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Pasteurisation UHT et HTST

Pour la qualification et la validation des systèmes de pasteurisation UHT (Ultra-Haute Température) et HTST (éclair), nous vous recommandons d'utiliser les capteurs embarqués Tracksense® Pro ou la centrale thermocouple E-Val™ Pro.

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Validation

Pasteurisation UHT et HTST - Validation

La pasteurisation UHT et HTST est un procédé thermique hautement réglementé qui consiste à stériliser des produits liquides (généralement des aliments) avant de les emballer. Le processus thermique a pour objectif de stériliser les aliments et les boissons tels que le lait, les jus de fruits, les vinaigrettes et les yaourts, tout en veillant à ce qu'ils conservent leurs attraits sensoriels et qu'ils deviennent des produits stables sur le marché.

Une installation de pasteurisation UHT et HTST typique en usine comprend :

  • Échangeur de chaleur - de type à plaques PHE (généralement pour les produits à faible viscosité et sans particules) ou de type tubulaire THE
  • Tube de maintien - dimensionné pour assurer le temps de traitement correct
  • Réservoir d'équilibre
  • Système de surveillance et de contrôle

La pasteurisation UHT et la pasteurisation HTST sont généralement définies comme suit :
Pasteurisation à haute température/courte durée (HTST) 
La pasteurisation HTST est de loin la méthode de pasteurisation préférée, dans laquelle le produit est chauffé à 72 ° C pendant env. 15 secondes.

Pasteurisation à ultra-haute température (UHT) 
Lors de la pasteurisation UHT, le produit (en particulier le lait) est chauffé à 130-150 ° C pendant 0,5 à 1,0 seconde. Ce processus est considéré par certains comme un processus de stérilisation plutôt que par la pasteurisation et entraîne une durée de vie considérablement plus longue.

Pendant la pasteurisation HTST 
La pasteurisation HTST, parfois appelée «pasteurisation flash», est un processus thermique continu dans lequel :

Le produit brut froid (4 °C) est introduit dans l'usine
Il traverse l'échangeur de chaleur à plaques,
où les températures montent à 72 °C

Il passe ensuite dans le passage du tube de maintien pendant 15 secondes
Le produit est ensuite renvoyé dans la section régénératrice, où il est refroidi à env. 32 °C avant qu'il soit renvoyé à travers l'échangeur de chaleur, avec une température de sortie de 4 °C

La pasteurisation UHT implique un processus de préchauffage, suivi d'une exposition à des températures élevées comprises entre 130 et 150 ° C pendant 0,5 à 1,0 seconde.

Pendant la pasteurisation UHT :
ULe produit est pompé via un système d'évacuation d'air vers l'échangeur de chaleur.
Après avoir chauffé le produit, il passe dans le tube de maintien où il reçoit l’effet temps-température requis
Il passe ensuite à l’unité de refroidissement (échangeur de chaleur), où il est refroidi pour préserver les éléments nutritifs et les arômes avant de pénétrer dans l’unité d’emballage.


Procédures CIP et SIP
Une fois qu'un produit est entièrement traité dans un cycle de pasteurisation UHT ou HTST, le système doit subir une opération de nettoyage en place (CIP), qui implique généralement des séquences d'eau chaude et de solutions alcalines / acides. Cela devrait garantir des surfaces propres et réduire le risque d'encrassement ultérieur (coagulation), car la coagulation pourrait affecter le taux de transfert de chaleur et le temps de séjour du produit.

À intervalles réguliers, toute la configuration de l'équipement dans le processus de pasteurisation UHT et HTST doit être stérilisée sur place (SIP), où la vapeur, H2O2, le rayonnement ou une combinaison de ces méthodes sont utilisés. Pour les lignes de remplissage, la stérilisation est effectuée en utilisant de la vapeur ou de l’eau à haute pression - généralement à 121 ° C pendant 30 minutes. La stérilisation du réservoir d'équilibre doit cependant être effectuée à la vapeur saturée en raison du volume important.

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Process

Pasteurisation UHT et HTST - Process

Les processus de validation de la pasteurisation UHT et HTST sont généralement divisés en 3 parties :

  • Qualifier les réservoirs en ce qui concerne la température maximale et l'uniformité de la température (distribution) afin de prouver la stérilité, c'est-à-dire une procédure SIP suffisante (stérilisation sur place) entre chaque cycle de production.
  • Valider le profil température / temps obtenu par le tube de maintien pour prouver que la chaleur est suffisante pour définir un produit comme étant aseptique / stérile. À cet égard, il est également important de déterminer la température de sortie du produit du tube de maintien.
  • Validation des différences de température possibles entre les canalisations et le tube de retenue pour détecter les éventuels encrassements (blocage du débit). Si la tuyauterie s'avère propre, la variation de température entre l'entrée et la sortie du tube de retenue est généralement comprise entre 0,3 et 0,5 ° C, tandis que l'encrassement augmente cette valeur à 1-4 ° C, indiquant une résistance accrue à l'intérieur du tube. En cas d'encrassement, un nouveau CIP / SIP doit être exécuté.

En ce qui concerne la stérilité, deux approches sont mises en œuvre dans les systèmes de pasteurisation UHT et HTST : l’approche Over-Kill, où des bioindicateurs et des bandes de spores de microorganismes de substitution sont utilisés, et la méthode de réduction de log, dans laquelle les systèmes de validation Ellab sont essentiels. pour échantillonner des données précises de température / pression.

Défi microbien dans la pasteurisation UHT et HTST :
Un défi microbien est effectué par exemple en utilisant des spores, où les tests sont effectués à différentes étapes du processus - juste après le démarrage, au milieu et juste avant la fin. Ces tests sont principalement utilisés pour identifier les variations au cours du processus en fonction du temps. Cependant, ils sont plutôt coûteux et ne fournissent aucun résultat immédiat.
 

Cartographie thermique et méthode de réduction des traces pour la pasteurisation UHT et HTST :
L'utilisation de données paramétriques, qui implique de mesurer la température et / ou la pression, est une méthode très fiable qui fournit des résultats immédiats. La cartographie thermique (étude de la distribution de chaleur) dans le réservoir de surpression / aseptique est la toute première étape de toute procédure de validation de la pasteurisation UHT et HTST. Ceci est effectué pour s'assurer que le processus de stérilisation sur place (SIP) correct et adéquat est amené dans le réservoir, car il s'agit de l'emplacement final du produit avant son pompage vers les machines de remplissage.

Une fois la cartographie et l'identification du point froid terminées, des capteurs sont placés et plusieurs cycles SIP consécutifs sont effectués pour prouver que la stérilité est obtenue. Cela se fait en calculant la valeur F0 (log 6 ou 12 réduction).

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Défis

Pasteurisation UHT et HTST - Défis

La validation d'un processus aseptique continu, tel que la pasteurisation UHT ou HTST, inclut plusieurs considérations, notamment l'identification des emplacements du point critique. Les points critiques sont la partie du système qui réagit le plus lentement. Ils sont particulièrement importants à localiser dans le tube de maintien. Le point froid peut être situé au centre d'un tube ou dans d'autres endroits géométriques en fonction du type de produit. Ceci doit donc être défini avant de valider la pasteurisation UHT ou HTST en utilisant une modélisation mathématique combinée à des mesures réelles.

Les équipements de pasteurisation UHT et HTST étant plutôt de grande taille, l'un des plus grands défis est le placement des appareils de mesure. En raison de ce problème, les enregistreurs de données sans fil sont fortement recommandés car ils ne limitent pas la portée.

Un autre défi est la possibilité de mesurer la température réelle du produit dans le système de pasteurisation. Pour ce faire, il peut s'avérer nécessaire de monter des Smart Gaskets ou des vannes d'insertion spéciales (vannes Janz) soudées sur la tuyauterie aux points critiques, ce qui permet d'insérer des capteurs dans un système de membrane de serrage. Si cela n’est pas possible, une autre solution pourrait consister à mesurer la température de surface à l’extérieur du tuyau et à établir des corrélations de température pour compenser les différences.

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Directives Méthode
Directives

Pasteurisation UHT et HTST - Directives

La pasteurisation UHT et HTST doit être conforme aux normes en vigueur et être qualifiée et validée.

Plusieurs normes alimentaires couvrent ces processus, telles que l'AS 3993 (2003), la NZFSA (2003), les normes de temps-température pour la pasteurisation et UHT publiées par le US Public Health Service, ainsi que le CFR Title 21 de la FDA, intitulé 110, 113 et 114.

Directives générales sur l'équipement :

  • Certification ISO 9001 
  • Directives FDA/USDA & EEC 
  • Agréments CE & UL 
  • cGMP ou GAMP5
  • Processus de cycle de vie des logiciels ISO/IEC 12207 
  • Directives émises par les autorités locales
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Méthode

Pasteurisation UHT et HTST - Méthode

L’importance de valider la pasteurisation UHT et HTST permet de s’assurer que les paramètres utilisés pour un produit, en plus de s’assurer qu’ils sont adéquats, permettent de produire un produit sûr traité thermiquement et ne compromettent pas non plus la qualité et les attributs sensoriels souhaités au produit.
Les résultats des mesures devraient également pouvoir fournir les éléments suivants :

  • Déterminer la distribution spatiale et temporelle de la température dans le produit, en assurant un traitement adéquat et la sécurité alimentaire
  • Le profil de température (dans le temps et dans l’espace) devrait fournir les informations utilisées pour calculer la valeur de létalité (F0 / P0)
  • Fournir un guide pour la modélisation mathématique du processus et un meilleur contrôle du processus


Points de procédure opératoire standard (SOP) pour les réservoirs d'équilibre :
L'utilisation du système thermocouple E-Val™ Pro est possible mais pourrait s'avérer assez difficile car elle implique des risques considérables. Il peut être difficile de gérer de grands réservoirs avec des câbles de 7 mètres, étant donné la nécessité de positionner correctement les sondes dans le réservoir.

L’utilisation du système de capteurs embarqués TrackSense® Pro est la meilleure option dans ce cas, car les capteurs peuvent être placés n’importe où. En joignant les capteurs étroitement avec par exemple une corde désinfectée, ou en utilisant un ruban adhésif fort et le système de fixation du capteur "Fix Pro Case" Ellab, ils peuvent être positionnés aux emplacements appropriés à l'intérieur des réservoirs.

Points de la procédure opératoire standard (SOP) pour la ligne aseptique / le tube de maintien :
Utiliser E-Val™ Pro pour les lignes aseptiques n’est pas toujours chose aisée, car les thermocouples SSA de 7 mètres de longueur standard risquent de ne pas pouvoir couvrir toutes les sections d’un grand système UHT / aseptique. Inutile de dire que cela peut s'avérer assez difficile. Lorsque les thermocouples ne peuvent pas être positionnés dans les zones critiques du processus de pasteurisation UHT ou HTST en utilisant une vanne d’insertion (Janz) ou Smart Gasket, une alternative pourrait consister à utiliser des sondes de surface de type MHD placées à l’extérieur du tuyau. Toutefois, lors de l'utilisation de sondes de surface, il peut s'avérer nécessaire de prendre en compte les décalages, ce qui oblige les agents de validation à les positionner le plus près possible du tuyau sur lequel une sonde de température étalonnée est installée.

L'utilisation des capteurs TrackSense® Pro est de loin plus efficace pour la pasteurisation UHT et HTST, car il est difficile de valider ou de mesurer les zones critiques d'un système de traitement thermique continu largement conçu (ce qui est commun pour les systèmes HTST et Hot-Fill-Hold). , peut être résolu en utilisant un système d’enregistreur de données sans fil. Ce processus peut encore être optimisé en utilisant l'option de données en temps réel SKY.

Afin de valider les processus de pasteurisation UHT et HTST selon les critères d'acceptation prédéfinis, le logiciel ValSuite™ est idéal pour l'utilisation des installations et des rapports standard suivants.

  • Rapport F0 : Calcul de la valeur de la léthalité 
  • Commentaires : Caractéristiques et photo des équipements test
  • Rapport de limite : Température
  • Unité : Cartographie des points de mesure - inclut des images
  • Marqueurs de temps : Zone de chauffage, zone de traitement thermique, zone de refroidissement (sous-zones)
  • Rapport de validation avancé : Évaluation de la température et de l'unité P de l'ensemble des critères du processus avec indicateurs de réussite / d'échec
  • Rapports de statistique : Les valeurs Min., Max., Moyenne et Delta de tous les paramètres
  • Document Word : Présentation SOP 
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