Зачем нужна пастеризация?
Пастеризация — критически важный этап в пищевой и фармацевтической промышленности, обеспечивающий безопасность продукции за счёт уничтожения патогенных микроорганизмов. Эффективность этого процесса напрямую зависит от корректного выбора нагревательных элементов, которые должны соответствовать строгим стандартам и адаптироваться к различным технологическим условиям.
Основные стандарты термической обработки
Международные нормы регламентируют температурные и временные параметры пастеризации. Для HTST (высокотемпературной кратковременной пастеризации) стандартным режимом является нагрев до 72—75 °C с выдержкой 15–20 секунд. Holder-пастеризация предполагает более длительную обработку при 62.5—65 °C в течение 30–40 минут, что актуально для продуктов с низкой термостойкостью. В UHT (ультравысокотемпературной обработке) используется нагрев до 135—150 °C за 2–5 секунд, что требует специализированного оборудования.
Оборудование для пастеризации должно соответствовать стандартам, таким как AS 3993-2003, который устанавливает требования к системам тепловой обработки, включая точность контроля температуры и безопасность эксплуатации.
Типы нагревателей для систем пастеризации
Блок-ТЭНы для пастеризаторов
ТЭНы в HTST-системах
В системах высокотемпературной кратковременной пастеризации ТЭНы обычно интегрируются непосредственно в трубчатые теплообменники, которые состоят из множества параллельно расположенных труб, закреплённых в трубных решётках. В таких теплообменниках ТЭНы размещаются внутри с теплоносителем или снаружи нагревают каналы, по которым протекает пастеризуемый продукт. Горячий теплоноситель, нагреваемый ТЭНами, циркулирует в межтрубном пространстве, обеспечивая эффективный теплообмен с продуктом. Конструкция теплообменника и расположение ТЭНов позволяют равномерно распределять тепло по всей поверхности труб, что обеспечивает быстрый и стабильный нагрев продукта до температуры 72–75 °C за 15–20 секунд.
Особенностью таких систем является регенеративный режим работы, при котором тепло уже пастеризованного продукта передаётся входящему сырью, что значительно снижает энергозатраты.
ТЭНы для UHT-обработки
В системах ультравысокотемпературной обработки требования к ТЭНам значительно выше из-за очень высоких температур 135—150 °C и коротких циклов нагрева — 2–5 секунд. Для таких условий нагревательные элементы изготавливаются с использованием керамической изоляции или специальных покрытий, например, никель-хромовых сплавов, что предотвращает деформацию и обеспечивает долговечность при интенсивных термальных нагрузках.
ТЭНы в UHT-системах устанавливаются в прямых нагревательных секциях с турбулентным потоком, что способствует быстрому и равномерному теплопереносу, а также в стерилизационных камерах с точным контролем давления и температуры. Благодаря таким конструктивным особенностям обеспечивается надежная стерилизация продукта, уничтожающая не только бактерии, но и их споры, что позволяет значительно увеличить срок хранения без использования холодильных камер.
Нагреватели для Holder-пастеризации
Для Holder-пастеризации, которая предполагает длительный нагрев при более низких температурах 62.5–65 °C в течение 30–40 минут, применяются погружные ТЭНы с равномерным распределением тепла. Эти нагреватели изготавливаются из титана или стали с повышенным содержанием хрома, что обеспечивает устойчивость к кислым средам, характерным для вин, пива и других продуктов. ТЭНы устанавливаются в термостатируемых ёмкостях или камерах пастеризации, где поддерживают стабильный температурный режим без локальных перегревов. В таких условиях нагреватели обеспечивают бережную обработку продукта, сохраняя его вкусовые и питательные качества, а также гарантируют безопасность конечной продукции.
Пастеризатор для вина
Сравнение параметров
|
|
HTST-системы |
UHT-системы |
Holder-пастеризация |
|
Температура |
72–75 °C |
135–150 °C |
62.5–70 °C |
|
Время обработки |
15–30 сек |
2–5 сек |
30–40 мин |
|
Материал ТЭНов |
AISI 316L |
Керамика/никель-хром |
Титан/AISI 304 |
Материалы исполнения ТЭНов для пастеризации
Нержавеющая сталь AISI 316L — является одним из наиболее распространённых материалов для изготовления ТЭНов в пищевой промышленности. Этот сплав обладает высокой коррозионной стойкостью к агрессивным средам, таким как кислоты и солевые растворы, часто встречающиеся в пищевых производствах. Благодаря своей прочности и гигиеничности, AISI 316L обеспечивает долговременную эксплуатацию нагревателей без риска загрязнения продукта и разрушения элементов под воздействием химически активных компонентов.
Керамические и никель-хромовые покрытия применяются в тех случаях, когда необходимо работать с вязкими и сложными по составу продуктами. Керамическое покрытие обеспечивает отличную электроизоляцию и устойчивость к высоким температурам, а также препятствует налипанию частиц продукта на поверхность нагревателя. Никель-хромовые сплавы, в свою очередь, обладают высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что позволяет ТЭНам сохранять работоспособность при интенсивных циклах нагрева и охлаждения. Использование таких покрытий значительно увеличивает срок службы нагревателей и снижает риск загрязнения продукта, что особенно важно при пастеризации густых и липких пищевых сред.
Титан и нержавеющая сталь AISI 304 применяются в тех случаях, когда требуется высокая химическая стойкость и механическая прочность при работе с кислыми или солесодержащими средами. Титан отличается исключительной устойчивостью к коррозии, особенно в агрессивных средах, и при этом имеет низкую теплопроводность, что позволяет более равномерно распределять тепло и снижать риск локального перегрева. AISI 304, хотя и менее устойчив к агрессивным средам, широко используется благодаря хорошему балансу между стоимостью и эксплуатационными характеристиками. Выбор этих материалов для ТЭНов гарантирует безопасность и качество пастеризуемых продуктов, а также долговечность оборудования в условиях интенсивной эксплуатации.
Итог
Пастеризация — это не просто метод обработки, а сложный технологический процесс, требующий глубокого понимания физических и химических свойств продуктов и материалов. Выбор нагревательного элемента — это ключевой момент, определяющий эффективность и безопасность всей процедуры.
Современные системы пастеризации, будь то HTST, UHT или Holder-пастеризация, требуют применения качественных нагревателей, способных выдерживать экстремальные условия и обеспечивать стабильный температурный режим. Использование нержавеющей стали, керамических покрытий, никель-хромовых сплавов и титана позволяет изготавливать ТЭНы, которые не только эффективно нагревают продукт, но и соответствуют самым строгим гигиеническим стандартам.
Правильный выбор и эксплуатация нагревательных элементов в системах пастеризации — это залог производства безопасной, качественной и долгохранящейся продукции. Вклад в современные технологии и материалы оправдываются не только увеличением срока годности продуктов, но и укреплением доверия потребителей к бренду, для которого качество и безопасность — превыше всего.
