miniatura|Una línia d'ultra pasteurització Tetra Pak. miniatura|Erik Wallenberg, inventor del primer Tetra Pak tetraèdric. La uperització, ultrapasteurització o UHT (ultra high temperature en anglès) és una tècnica moderna per a conservar aliments líquids en la qual s'esterilitzen. S'escalfen a uns 135 °C entre 2 i 5 segons, i així s'eliminen els microbis o endòspores bacterianes que pugui contenir. Aquest procés és de flux continu i de contacte indirecte, el producte s'altera mínimament i permet conservar-lo en perfecte estat durant mesos a temperatura ambient sempre que l'envàs estigui tancat.
Generalment s'usa en làctics, però també en sucs de fruites, iogurt, sopes, mel, vi, llet de soja, nata o menjar per a nadons.
Evolució històrica de la llet UHT Els consumidors demanaven aliments tan frescos com sigui possible i amb bones propietats sensorials (especialment el sabor), a més de ser segurs i tenir una vida útil considerable, però sense l'aplicació d'additius. A causa del seu alt valor nutritiu, la llet és un mitjà excel·lent per al creixement microbiològic.
El primer sistema va consistir a aplicar un escalfament indirecte amb flux continu (125 º durant 6 min) i va aparèixer el 1893. Es va patentar el 1912 el mètode d'escalfament directe de flux continu barregen vapor amb llet per aconseguir temperatures de 130 a 140º. Tot i això la llet podia patir contaminació sense envasos asèptics comercials. Va ser el 1953 quan la llet UHT es va introduir en llaunes després del tractament tèrmic amb un processador Uperiser®, posteriorment al 1961 gràcies a Erin Wallenberg van començar a utilitzar-se cartons tetraèdrics.
El desenvolupament del processament asèptic als Estats Units va començar gràcies als esforços de C. Olin Ball qui va començar a comercialitzar el 1938 el procés d'ompliment en calent per a una beguda de llet amb xocolata. El 1942, es va utilitzar el procés Avoset per empaquetar productes amb crema mitjançant un sistema d'aire calent continu i llums ultraviolats (UV) a la zona d'ompliment i segellat. El 1948, el procés asèptic Dole desenvolupat per William McKinley Martin es va utilitzar per a empaquetar sopa de pèsols i llet esterilitzada. El 1952 Real Fresh, Inc. es va convertir en el segona empresa làctica als Estats Units en utilitzar UHT i envasos asèptics i el 1981, va ser el precursor en l'ús de peròxid d'hidrogen (H₂O₂) per esterilitzar la matèria d'embalatge.
Fases generals del procés UHT Abans de començar la producció s'ha de pre-esterilitzar la planta per evitar la reinfecció del producte tractat. L'esterilització es fa amb vapor i la maquinària haurà de passar un temps mínim d'esterilització amb aigua calenta durant 30 minuts. Després, es refredarà la planta.
En la producció, la llet i el medi que l'escalfa no estan en contacte, estan separats per un equip de superfícies diferents: plaques, túbuls i superfícies raspades. Les fases de producció varien segons si es tracta d'un procés amb calor indirecta o directa. El producte és bombejat a 4 °C des del tanc d'emmagatzematge al dipòsit d'equilibri. En aquesta secció el producte és escalfat a 75 °C i després es refreda. Posteriorment, és homogeneïtzat a una pressió de 180-250 bars. Continua el seu recorregut i es torna a escalfar a 137 °C. El mitjà de calefacció és un circuit tancat d'aigua calenta amb la temperatura regulada per injecció de vapor d'aigua. Després de l'escalfament, el producte passa pel tub de retenció durant 4 segons.
La planta s'ha de netejar i esterilitzar abans de reiniciar el procés. Si alguna de les màquines envasadores s'atura accidentalment en algun moment, el producte s'elimina.
Finalment, el procés d'envasament asèptic, la llet estèril es col·loca en un paquet hermètic esterilitzat en un entorn higiènic. Això preserva els aliments sense conservants químics ni refrigeració. Totes les manipulacions postprocés del producte s'han de fer dins de l'entorn estèril.
Hi ha cinc tipus bàsics de línies d'envasament asèptic:
Omplir i segellar en un ambient asèptic envasos preformats de plàstic, vidre o metall esterilitzats. Formar, omplir i segellar. El rotlle de material s'esterilitza i es forma en un entorn estèril, s'omple i se segella, com el tetra pak. Erigir, omplir i segellar. Omplir amb tubs tombats erigits i esterilitzats, després segellar com a caixes de cartó. Termoformar, omplir i segellar. Segellar amb tubs esterilitzats com a les llaunes de plàstic. Motlle de bufat, omplir i segellat.
Hi ha diversos tipus de paquets diferents que s'omplen després del procés UHT a la llet:
Llaunes Cartó / plàstic / làmina / laminats de plàstic Bosses flexibles Envasos de plàstic termoformats Envasos modelats de flux Envasos a l'engròs
Aquestos envasos proporcionen l'avantatge d'una vida útil més llarga a temperatures ambientals en comparació amb la pasteurització.
Tipus de processos UHT a la llet Els processos UHT es poden classificar com escalfament directe o indirecte, segons el tipus de intercanviadors de calors usats.
Procés amb calor indirecta En els processos que utilitzen calor indirecta, la llet s'escalfa a través d'una barrera conductora de la calor, generalment d'acer inoxidable, que separa l'agent calefactor de la llet. La superfície calefactora pot ser una placa ondulada com als pasteuritzadors HTST o un tub amb un diàmetre relativament petit. La llet flueix a través d'un gran cilindre on giren contínuament unes fulles tallants, mentre que a l'exterior el cilindre es va escalfant amb vapor.
Procés amb calor directa En processos que utilitzen calor directa es barreja vapor saturat amb la llet a pressió i escalfant ràpidament per condensar el vapor. La llet escalfada s'injecta a través d'un orifici un recipient al buit on s'afegeix aigua a la llet per refredar-la. Un requisit especial per a equips que utilitzen aquest tipus de calor és que el vapor sigui culinari i no contingui tòxics.
Com a producte final dels dos mètodes obtindrem una llet estèril amb un sabor similar al de la llet pasteuritzada.
Sistema de calor combinada Els sistemes que combinen ambdós processos van ser desenvolupats fa pocs anys, en algunes etapes utilitzen calor directa i en altres calor indirecta. Els seus avantatges enfront dels sistemes convencionals són una major taxa de regeneració de calor i una reducció de l'energia de combustió.
Maquinària utilitzada en la UHT Com s'ha comentat en l'apartat anterior, la indústria ofereix principalment dos mètodes alternatius de tractament de temperatures ultra-altes (UHT): directe o indirecte. En l'escalfament a temperatures ultra-altes directe, el vapor s'injecta durant poc temps en el producte, procés a què li segueix ràpidament una refrigeració instantània. El poc temps que dura el tractament permet aconseguir una molt bona qualitat de productes.
Tanmateix, el procés requereix un consum d'energia relativament alt en comparació amb el tractament a temperatures ultra-altes indirecte. Amb l'escalfament indirecte, el producte no entra en contacte directe amb la font de calor, sinó que s'escalfa mitjançant intercanviadors de calor. La gran rendibilitat d'aquest mètode es deu a la possibilitat de recuperar la major part de l'energia tèrmica.
La maquinària utilitzada sol ser automàtica, formada per un equip UHT connectat a un dipòsit estèril i una envasadora asèptica. Un sol PLC controla totes les fases del procés, que subministra també els sistemes de producció d'aire estèril necessaris. Hi ha plantes UHT que són totalment automàtiques i es pot graduar el seu cabal per a produir bosses de producte de 200 ml a 1100 ml. Les capacitats de les plantes oscil·les entre els 3000 litres / hora fins als 20000 litres / hora.
S'ha anat millorant molt la tecnologia en aquests aspectes, ja que la llet per exemple, és un producte que consumim i es produeix molt, i garantir la màxima eficiència, productivitat i seguretat a l'hora d'uperitzar aliments a la indústria en un procés tan estès pot significar un gran avantatge, sobretot en l'àmbit econòmic i sanitari.
Tot seguit es posa un exemple de cada tipus (directe o indirecte) i es descriuen les característiques amb profunditat:
Unitat de tractament indirecte a altes temperatures de Tetra Pak® És una unitat de processament utilitzada per al tractament a altes temperatures continu i altament eficaç de productes làctics i líquids. La unitat té un disseny asèptic i utilitza un intercanviador de calor tubular o de plaques per a l'escalfament indirecte per tal d'obtenir un producte que es pot emmagatzemar a temperatura ambient. Poden arribar a tenir capacitats de 1000 litres / hora fins a 40000 litres / hora.
Entre les seves aplicacions calen destacar que és ideal per utilitzar amb productes làctics formulats, així com amb altres productes de baixa acidesa, com la llet de soja. També és possible combinar-ho amb aplicacions de productes no làctics, com per exemple suc, te o cafè.
Components Estructura de suport d'acer inoxidable. Tanc de nivell constant. 4 sensors de control de nivell. Bomba centrífuga per a l'alimentació de la planta. Mesurador del flux i del cabal. Intercanviador de calor tubular. Dispositiu sensor de temperatura. Dispositiu de recirculació d'aigua calenta. Tanc d'esterilització. Sistema de control. Tauler de control en acer inoxidable i pantalla.
Característiques Entre les seves característiques destacables, cal anomenar que la regeneració directa de producte permet un baix consum de vapor (només 20 kg / 100 kg de producte) i possibilita la recuperació de calor en un 92%. S'estalvia energia addicional en aconseguir una temperatura de sortida ~15° C per sobre la temperatura d'entrada. Això implica una reducció dràstica en el medi de refredament que es necessita.
A més, la brutícia es minimitza perquè l'equip pugui funcionar durant fins a 40 hores amb bona qualitat de l'aliment en qüestió, el que al seu torn implica un menor cost per litre de producte produït. Això s'aconsegueix optimitzant la configuració amb un tub de retenció amb temperatura controlada que desnaturalitza les proteïnes i controla amb precisió el descens de la temperatura, pressió i flux en els circuits de l'aigua calenta.
Consta d'un dipòsit d'equilibri que té un disseny d'ompliment inferior especial i una vora afilada entre les fases de mescla. Això permet estalviar fins a 75 litres de llet a cada canvi de producte, en comparació amb l'ompliment tradicional d'un dipòsit d'equilibri de fons pla. La disposició de la vàlvula d'entrada escurça la fase de mescla i una bomba controlada per freqüència redueix encara més el consum d'energia.
També cal destacar que els resultats de la neteja pròpia del reactor es poden monitorar en continu amb l'ajuda d'uns sensors anomenats CIP (clean in place) en anglès, que traduït significa "neteja en el lloc". Això implica que les configuracions de neteja es poden optimitzar segons el grau de brutícia, el que dona com a resultat més temps de funcionament i una reducció en el consum de serveis públics.
A més, aquests tipus de reactors compten amb reguladors d'humitat de l'homogeneïtzador que absorbeixen la variació de pressió i d'impacte abans i després de la formació de la mescla homogènia. L'ompliment automàtic d'aire manté el nivell d'aquest regulat per a assegurar un funcionament sense problemes. Sense aquest matalàs d'aire controlat, ocorrerien vibracions i cavitacions que escurçarien el temps d'execució del reactor. S'inclou CIP (neteja en el lloc) completament automatitzada, que augmenta la seguretat del procés, dels operaris i l'optimització del cicle de producció.