Descrizione del sistema analizzato

I prodotti high acid possono essere confezionati in contenitori di PET mediante sistemi di riempimento a caldo e sistemi di confezionamento asettico, ottenendo in entrambi i casi il raggiungimento della sterilità commerciale.

Le linee di produzione di queste due alternative tecnologiche differiscono tra loro nel sistema di trattamento termico e confezionamento, mentre la restante parte della linea, che comprende etichettatrice, codificatore, trasportatori, sistemi di controllo dei livelli e fine linea, risulta essere la medesima. In questo paragrafo è riportata una descrizione degli elementi che divergono tra i due sistemi. È importante sottolineare fin da ora che nel caso di confezionamento a caldo, la cui temperatura di riempimento è superiore a 80 °C, i contenitori in PET devono essere rinforzati e pertanto tale tecnologia richiede bottiglie di spessori maggiori e conseguentemente più pesanti.

Riempimento a caldo

Il riempimento a caldo è un sistema di riempimento convenzionale il cui utilizzo nell’industria del food e del beverage è consolidato da tempo. Prodotti tipici processati con tale tecnologia sono marmellate, passate di pomodoro, tè e succhi di frutta. Il riempimento a caldo è in grado di conferire a questi prodotti la sterilità commerciale, garantendo una shelf life che varia dai 6 ai 12 mesi, paragonabile a quella ottenibile con il processo di riempimento in asettico.

Nel riempimento a caldo, il prodotto viene prima reso stabile microbiologicamente attraverso la pastorizzazione e in seguito viene riempito ancora caldo nella confezione. Le fasi di tale processo sono le seguenti:

 riscaldamento del prodotto in massa;

 riempimento a caldo;

 chiusura ermetica;

 mantenimento a caldo;

 raffreddamento.

In una linea di riempimento a caldo, il prodotto, dopo la preparazione, è pastorizzato in continuo per mezzo di scambiatori di calore di tipo tubo in tubo o a piastre, mediante acqua surriscaldata.

L’acqua utilizzata per lo scambio termico è fatta ricircolare all’interno di un circuito chiuso per mezzo di pompe dedicate.

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Il prodotto di riferimento dell’analisi (succo di arancia) viene pastorizzato ad una temperatura di circa 95°C mantenuta per 15 s.

Successivamente il prodotto viene incanalato verso il serbatoio di riempimento, generalmente posizionato vicino alla riempitrice, in quanto il suo scopo è quello di inviargli il prodotto quando richiesto. In molti casi, prima del riempimento, il prodotto viene parzialmente raffreddato poiché altrimenti causerebbe un danno irreversibile alla bottiglia in PET che, sebbene rinforzata, non è in grado di resistere alla temperatura di pastorizzazione. La temperatura di riempimento è generalmente compresa tra 82 e 90°C.

Quando si verificano malfunzionamenti che causano l’interruzione del processo di riempimento per brevi periodi, la bevanda viene fatta ricircolare e viene sottoposta nuovamente a riscaldamento, in modo tale da mantenere la temperatura impostata al fine di evitare possibili ricontaminazioni.

In seguito al riempimento, la confezione viene chiusa, capovolta e mantenuta in tale posizione per un periodo di circa 15 s per consentire la sterilizzazione dello spazio di testa e del tappo.

Successivamente il prodotto è inviato, mediante un nastro trasportatore, ad un tunnel, nel quale viene inizialmente mantenuto alla temperatura di riempimento per circa 1-2 minuti, al fine di garantire il raggiungimento della sterilità commerciale. Dopo questa fase, in una sezione successiva del tunnel, la bottiglia viene raffreddata mediante acqua fredda fornita da un chiller e spruzzata con ugelli che consentono di portare la temperatura del prodotto al di sotto dei 40°C.

Questa operazione è realizzata nel minor tempo possibile, in modo tale da consentire al contenitore di limitare la deformazione subita e di poter così riprendere la forma di partenza e al prodotto di limitare il danno termico, riducendo al minimo la degradazione delle vitamine e le reazioni di imbrunimento.

Infine, terminato il raffreddamento, il prodotto viene asciugato con getti di aria calda, etichettato, confezionato in scatole o fardelli e pallettizzato.

Riempimento asettico

Il confezionamento in asettico costituisce una metodologia di imbottigliamento ideale anche per quella categoria di prodotti particolarmente sensibili dal punto di vista batteriologico, quali prodotti definiti “low acid”, che presentano valori di pH superiori a 4.6. Per questa tipologia di prodotti l’unica modalità che consente l’ottenimento della sterilità commerciale senza apportare eccessivo danno termico è il confezionamento asettico. Tale tipologia di processo è però idonea anche per il trattamento di prodotti acidi.

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In un processo asettico, sia la fase di riscaldamento che la fase di raffreddamento vengono realizzate sull’intero volume del fluido tramite scambiatori di calore. Il prodotto preparato viene inviato per mezzo di una pompa centrifuga nella prima sezione dello scambiatore di calore, dove subisce un processo di preriscaldamento ad opera del prodotto caldo che scorre in controcorrente.

Successivamente il prodotto è sottoposto ad una fase di riscaldamento tramite la quale viene portato alla temperatura desiderata (di circa 95°C nel caso di prodotti acidi) mediante acqua surriscaldata, con lo stesso principio descritto per il sistema di riempimento a caldo.

Il prodotto è quindi mantenuto alla temperatura di pastorizzazione per circa 15 s all’interno di un tubo, definito “tubo di holding” e successivamente è inviato alla sezione di preraffreddamento, nella quale viene parzialmente raffreddato per scambio termico con il prodotto entrante (Wilbey, 2003). Nell'ultima sezione il prodotto viene raffreddato fino ad essere portato alla temperatura ambiente mediante scambio termico con acqua fredda fornita da un chiller, quindi è inviato alla riempitrice. La possibilità di utilizzare il prodotto alimentare caldo, che necessita di essere raffreddato, per il preriscaldamento del prodotto in ingresso, consente di ridurre il consumo energetico del sistema. Nel confezionamento asettico, poiché la fase di riempimento avviene a temperatura ambiente, non è più possibile sterilizzare il contenitore utilizzando il calore del prodotto. Nella maggior parte dei casi, la sterilizzazione di tappo e contenitore è ottenuta attraverso il contatto per un certo intervallo di tempo con una soluzione opportuna e attraverso un successivo risciacquo mediante acqua sterile, per eliminare ogni traccia degli sterilizzanti. Gli agenti sterilizzanti maggiormente impiegati sono acido peracetico e perossido di idrogeno (Ansari e Datta, 2003).

Il confezionamento asettico avviene solitamente in un monoblocco che comprende le fasi di sterilizzazione, riempimento, risciacquo e tappatura. Tale monoblocco è definito “zona asettica” in quanto al suo interno sono mantenute condizioni di contaminazione controllata, in conformità con i requisiti ISO (ISO 14644-1, 2001), al fine di creare un ambiente pulito, che garantisca condizioni igieniche ritenute idonee per prevenire la possibile ricontaminazione del prodotto. La sterilità della zona asettica è ottenuta mediante l’applicazione di una lieve sovrapressione rispetto ai locali adiacenti a minor grado di pulizia e l’utilizzo di gruppo isolatori. Tali gruppi sono composti da filtri del tipo “High Efficiency Particulate Air” (HEPA) che garantiscono una efficienza del 99.97% nel trattenere particelle di diametro inferiore a 0.3 μm e datenute idrauliche, nelle quali viene fatta circolare una soluzione chimica sterile per impedire la possibilità di contaminazione. L’operazione di sterilizzazione della zona asettica avviene per mezzo degli stessi agenti chimici utilizzati per la decontaminazione dei contenitori, quali acido peracetico e perossido di idrogeno.

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