Jak zapewnić zdolność do czyszczenia w mieszalnikach przy trudnych, przywierających proszkach (np. kakao, tłuszcze)?
Czyszczalność mieszalników do przywierających proszków i receptur tłuszczowych, na przykład proszku kakaowego, proszku czekoladowego, mieszanek przypraw czy proszków powlekanych tłuszczem, musi być uwzględniona już na etapie planowania instalacji. Dobra czyszczalność nie powstaje dzięki pojedynczemu środkowi, lecz dzięki współdziałaniu konstrukcji higienicznej, odpowiedniego opróżniania, dostosowanej metody czyszczenia i możliwej do prześledzenia weryfikacji skuteczności czyszczenia. Projektowanie higieniczne wymaga, aby powierzchnie mające kontakt z produktem i istotne dla czyszczenia mogły być skutecznie czyszczone, w razie potrzeby dezynfekowane i całkowicie opróżniane.
Przywierające proszki mogą osadzać się na ściance zbiornika, narzędziach mieszających, wałach, uszczelnieniach, klapach i organach wyładowczych. Przy recepturach zawierających tłuszcz lub olej często powstają spójne naloty, które wiążą pył i pod wpływem temperatury, ciśnienia lub długich przestojów dalej się utwardzają. Krytyczne są zwłaszcza przejścia, spoiny spawalnicze, przyłącza narzędzi, przepusty wału, gniazda uszczelnień, obszary wylotowe i niedostępne miejsca za zabudowami. Takie osady zwiększają ryzyko zanieczyszczeń krzyżowych, wprowadzenia alergenów, problemów mikrobiologicznych po czyszczeniu na mokro i nierównomiernej jakości produktu.
Dobrze czyszcząca się instalacja mieszająca posiada gładkie, odporne na korozję i dobrze dostępne powierzchnie mające kontakt z produktem. Spoiny spawalnicze muszą być wykonane licująco i wygładzone. Zakładki, otwarte szczeliny, ostre kąty wewnętrzne, długie odgałęzienia, nieopróżnialne wgłębienia i niepotrzebne gwinty w przestrzeni produktowej należy unikać. Otwory inspekcyjne muszą być wystarczająco duże, aby móc wizualnie skontrolować krytyczne obszary i w razie potrzeby ręcznie doczyścić. Wystarczająco pełne opróżnienie produktu redukuje ilość pozostałego materiału już przed właściwym czyszczeniem.
Samoopróżnianie jest szczególnie ważne przy czyszczeniu na mokro. Po czyszczeniu w zbiorniku, przewodach rurowych, dyszach, przestrzeniach uszczelnień czy organach wyładowczych nie mogą pozostawać żadne kałuże resztkowe. Wytyczne projektowania higienicznego wymagają dlatego odpowiedniego spadku, w pełni drenowalnych zabudów i unikania powierzchni poziomych, na których może pozostawać ciecz czyszcząca lub produktowa. Wymóg ten dotyczy nie tylko wewnętrznych powierzchni mających kontakt z produktem, ale również powierzchni poza przestrzenią produktową, z których ciecz mogłaby przedostać się do obszarów krytycznych.
Przepusty wału i uszczelnienia należą do szczególnie krytycznych obszarów konstrukcyjnych. Wykonanie uszczelnienia musi być dopasowane do produktu, ciśnienia, temperatury, metody czyszczenia i wymaganej higieny. Możliwe są na przykład systemy uszczelnień płukane gazem lub cieczą, bariery zaporowe po stronie produktu lub przestrzenie uszczelnień dostępne dla czyszczenia. Decydujące jest nie to, czy uszczelnienie jest zasadniczo określane jako „bez stref martwych”, lecz to, czy jest osiągalne, opróżnialne i kontrolowalne w eksploatacji dla przewidzianego czyszczenia. Łożyska i napędy muszą być niezawodnie oddzielone od przestrzeni produktowej.
Przy lepkich recepturach środki podejmowane na etapie procesu mogą wyraźnie ułatwić późniejsze czyszczenie. Zgarniacze lub narzędzia mieszające przylegające do ściany mogą podczas mieszania i opróżniania ograniczać tworzenie się nalotu. Niewielkie, dostosowane do produktu odstępy między narzędziem a ścianką zbiornika mogą wspierać samoczyszczenie podczas eksploatacji; zbyt wąskie szczeliny mogą jednak przy proszkach zawierających tłuszcz prowadzić także do wciskania i przywierania. Dlatego geometria narzędzia, obroty, temperatura i receptura muszą być oceniane wspólnie. Długie okresy przestoju przed czyszczeniem powinny być możliwie unikane, ponieważ tłuszcze mogą krystalizować, utleniać się lub wraz z cząstkami proszku tworzyć twarde naloty.
Przy produktach wrażliwych na wodę lub przeznaczonych do przetwarzania na sucho należy najpierw sprawdzić, czy czyszczenie na sucho jest wystarczające. Należą do tego kontrolowane odsysanie, szczotkowanie w miejscach dostępnych, ewentualnie dopuszczone metody sprężonego powietrza oraz ręczne usuwanie resztek produktu. Sprężone powietrze nie może być jednak stosowane w sposób niekontrolowany, ponieważ może wzniecać pył, wprowadzać go w obszary uszczelnień lub maszyny i zwiększać ryzyko wybuchu pyłu lub zanieczyszczenia krzyżowego. Dla suchych materiałów sypkich preferowane jest często czyszczenie na sucho; jeśli konieczne jest czyszczenie na mokro, instalacja, otoczenie i kolejny proces suszenia muszą być do tego zaprojektowane.
Przy tłustych, olejowych lub silnie przywierających nalotach często wymagane jest czyszczenie na mokro. Może to obejmować wstępne płukanie, alkaliczne czyszczenie odpowiednimi surfaktantami lub wzmacniaczami czyszczącymi, zdefiniowaną temperaturę, mechaniczne działanie czyszczące i końcowe płukanie. Czy odpowiednie są głowice natryskowe obrotowe, statyczne kule natryskowe czy celowane dysze strumieniowe, zależy od geometrii zbiornika, zabudów, przywierania produktu i wymaganej energii uderzenia. Kula natrysku nie zapewnia automatycznie czyszczenia każdej powierzchni; zwłaszcza obszary za narzędziami mieszającymi, uszczelnieniami i organami wylotowymi muszą być rozpatrywane oddzielnie. Po czyszczeniu na mokro konieczne jest pełne opróżnienie i, jeśli wymagane, zwalidowane suszenie.
Strategia czyszczenia powinna uwzględniać także kolejność produkowanych wsadów. Sensowna jest często kolejność od jasnych do ciemnych produktów, od neutralnych do intensywnie aromatyzowanych receptur lub od produktów ubogich w alergeny do zawierających alergeny. Konkretną kolejność trzeba jednak oceniać na podstawie ryzyka; przy krytycznych alergenach, silnie barwiących składnikach, składnikach pochodzenia zwierzęcego lub recepturach wrażliwych mikrobiologicznie wymagane jest pełne czyszczenie międzywsadowe. Kolejność wsadów po stronie produkcji nie zastępuje zwalidowanego czyszczenia.
Skuteczność czyszczenia musi być weryfikowana na podstawie wcześniej zdefiniowanych kryteriów akceptacji. Inspekcje wzrokowe są niezbędne, jednak przy krytycznych zmianach produktu nie zawsze wystarczają. Zależnie od produktu i ryzyka mogą być wymagane próbki swab z trudno dostępnych miejsc, próbki rinse, analityka TOC, specyficzna dla produktu analityka pozostałości, analizy alergenów i badania mikrobiologiczne. Test ryboflawinowy może być użyteczny do kwalifikacji zwilżenia przy czyszczeniu na mokro, pokazuje jednak tylko osiągnięte pokrycie cieczą i nie jest bezpośrednim dowodem usunięcia konkretnego nalotu kakaowego czy filmu tłuszczowego. FDA oczekuje pisemnych procedur walidacji czyszczenia z ustalonymi kryteriami akceptacji, planami pobierania próbek i wystarczająco czułymi metodami analitycznymi.
Tak amixon® wspiera czyszczenie przy kakao, tłuszczach i barwiących produktach
Przywierające proszki, receptury zawierające tłuszcz i silnie barwiące składniki stawiają wysokie wymagania mieszalnikowi i koncepcji czyszczenia. Decydujące jest ograniczenie osadów już podczas procesu do minimum oraz możliwość pewnego usunięcia wszystkich pozostających resztek produktu w kolejnym kroku. Przy kakao, maśle kakaowym, proszkach tłuszczowych czy mieszankach olejowych na zachowanie przylegania wpływają zwłaszcza zawartość tłuszczu, wielkość cząstek, temperatura produktu, wilgotność, czas mieszania i czas przestoju.
Kontrolowane dodawanie cieczy do dobrze poruszanej strefy produktu może zmniejszyć lokalne przewilżenie, a tym samym naklejenia. Dla cieczy zawierających tłuszcz lub wrażliwych na temperaturę faz tłuszczowych celowe mogą być temperowane płaszcze podwójne, ogrzewane przewody dozujące lub temperowane dysze. Prowadzenie temperatury służy utrzymaniu lepkości cieczy w odpowiednim zakresie i ograniczeniu niepożądanego krzepnięcia na zimnych powierzchniach. Musi być jednak dostosowane do receptury, bezpieczeństwa produktu i dopuszczalnej temperatury produktu. Pełne uniknięcie nalotów nie może być przy silnie przywierających produktach ogólnie zagwarantowane.
Czyszczalność jest w istotny sposób określana przez konstrukcyjne wykonanie mieszalnika. Duże drzwi inspekcyjne Clever-Cut® umożliwiają dostęp do komory mieszania w celu wizualnej kontroli, ręcznego czyszczenia i inspekcji. Uszczelnienie OmgaSeal® jest według amixon® skonstruowane tak, aby w obszarze mającym kontakt z produktem umożliwiać uszczelnienie o niskim udziale stref martwych, odpowiednio technicznie bez stref martwych, i ograniczać wnikanie produktu lub wilgoci w obszar uszczelnienia. Uszczelnienie jest według producenta zaprojektowane do proszków ściernych oraz do metod czyszczenia CIP i WIP.
Górne łożyskowanie mieszadła może eliminować dolny przepust wału po stronie produktu. W połączeniu z gładkimi, wygładzonymi powierzchniami, dobrze dostępnymi obszarami produktu i odpowiednimi organami wylotowymi może to zmniejszać miejsca osadzania. Osiągalna jakość powierzchni, opróżnianie resztkowe i przydatność higieniczna zależą jednak od serii mieszalnika, wielkości, materiału, wykonania narzędzi i konkretnej konfiguracji projektu.
Możliwie pełne opróżnienie przed czyszczeniem redukuje ilość resztek produktu, a tym samym nakład czyszczenia. W określonych seriach mieszalników narzędzia ComDisc® mogą w fazie końcowego opróżniania przemiatać obszar dna w kierunku wylotu. amixon® opisuje tę funkcję jako wsparcie dla redukcji ilości resztkowych. Czy produkty kohezyjne lub tłuste rzeczywiście mogą być w dużej mierze opróżnione, musi zostać sprawdzone dla przewidzianej receptury.
Do zautomatyzowanego czyszczenia na mokro amixon® oferuje system WaterDragon®. Przy tym programowalne lance myjące wjeżdżają po opróżnieniu do komory mieszania. Wolno obracające się głowice myjące posiadają trzy dysze, natryskujące w różnych kierunkach. Dokładna liczba i pozycjonowanie jednostek czyszczących jest dostosowywane do wielkości mieszalnika, zabudów i krytycznych obszarów czyszczenia. WaterDragon® działa jako niskociśnieniowe czyszczenie na mokro; według producenta ciśnienie wody wynosi około 3 bar.
Istotną zaletą systemu jest następujące po nim suszenie. Po kroku czyszczenia na mokro i opróżniania duża ilość suchego, ciepłego powietrza jest prowadzona przez otwartą jednostkę WaterDragon® do komory mieszania. Dzięki temu powierzchnie mające kontakt z produktem i same dysze czyszczące mogą być szybko wysuszone. Rzeczywisty czas suszenia zależy między innymi od wielkości mieszalnika, temperatury powierzchni, wody resztkowej, ilości powietrza, temperatury powietrza, klimatu otoczenia i zabudów. Proces suszenia powinien być dlatego kwalifikowany dla konkretnej instalacji i nadzorowany odpowiednimi kryteriami. amixon® opisuje WaterDragon® jako zautomatyzowany system do czyszczenia na mokro i następującego po nim suszenia komory mieszania.
Przy produktach, dla których wprowadzenie wody musi być wykluczone lub silnie ograniczone, może być konieczne czyszczenie na sucho. Duże otwory inspekcyjne ułatwiają ręczną kontrolę wzrokową i czyszczenie na sucho. Czy odpowiednie jest czyszczenie na sucho, na mokro czy kombinacja obu metod, zależy od produktu, alergenów, zmian koloru, wymagań mikrobiologicznych, częstotliwości czyszczenia i dopuszczalnego czasu przestoju.
Przed ustaleniem instalacji powinny zostać przeprowadzone próby czyszczenia z oryginalnym produktem. Przy tym należy oceniać nie tylko widoczne resztki produktu, ale również miejsca krytyczne, takie jak obszary wału, przyłącza narzędzi, wylot, uszczelnienia i tylne strony zabudów. Zależnie od ryzyka mogą być stosowane inspekcja wzrokowa, próbki swab, próbki rinse, analityka alergenów, pomiary TOC lub specyficzna dla produktu analityka pozostałości. Dowód musi być zorientowany na zdefiniowane kryteria akceptacji użytkownika oraz na odpowiednie wymagania prawa żywnościowego lub procesowego.
Serwis i długoterminowe użytkowanie
Regularne inspekcje, prewencyjne utrzymanie ruchu oraz terminowa wymiana uszczelnień, narzędzi i części zużywających się przyczyniają się do trwałego zachowania czyszczalności. Zużycie może powiększać szczeliny, chropowatość powierzchni i miejsca osadzania. Długoterminowa koncepcja części zamiennych i modernizacji jest dlatego istotna zwłaszcza przy częstych zmianach produktu i wymagających recepturach higienicznych.