آلودگی متقاطع در پاستوریزاتور شیر؛ علل و پیشگیری

آلودگی متقاطع در مبدل حرارتی پاستوریزاتور شیر یکی از مشکلات مهم خطوط تولید لبنیات است که حتی پس از انجام صحیح فرآیند پاستوریزاسیون، سلامت محصول نهایی را به خطر می‌اندازد. این مشکل معمولاً بر اثر سوراخ‌شدن یا ترک‌خوردگی صفحات و نشتی داخلی مبدل رخ می‌دهد؛ شرایطی که با اختلاف فشار نامناسب میان مدارها، احتمال ورود شیر خام یا سیالات جانبی به مسیر شیر پاستوریزه را افزایش می‌دهد. در مبدل حرارتی صفحه‌ای، سیالات در کانال‌های مجزا و بدون تماس مستقیم جریان دارند، اما آسیب صفحات ممکن است باعث ارتباط میان دو مسیر شود. برخلاف نشتی خارجی که با خروج سیال از اطراف دستگاه همراه است، آلودگی ناشی از نشتی داخلی اغلب بدون تغییر محسوس در رنگ، بو یا طعم شیر اتفاق می‌افتد؛ به همین دلیل، بررسی سلامت صفحات، کنترل اختلاف فشار و تشخیص به‌موقع نشتی برای جلوگیری از آلودگی محصول اهمیت زیادی دارد.

آلودگی متقاطع در کدام بخش‌های پاستوریزاتور اتفاق می‌افتد؟

مبدل صفحه‌ای پاستوریزاتور معمولاً از سه بخش اصلی بازیابی حرارت، گرمایش و سرمایش تشکیل شده است. احتمال آلودگی در هر بخش به نوع سیال مجاور شیر، سلامت صفحات و اختلاف فشار دو مدار بستگی دارد.

بخش بازیابی حرارت (Regeneration)

بخش بازیابی حرارت یکی از حساس‌ترین قسمت‌های پاستوریزاتور است. در این بخش، شیر خام ورودی با دریافت گرما از شیر پاستوریزه خروجی، پیش‌گرم می‌شود. دو جریان در کانال‌های جداگانه و در دو طرف صفحات فلزی حرکت دارند. اگر یکی از صفحات سوراخ شود و فشار شیر خام بالاتر باشد، احتمال ورود آن به مدار شیر پاستوریزه وجود دارد. چنین نشتی ممکن است بدون خروج سیال از بدنه دستگاه رخ دهد.

بخش گرمایش شیر

در قسمت گرمایش، آب گرم یا سیال حرارتی از یک سمت صفحات و شیر از سمت دیگر عبور می‌کند. آسیب جداره فلزی، همراه با فشار بالاتر سیال گرمایشی، احتمال ورود آن به مسیر شیر را افزایش می‌دهد. در این شرایط، علاوه بر آلودگی میکروبی، احتمال ورود مواد شیمیایی موجود در مدار گرمایش نیز باید بررسی شود.

بخش سرمایش شیر

پس از عملیات حرارتی، شیر پاستوریزه در مجاورت آب سرد یا سیال خنک‌کننده قرار می‌گیرد. سوراخ‌شدن صفحات و فشار نامناسب مدارها ممکن است باعث ورود آب یا مخلوط آب و گلیکول به محصول شود. این مسئله به‌ویژه در مسیر انتقال شیر به مخازن نگهداری و بسته‌بندی اهمیت دارد.

دلایل اصلی آلودگی متقاطع در مبدل پاستوریزاتور شیر

مهم‌ترین عوامل ایجاد نشتی داخلی و اختلاط سیالات در مبدل پاستوریزاتور عبارت‌اند از:

•  سوراخ‌شدن پلیت‌ها: خوردگی موضعی و آسیب سطح فلز، حفره‌های بسیار کوچکی در صفحات ایجاد می‌کنند که گاهی با چشم قابل تشخیص نیستند.
•  ترک‌خوردگی صفحات: نوسانات فشار، ضربه‌های ناگهانی جریان و خستگی فلز، احتمال ایجاد ترک در پلیت‌ها را افزایش می‌دهند.
•  خرابی واشر پاستوریزاتور: فرسودگی، تغییر شکل یا نصب نادرست گسکت، آب‌بندی را مختل می‌کند. البته در بسیاری از مبدل‌های بهداشتی، خرابی واشر ابتدا به‌صورت نشتی خارجی ظاهر می‌شود.
•  مونتاژ نادرست صفحات: جابه‌جایی ترتیب پلیت‌ها، استفاده از قطعات ناسازگار یا فشردگی خارج از محدوده تعیین‌شده سازنده، احتمال آسیب را بیشتر می‌کند.
•  شست‌وشوی غیراصولی: مواد شیمیایی ناسازگار، دمای بیش از حد یا غلظت نامناسب محلول شست‌وشو، سرعت خوردگی و فرسودگی قطعات را افزایش می‌دهد.

اختلاف فشار نامناسب به‌تنهایی عامل مخلوط‌شدن سیالات نیست؛ اما در صورت وجود سوراخ، ترک یا نقص آب‌بندی، جهت جریان نشتی مبدل حرارتی صفحه‌ای را تعیین می‌کند.

نقش اختلاف فشار در جلوگیری از آلودگی متقاطع شیر

در بخش بازیابی حرارت، فشار شیر پاستوریزه باید بالاتر از فشار شیر خام باشد. این اختلاف فشار باعث می‌شود در صورت سوراخ‌شدن صفحات، جهت احتمالی نشتی از شیر پاستوریزه به سمت شیر خام باشد، نه برعکس.

برای مثال، اگر فشار شیر پاستوریزه ۳٫۲ بار و فشار شیر خام ۳ بار باشد، اختلاف فشار دو مدار برابر با ۰٫۲ بار یا ۲۰ کیلوپاسکال خواهد بود.

طبق راهنمای فنی سازمان بازرسی مواد غذایی کانادا (CFIA)، در سیستم‌های HTST اختلاف فشار حداقل ۱۴ کیلوپاسکال در بخش بازیابی حرارت از معیارهای کنترلی است. این عدد مربوط به دستورالعمل کانادا بوده و مقدار قابل‌قبول هر دستگاه در ایران باید بر اساس طراحی و الزامات معتبر تعیین شود.

محل نصب سنسور فشار نیز اهمیت دارد. در سیستم‌های مجهز به پمپ تقویتی شیر خام، سنسور سمت خام معمولاً میان پمپ و ورودی بخش بازیابی و سنسور سمت پاستوریزه در خروجی همان بخش یا پس از آن قرار می‌گیرد. اختلاف فشار باید هنگام تولید، راه‌اندازی، تغییر مسیر جریان و توقف دستگاه نیز تحت کنترل باشد.

علائم آلودگی متقاطع و نشتی داخلی پاستوریزاتور

نشتی داخلی همیشه با افت محسوس فشار یا تغییر ظاهر شیر همراه نیست. برای شناسایی مشکل، بررسی هم‌زمان شرایط عملکرد مبدل و نتایج کنترل کیفیت ضروری است.

این نشانه‌ها به‌تنهایی وجود آلودگی متقاطع پاستوریزاتور را ثابت نمی‌کنند. برای نمونه، افزایش بار میکروبی شیر ممکن است به آلودگی مخزن یا لوله‌های انتقال پس از فرایند پاستوریزاسیون نیز مربوط باشد.

روش‌های تشخیص نشتی داخلی مبدل پاستوریزاتور

برای یافتن سوراخ‌های ریز و نشتی‌های پنهان، روش‌های مختلفی وجود دارد. انتخاب آزمون به نوع مبدل، محل احتمالی خرابی و حساسیت تجهیزات بستگی دارد.

تست فشار مبدل حرارتی

در آزمون هیدرواستاتیک، یک مدار با سیال آزمایش تحت فشار قرار می‌گیرد و سمت مقابل طبق دستورالعمل سازنده در فشار محیط باقی می‌ماند. عبور سیال به مسیر مجاور یا مشاهده نشتی خارجی، نشانه وجود مشکل در آب‌بندی است. مطابق دستورالعمل تعمیر و نگهداری آلفالاوال، پس از بازکردن یا تعویض پلیت و واشر، بررسی آب‌بندی داخلی و خارجی اهمیت دارد. همچنین فشار آزمایش نیز نباید از محدودیت طراحی دستگاه فراتر رود.

تست نشتی با محلول رنگی

در این روش، محلول ردیاب مناسب وارد یکی از مدارها شده و مسیر مجاور از نظر ورود رنگ بررسی می‌شود. مشاهده رنگ در مدار دوم، نشانه وجود ارتباط ناخواسته میان دو جریان است. استفاده از مواد سازگار با تجهیزات بهداشتی و شست‌وشوی کامل پس از آزمایش ضروری است.

تست نشتی با گاز هلیوم

تست هلیوم برای تشخیص نشتی‌های بسیار کوچک کاربرد دارد. گاز ردیاب از یک مدار عبور داده شده و محل خروج آن با تجهیزات آشکارساز مشخص می‌شود. این روش به دستگاه تخصصی و رعایت محدودیت‌های فشار مبدل نیاز دارد.

چگونه مشخص می‌شود آلودگی شیر از مبدل پاستوریزاتور است؟

بالابودن بار میکروبی شیر پاستوریزه همیشه به معنای خرابی مبدل نیست. آلودگی ممکن است در مخازن نگهداری، اتصالات یا تجهیزات بسته‌بندی رخ داده باشد. برای پیداکردن محل مشکل، ابتدا سوابق دما، زمان پاستوریزاسیون و اختلاف فشار بررسی می‌شوند. سپس نمونه‌برداری بهداشتی از خروجی پاستوریزاتور و نقاط بعدی خط، امکان مقایسه وضعیت شیر را فراهم می‌کند.

اگر محصول در خروجی پاستوریزاتور سالم باشد، اما در مراحل بعدی آلودگی مشاهده شود، بررسی تجهیزات پایین‌دست اهمیت بیشتری دارد. در مقابل، مشاهده شواهد آلودگی در خروجی دستگاه، همراه با اختلال فشار یا سابقه نشتی، ضرورت بررسی سلامت صفحات را افزایش می‌دهد.

هنگام احتمال آلودگی متقاطع در پاستوریزاتور چه باید کرد؟

در صورت مشاهده نشتی داخلی یا احتمال ورود شیر خام به مسیر پاستوریزه، اقدامات زیر برای جلوگیری از گسترش آلودگی ضروری هستند:

۱.  توقف ایمن تولید: جلوگیری از انتقال شیر مشکوک به مخازن محصول سالم.
۲.  جداسازی شیر تولیدشده: نگهداری محصول مشکوک تا مشخص‌شدن نتیجه بررسی‌ها و تصمیم واحد کنترل کیفیت.
۳.  شناسایی علت خرابی: بررسی فشار مدارها، سلامت پلیت‌ها، واشرها و تجهیزات کنترلی.
۴.  تعمیر و آزمایش مجدد: تعویض قطعات آسیب‌دیده و انجام تست نشتی پس از مونتاژ.
۵.  بررسی کیفیت محصول: تصمیم‌گیری درباره استفاده یا دورریختن شیر بر اساس نتایج آزمایش و ضوابط بهداشتی.

بازگشت دستگاه به خط تولید نیز به رفع کامل مشکل، شست‌وشوی مناسب و تأیید واحد کنترل کیفیت نیاز دارد.

راه‌های پیشگیری از آلودگی متقاطع در پاستوریزاتور شیر

کاهش خطر آلودگی به سلامت صفحات و کنترل شرایط کاری دستگاه وابسته است. مهم‌ترین اقدامات پیشگیرانه عبارت‌اند از:

•  کنترل منظم اختلاف فشار میان شیر خام، شیر پاستوریزه و سیالات جانبی.
•  بازرسی دوره‌ای صفحات برای شناسایی سوراخ، ترک و خوردگی موضعی.
•  تعویض واشرهای فرسوده پیش از ایجاد نشتی و اختلال در آب‌بندی.
•  تنظیم صحیح شست‌وشوی CIP متناسب با جنس صفحات و واشرها.
•  آزمایش تجهیزات ایمنی شامل سنسورها، پمپ‌ها و سیستم تغییر مسیر جریان.
•  ثبت سوابق تعمیرات برای شناسایی خرابی‌های تکراری و برنامه‌ریزی سرویس.

برای بررسی روش‌های تمیزکاری و محدودیت‌های شست‌وشو، صفحه شست‌وشو و رسوب‌زدایی مبدل حرارتی نیز قابل مطالعه است.

در برخی مبدل‌های بهداشتی، استفاده از پلیت دوجداره نیز راهکاری برای کاهش خطر اختلاط سیالات است. این صفحات دارای مسیر مخصوص خروج نشتی هستند تا آسیب یکی از جداره‌ها پیش از ورود سیال به مدار مجاور قابل شناسایی باشد.

چه زمانی پلیت یا واشر پاستوریزاتور باید تعویض شود؟

نوع خرابی، تعیین‌کننده روش تعمیر مبدل حرارتی پاستوریزاتور است و هر مشکل الزاماً به تعویض کامل دستگاه نیاز ندارد.

تعویض پلیت: صفحات دارای سوراخ، ترک یا خوردگی مؤثر بر جداره انتقال حرارت باید تعویض شوند. در صورت مشاهده چند صفحه آسیب‌دیده، بررسی سایر پلیت‌های همان بخش نیز ضروری است.

تعویض واشر: گسکت‌های سخت‌شده، تغییرشکل‌یافته یا آسیب‌دیده، آب‌بندی مناسبی ندارند. واشر جایگزین باید با مدل پلیت، دمای فرآیند، مواد شست‌وشو و شرایط تماس با مواد غذایی سازگار باشد.

تعویض مجموعه صفحات: در مبدل‌های دارای خوردگی گسترده یا خرابی تکراری، مقایسه هزینه بازسازی با قیمت مجموعه پلیت جدید، انتخاب اقتصادی‌تری را امکان‌پذیر می‌کند.

پس از هر تعمیر، بررسی آب‌بندی داخلی و خارجی اهمیت دارد. برطرف‌شدن نشتی ظاهری به‌تنهایی نشانه سلامت کامل مبدل نیست.

خدمات آرکا تجهیز صدر برای تعمیر مبدل پاستوریزاتور شیر

شرکت آرکا تجهیز صدر در مشهد، با تخصص در طراحی، تولید و تعمیر انواع مبدل حرارتی، خدمات مورد نیاز صنایع لبنی و خطوط پاستوریزاسیون شیر را در سراسر ایران ارائه می‌دهد. این مجموعه برای رفع مشکلاتی مانند نشتی داخلی، خرابی صفحات و فرسودگی واشر، خدمات تعمیر و تأمین پلیت مبدل حرارتی و واشر مبدل صفحه‌ای را متناسب با مدل و شرایط کاری دستگاه ارائه می‌کند. همچنین امکان ساخت مبدل پاستوریزاتور بر اساس ظرفیت خط تولید وجود دارد. برای انتخاب قطعات مناسب، بررسی مشخصات فنی دستگاه و نوع خرابی، مبنای ارائه مشاوره و برآورد هزینه تعمیر خواهد بود.

سوالات متداول