El coste de la máquina es ligeramente superior debido a la integración de ambos sistemas.

4. Calentamiento por Spray de Agua:

   Utiliza un intercambiador de calor externo para calentar de forma indirecta el agua de pulverización, en lugar de inyectar el vapor directamente en el autoclave.

   Ventajas	Desventajas
   El mantenimiento requerido es mínimo.	Tiempos CUT ligeramente superiores a los sistemas SWS y SST al realizar un calentamiento indirecto del agua.
   Recuperación de condensados de vapor, aumentando el ahorro energético.
   Posibilidad de poder integrarlo dentro de un sistema SWS.
   Permite un enfriamiento eficiente utilizando el mismo intercambiador de calor (intercambiando agua-agua en esta fase), en las mismas condiciones que las indicadas en sistemas anteriores.
   En términos generales, es el sistema que implica mayor ahorro de energía.

5. Calentamiento por Cascada de Agua:

   Mismas características que el sistema Spray de Agua pero la recirculación de agua se realiza mediante una ‘cascada’. Especialmente indicado para envases de área pequeña. Buena alternativa al sistema SWS o Spray de Agua si el producto lo permite. La inversión inicial es ligeramente inferior.

La elección del sistema de funcionamiento de un autoclave dependerá de las necesidades específicas del proceso de esterilización y del tipo de envase a tratar, así como de las condiciones particulares de cada cliente.  Los sistemas duales que combinan varias tecnologías ofrecen flexibilidad y eficiencia, permitiendo a los usuarios optimizar sus procesos de esterilización sin comprometer la calidad ni la seguridad del producto.

La elección de los métodos de trabajo con los que trabajará el autoclave dependerá finalmente de un estudio detallado de costos y productividad.

Si tienes dudas de qué autoclave se adecúa más a tu planta y proceso productivo, en Gaictech podemos asesorarte y ofrecerte la solución más adecuada a tus necesidades. Contáctanos para obtener más información sobre nuestros equipos.

¿Cómo funciona el sistema de control de los autoclaves?

En los autoclaves duales, el PLC permite también elegir el tipo de sistema de trabajo que se utilizará para la esterilización, si vapor saturado o spray de agua.

Además, toda la información relativa al proceso de esterilización se puede registrar y exportar. Estos datos  pueden ser registrados de manera analógica, utilizando discos circulares de papel, o digitalmente, con la opción de exportarlos a sistemas de gestión centralizados. Esta flexibilidad en la gestión de datos facilita las auditorías y el control del cumplimiento de la normativa.

¿Cómo se integran los autoclaves a la línea de producción?

A la hora de integrar el autoclave en la línea de producción, es necesario tener en cuenta múltiples factores y variables: operativos, económicos y sostenibles, los cuales dan lugar a un gran abanico de opciones. Dentro de las soluciones de integración alrededor del autoclave, se incluyen:

• Sistemas de carga y descarga de carros: manuales, semiautomáticos o automáticos
• Circuitos automáticos de carga y descarga, para el manejo de estos carros alrededor de los autoclaves
• Sistemas de apertura de puertas verticales (hidráulicos) u horizontales (neumáticos)
• Integración completa con los sistemas de producción existentes
• Estudios de automatización para fábricas nuevas o en operación

Estas soluciones aseguran que el autoclave se integre perfectamente en el flujo de trabajo del cliente, mejorando la eficiencia y reduciendo los tiempos de inactividad.

Precisamente en este punto, en Gaictech podemos aportar un gran valor añadido gracias a la flexibilidad y adaptabilidad que ofrecemos respecto a las necesidades de nuestros clientes. Podemos adaptar nuestra gama de autoclaves y desarrollar soluciones a medida para integrarlos dentro del entorno de producción del cliente. Además, nuestra dilatada experiencia en el diseño de líneas completas de producción nos permite comprender mejor cómo integrar el autoclave dentro del sistema productivo, maximizando el aprovechamiento del espacio y optimizando la circulación del producto.

Nuestros técnicos especializados supervisan todo el proceso de instalación y configuración, garantizando que los equipos funcionen correctamente y cumplan con todos los requisitos del cliente. También ofrecemos soporte continuo y capacitación para el manejo y mantenimiento de los autoclaves, asegurando un rendimiento óptimo y duradero.

Tipos de autoclave en la Industria Alimentaria

En la industria alimentaria, se utilizan principalmente dos tipos de autoclaves para el procesamiento y la esterilización de alimentos, el autoclave estático y los autoclaves con movimiento, como los rotativos o pendulares.

Por otro lado existen los pasteurizadores, que son equipos destinados a realizar un proceso térmico a menor temperatura, lo cual ofrece un tiempo de vida al producto menor (varios meses) pero válido para multitud de productos.  Los pasteurizadores pueden ser discontinuos (mismo diseño que los autoclaves, trabajando a temperaturas menores), o pueden ser horizontales continuos (con diseño a medida en función de la producción y tipo de formato a pasteurizar). 

La elección del tipo de autoclave dependerá de factores como:

• Tipo(s) de producto(s) a procesar.
• Envase(s) utilizado(s)
• Requisitos de esterilización
• Capacidad de producción

Autoclave estático

Es el autoclave más común y tradicional en la industria alimentaria, con capacidad para pasteurizar y esterilizar, ofreciendo una excelente relación costo/beneficio. En este equipo, los productos envasados y situados en los carros, se mantienen estáticos durante todo el proceso, sin aplicarles ningún movimiento. Está indicado para aquellos productos que no necesitan de movimiento durante el proceso de esterilización y donde la mayor parte del producto envasado es sólido o altamente viscoso.

El autoclave estático es ideal para:

• Alimentos enlatados (vegetales, frutas, carnes, pescados y mariscos)
• Envases flexibles (llenados con vegetales, pescados y carnes y/o productos o recetas listas para consumir)
• Productos cárnicos en conserva
• Productos del mar (atún, sardinas, calamares, etc)
• Alimentos para mascotas (alimentos enlatados o envasados en bolsas flexibles para perros y gatos)
• Otros productos donde el porcentaje mayoritario corresponde a un sólido o producto altamente viscoso

En Gaictech fabricamos autoclaves estáticos  de 700, 1000, 1300, 1500, 1800 y 2000 mm de diámetro, y con capacidad hasta 12 cestas, en chapa de acero inoxidable AISI-304L/316 L de 6 y 8 mm, con una temperatura máxima de trabajo de 150ºC y una presión máxima de trabajo de 5 bar, aspectos que pueden modificarse según los requerimientos de proceso o solicitud del cliente. Cumpliendo las más estrictas normas de fabricación y con homologaciones bajo normativa CE.

Autoclave rotativo

Los autoclaves rotativos llevan incorporado un sistema interno de rotación lenta de los carros de hasta 360º, para mover los productos envasados durante el proceso de esterilización. Los carros son inmovilizados durante este proceso, así como los envases introducidos en dichos carros, garantizando su integridad y que no sufran daños. Se consigue  así una distribución más uniforme del calor y la aceleración del proceso de esterilización, especialmente en productos con alto contenido líquido o semilíquido.

El autoclave rotativo es una excelente opción para el procesamiento de alimentos, tales como:

• Zumos y bebidas (de frutas, néctares, bebidas a base de frutas y otros líquidos envasados)
• Salsas y condimentos (salsas de tomate para pastas, aderezos y otros productos líquidos o semilíquidos envasados)
• Mermeladas y confituras (jaleas y compotas envasadas en frascos o envases similares)
• Productos lácteos (yogures, postres lácteos y otros)
• Purés, cremas, y caldos varios
• Alimentos preparados (platos precocinados, comidas listas para consumir, sopas envasadas en latas y/o envases flexibles, entre otros)
• Algunos alimentos para mascotas

Los autoclaves rotativos Gaictech están diseñados para procesar productos envasados en latas, vidrio o empaques flexibles, con capacidad para realizar rotaciones de los carros de 0 a 360º, lo que los convierte en equipos versátiles con posibilidad de funcionar en la esterilización de productos que requieran movimiento giratorio completo o parcial. Además, se pueden suministrar con los diferentes sistemas de esterilización mencionados anteriormente (del Sistema 1 al Sistema 4) pudiendo garantizar un uso eficiente de la energía en el proceso, lo cual se traduce en una excelente relación costo/beneficio.

En Gaictech fabricamos autoclaves rotativos de 1500 y 1700 mm de diámetro, y con capacidad hasta 6 cestas, en chapa de acero inoxidable AISI-304L/316 L de 6 y 8 mm, con una temperatura máxima de trabajo de 160ºC y una presión máxima de trabajo de 5 bar, aspectos que pueden modificarse según los requerimientos de proceso o solicitud del cliente. Cumpliendo las más estrictas normas de fabricación y con homologaciones bajo normativa CE.

Con una opción diferenciadora, que es la posibilidad de incluir la segunda puerta, habida cuenta del novedoso sistema de rotación de las cestas, que, al no estar instalado en la parte trasera del autoclave, permite usar este punto para habilitar la segunda puerta y dar más continuidad al proceso productivo. Se pueden consultar más datos en la ficha del Autoclave Rotativo.

Autoclave pendular

El autoclave pendular tiene características similares al rotativo, pero donde los carros son sometidos únicamente a un movimiento pendular con unos grados máximos de giro.. Se utiliza en el procesamiento de una cierta  variedad de productos alimenticios envasados, (especialmente de origen vegetal, o con varios ingredientes mezclados donde un porcentaje importante de uno de ellos, es líquido o de baja viscosidad), donde este pequeño movimiento acelera la distribución de temperatura y reduce el tiempo total del ciclo.

Entre los principales productos procesados en este tipo de autoclave se encuentran: platos preparados (platos precocinados, comidas listas para consumir y platos preparados en general), sopas envasadas (en pouches u otros envases flexibles), productos con salsa (guisos, estofados y similares) y productos con contenidos líquido y sólido (platos preparados, guisos con trozos de carne o vegetales, entre otros).

Pasteurizador

El pasteurizador es un equipo utilizado en la industria alimentaria para el tratamiento térmico de un gran abanico de productos, con el objetivo de eliminar microorganismos patógenos (como Escherichia coli, salmonella, listeria, entre otros), reducir la actividad enzimática de los alimentos y prolongar la vida útil del producto. El proceso de pasteurización consiste en someter el alimento a una temperatura específica, entre los 80ºC y 100ºC, a presión atmosférica, durante un tiempo determinado y, luego, enfriarlo rápidamente para evitar la proliferación de bacterias.

El tiempo de vida útil que ofrece una pasteurización es de varios meses, menor que en el caso de la esterilización, pero, en todo caso, válido para multitud de productos.

Entre los principales productos alimenticios procesados en pasteurizadores tenemos:

• Lácteos (leche, crema, queso, yogurt, entre otros)
• Bebidas (jugos de frutas, refrescos y cerveza)
• Huevos líquidos
• Carnes procesadas (salchichas y jamón)
• Moluscos envasados en bolsas flexibles
• Alimentos infantiles

Los pasteurizadores Gaictech basados en sistemas de calentamiento por medio de Spray de Agua, hasta 98ºC, están diseñados en forma de túneles continuos divididos en dos zonas (pasteurizado y enfriado) y dentro de éstas, la posibilidad de dividirlas con zonas adicionales de pre-calentamiento y pre-enfriamiento. Cuentan con alarmas acústicas y visuales, para garantizar la seguridad y la continuidad de la producción, así como la calidad de los alimentos.

Su versatilidad permite procesar alimentos en distintos tipos de envases (lata, vidrio, plástico,  bolsa flexible, y barquetas flexibles), y adaptarse a las necesidades y especificaciones del cliente, proceso productivo y tipo de producto, siempre con el acompañamiento de nuestro equipo de asesoría técnica especializada.

Si quieres conocer más información, contacta a nuestro equipo comercial, quienes te brindarán soluciones adaptadas a las necesidades de tu proceso productivo en cualquier parte del mundo, con la garantía de homogeneidad en distribución de temperatura, eficiencia energética, cumplimiento de normativas y servicio al cliente que solo nosotros podemos ofrecer.

Partes del Autoclave horizontal

Un autoclave horizontal está compuesto principalmente por las siguientes partes:

• La zona de introducción de la carga: Ésta es la sección donde se sitúan los carros o cestos con los productos que se van a esterilizar. Se puede realizar de forma manual o automatizada según las necesidades del cliente.
• El cuadro de control (PLC): Este sistema automatizado controla y monitorea todos los parámetros del autoclave referidos al ciclo de esterilización (presión, temperatura, tiempo, F0, así como las seguridades). Algunos autoclaves están diseñados para integrarse con sistemas centralizados de gestión de datos, permitiendo un control y supervisión más eficiente desde una sala de control.

• La puerta del autoclave: Las puertas pueden ser de apertura vertical (hidráulica) u horizontal (neumática). La elección depende de las necesidades específicas del sistema de gestión de carros. Las puertas están diseñadas para cerrarse y bloquearse automáticamente antes del proceso de esterilización y para abrirse de manera segura al final del ciclo.
• El cuerpo del autoclave: Es la cámara hermética donde se realiza el ciclo de esterilización. Este cuerpo debe ser robusto y capaz de soportar altas temperaturas y presiones y estar preparado para eventuales situaciones con cierto vacío.
• El intercambiador de calor: Conectado con el circuito primario (agua de recirculación con la que se esteriliza o enfría los envases), con este componente se realiza de manera indirecta el calentamiento y enfriamiento del agua usada para el proceso térmico (en determinados sistemas de trabajo). El agua de recirculación, caliente o fría, pasa a través él para dirigirse al sistema de duchas o cascada que distribuyen el calor uniformemente sobre los envases. En los casos de sistemas SWS o SST, el intercambiador sólo se usa para la fase de enfriamiento.

  Por el  circuito secundario del intercambiador se introducirá vapor y/o agua fría para realizar el calentamiento y/o enfriamiento del agua de recirculación del circuito primario (dependiendo del sistema de trabajo).

• La bomba de recirculación: Esta bomba recircula el agua del circuito primario dentro del autoclave, estableciendo un circuito cerrado, enviándola desde el fondo del autoclave al intercambiador de calor y devolviéndola al interior del autoclave a través del sistema de Sprays o Cascada, según el sistema de trabajo utilizado.
• Dispositivos de medida de temperatura, presión y tiempo: Estos dispositivos monitorean constantemente las condiciones internas del autoclave para asegurar que cada ciclo de esterilización cumpla con los parámetros establecidos. Con los correspondientes Certificados de Calibración emitidos por Entidad Oficial.
• Válvulas necesarias para el proceso: Se incluyen válvulas de entrada de vapor, salida de condensados, válvulas de entrada y salida de agua, válvulas de entrada de aire, válvulas de descarga de presión y válvulas varias para vaciado de líquidos. Estas válvulas son fundamentales para regular el ambiente interno del autoclave durante el ciclo de esterilización y ajustarse a la curva de trabajo programada. Dependiendo de su función, podrán ser isoporcentuales o con apertura todo/nada.
• Sistemas de seguridad. Se instalan varios sistemas de seguridad, mecánicos, neumáticos y electrónicos, algunos redundantes, para asegurar que el proceso se realiza bajo total seguridad y control. Incluyendo alarmas acústicas y visuales.