Sterilisasi suhu ultra tinggi dan pasteurisasi adalah proses sterilisasi yang umum digunakan dalam produk susu. Susu steril UHT disukai oleh banyak konsumen dan produsen di seluruh dunia karena umur simpannya panjang, tidak perlu didinginkan, dan tetap mempertahankan nutrisi dengan baik. Pada pertengahan hingga akhir abad ke-20, teknologi pengisian aseptik mulai dikomersialkan, dan secara luas diterapkan serta dipromosikan dalam pengemasan aseptik produk susu cair dan minuman jus cair. Peralatan tangki aseptik, sebagai tangki penyimpanan sementara untuk produk cair steril, banyak digunakan dalam lini pengisian aseptik karena karakteristiknya yang memperpanjang waktu produksi berkelanjutan mesin pengisi, menghindari pemanasan sirkulasi susu mentah, dan menstabilkan tekanan pengisian. Terutama saat memproduksi produk dengan partikel buah, tangki aseptik harus digunakan. Artikel ini mengambil kaleng aseptik sebagai contoh untuk memperkenalkan struktur dan penggunaannya, serta merangkum keunggulan penerapan dan titik kontrol kualitasnya dalam pengolahan susu.

Pengenalan kaleng steril
Peralatan tangki steril dapat digunakan sebagai tangki penyimpanan untuk produk cair steril, terhubung dengan peralatan sterilisasi dan pengisian produk (Gambar 1), serta digunakan untuk penyimpanan antara produk susu yang diproses UHT. Peralatan ini merupakan salah satu peralatan kunci dalam lini produksi pengisian steril. Bahkan jika salah satu mesin menjalani perawatan terjadwal atau pembersihan, produksi tetap dapat dilanjutkan dengan pihak lainnya.

Munculnya kaleng steril telah berperan baik dalam mendorong perkembangan teknologi pengisian steril. Untuk memastikan integritas kondisi aseptik produk selama penyimpanan, diterapkan persyaratan ketat pada kinerja aseptik peralatan. Beberapa peralatan memiliki masalah seperti waktu aseptik yang singkat, kinerja aseptik yang tidak stabil, tingkat otomatisasi yang rendah, dan hasil produksi yang rendah.

2.1 Konstruksi Tangki Aseptik
Tangki steril terutama terdiri dari tiga bagian: badan tangki, kelompok katup, dan kabinet kontrol. Gambar 2 menunjukkan gambaran umum kaleng steril dan peralatan yang digunakan untuk pengolahan produk. Tangki steril mengadopsi desain modular, terutama mencakup 7 modul berikut.
(1) Kaleng steril. Menyimpan produk dalam keadaan steril. Sensor penimbangan akan menimbang badan tangki, sensor level atas mengontrol katup masuk untuk mencegah luapan, sensor level bawah mengukur apakah masih ada cairan di dalam tangki steril, dan perangkat pengaduk di bagian atas tangki memastikan produk tetap dalam keadaan mengalir untuk mencegah pengendapan.
(2) Masukan produk. Perangkat ini mengontrol produk dari sterilisator ke tangki steril, yang dikendalikan oleh beberapa katup pneumatik dan dilindungi dari kontaminasi oleh penghalang uap. Saat level cairan di dalam tangki mencapai 1 L, produk hilir dapat diisi dan diangkut untuk produksi; Saat level cairan di dalam tangki mencapai level tinggi, susu steril UHT berhenti dialirkan ke tangki.
(3) Masukan air pendingin. Setelah sterilisasi, suhu badan tangki diturunkan dengan mengisi lapisan intermedia pendingin dengan air pendingin, lalu dibuang. Jumlah air pendingin yang digunakan adalah 800 L/kali, dan setiap proses pendinginan memerlukan 2 kali pengisian dan pembuangan.
(4) Masukan uap dan CIP. Uap memastikan pasokan uap selama proses sterilisasi, digunakan untuk sterilisasi berbagai pipa dan tangki, serta pasokan penghalang uap selama proses produksi; masukan CIP memastikan pasokan larutan CIP selama proses CIP.
(5) Keluaran uap dan CIP. Uap akan dikeluarkan dalam mode sterilisasi dan CIP akan dikeluarkan dalam mode pembersihan.
(6) Keluaran produk. Bagian ini memastikan produk keluar dari badan tangki ke mesin pengisian, dan terdapat sensor suhu di saluran keluar bawah tangki untuk mendeteksi suhu produk; untuk memastikan pasokan ke mesin pengisian tetap stabil, tekanan di bagian bawah tangki dijaga konstan, dikendalikan oleh sensor tekanan di bagian bawah tangki dan kelompok katup kontrol udara steril.
(7) Masukan udara steril. Digunakan untuk memasok dan mengeluarkan udara steril, terdapat sensor tekanan di bagian atas tangki yang mendeteksi tekanan udara steril di bagian atas.
2.2 Docking sinyal tangki steril
(1) Sinyal dari mesin sterilisasi dan tangki steril. CIP (pembersihan di tempat); PAM (sinyal produk); PDS (sinyal pengisian); RFP (sinyal permintaan produksi); RFW (sinyal permintaan suplai air); SPS (sinyal penghentian produksi); SST (sterilisasi mesin sterilisasi); WAM (sinyal suplai air); CSB (penghalang uap bersih); RSB (penghalang uap pembilasan).

(2) Sinyal tangki steril dan mesin pengisian. CIP (pembersihan di tempat); FST (sterilisasi mesin pengisian); PAM (sinyal produk); PFM (sinyal produksi pengisian); RFP (sinyal permintaan produksi); RFW (sinyal permintaan suplai air); TST (sterilisasi tangki steril); WAM (sinyal suplai air).

3. Penggunaan tangki steril
3.1 Mode sterilisasi
Seluruh sirkuit produk diisi dengan uap, dan peralatan serta pipa produk yang terhubung dipanaskan dan disterilkan oleh uap jenuh, termasuk filter udara steril. Suhu mencapai 140 ℃ dan dipertahankan selama 1200 s. Sensor suhu pada saluran keluar bawah tangki akan mengukur dan memantau suhu sterilisasi. Setelah program sterilisasi dimulai, sistem secara otomatis melakukan langkah-langkah berikut: pemanasan awal, penekanan tekanan, pembuangan udara steril, pengaturan waktu sterilisasi, pendinginan udara steril ke dalam tangki, pendinginan air ke lapisan antar, dan pemilihan manual program pembilasan air steril untuk mendinginkan tangki dan mengosongkan air steril. Setelah mode sterilisasi selesai, mesin akan menjadi steril dan siap untuk produksi.
3.2 Mode produksi
Tangki steril menerima sinyal PAM dari UHT, membuka katup pemasukan produk, dan produk mengalir dari UHT ke tangki steril terpandu. Setelah mesin pengisian mengirim sinyal permintaan produk, buka katup suplai produk, dan produk akan diangkut ke katup input produk pada mesin pengisian. Terdapat pipa balik dari saluran produk hilir mesin pengisian ke tangki steril, dan kelompok katup di ujung pipa ini dilindungi dari kontaminasi oleh penghalang uap.
3.3 Mode pembilasan steril
Setelah memproduksi satu jenis produk, sebelum beralih ke jenis lainnya, seluruh peralatan akan dibilas dengan air steril yang disuplai oleh UHT untuk menghilangkan sisa produk, dan air steril juga dapat dialirkan ke mesin pengisian untuk pembilasan steril. Saat mesin pengisian mengirim sinyal RFW, tangki steril akan meminta air steril dari mesin sterilisasi; ketika tingkat cairan di tangki mencapai level pembilasan steril, sinyal WAM akan dikirim ke mesin pengisian.
3.4 Mode CIP
Bahan pembersih alkali dan asam dimasukkan ke dalam peralatan melalui jalur CIP, dan seluruh sirkuit dibersihkan dalam siklus tertutup sesuai proses CIP. Pengaturan waktu hanya dimulai setelah suhu dan konduktivitas yang ditetapkan tercapai. Sirkuit pembersihan mencakup dua jalur: badan tangki dan pipa produk dari katup pemasukan. Larutan pembersih CIP masuk ke tangki dari bola semprot atas untuk membersihkan dinding bagian dalam dan pipa suplai tangki. Setelah program CIP dimulai, sistem secara otomatis melakukan langkah-langkah berikut: pembuangan, penekanan tekanan, pembilasan awal, pencucian alkali, pembuangan, pembilasan air, pencucian asam, pembuangan, pembilasan air akhir, pembuangan, dan pelepasan tekanan pembuangan.
3.5 mode siaga
Peralatan berada dalam keadaan terbuka, sudah dikuras dan dibersihkan, serta tidak ada program aktivasi. Mode sterilisasi harus diaktifkan sebelum produksi dapat dimulai.
Karakteristik aplikasi 4 tangki steril dalam pengolahan susu
4.1 Memungkinkan mesin pengisian berproduksi terus-menerus dalam waktu lama
Dalam seluruh proses produksi susu sterilisasi UHT, peralatan sterilisasi UHT sering menjadi faktor utama yang membatasi kapasitas produksi berkelanjutan. Jika dilengkapi dengan peralatan tangki steril, ketika peralatan UHT hulu perlu melakukan pembersihan CIP selama periode produksi tertentu, produk sudah disimpan di dalam tangki steril, dan peralatan mesin pengisian hilir dapat terus mengisi. Saat UHT disterilkan setelah pembersihan CIP, produk steril dapat dipindahkan ke tangki steril, dan mesin pengisian dapat terus berproduksi, sehingga meningkatkan waktu produksi berkelanjutan, mengurangi biaya pembersihan, dan meningkatkan output.
4.2 Kandungan furfural rendah selama produksi susu netral seperti susu murni
Furosin dalam produk susu merupakan salah satu produk seri yang dihasilkan oleh reaksi Maillard antara protein dan laktosa pada kondisi suhu tinggi. Semakin rendah kandungan furosin, semakin baik kualitas gizi produk susu. Pada tahun 1992, negara-negara Uni Eropa menjadikan furosin sebagai indikator penting untuk menilai kualitas produk susu. Pada tahun 2004, Organisasi Internasional untuk Standardisasi (ISO) menerbitkan ISO 18329-2004 untuk mendeteksi kandungan furosin dalam produk susu dengan kromatografi cair kinerja tinggi, serta menentukan ada tidaknya susu rekonstitusi dengan mendeteksi kandungan furosin dalam produk susu. Pada tahun 2005, Kementerian Pertanian lama merumuskan "Identifikasi Susu Rekonstitusi dalam Susu Pasteurisasi dan Susu Steril UHT" (NY/T 939-2005), dan pada tahun 2016, versi revisi dari "Identifikasi Susu Rekonstitusi dalam Susu Pasteurisasi dan Susu Steril UHT" (NY/T 939-2016) juga memasukkan furfural sebagai indikator penting untuk mendeteksi susu rekonstitusi, yang menetapkan bahwa setiap 100 g protein dalam susu steril UHT mengandung lebih dari 190 mg furfural, atau ketika rasio kandungan laktulosa (mg·L-1) terhadap kandungan furosin (mg protein/100g) kurang dari 2 ketika kandungan furosin susu steril UHT adalah 140–190 mg per 100 g protein, maka dinyatakan mengandung susu rekonstitusi.
Dalam proses pengisian sambungan langsung hilir UHT untuk menghasilkan susu murni dan susu netral lainnya, jika mesin pengisian hilir mengalami gangguan dan berhenti, susu akan mengalir kembali ke sistem UHT untuk dipanaskan secara sirkulasi. Ketika waktu pemanasan sirkulasi melebihi batas tertentu, seiring dengan semakin dalamnya reaksi Maillard, warna dan cita rasa produk akan berubah secara signifikan. Jika peralatan tangki steril dipasang di hilir UHT, situasi ini dapat sangat dihindari, karena baik mesin pengisian sedang berproduksi maupun mengalami gangguan, produk selalu dipindahkan ke tangki steril dan tidak akan kembali ke sistem UHT untuk dipanaskan berulang kali. Oleh karena itu, saat menggunakan tangki steril, kandungan asam furat dalam produk umumnya lebih rendah daripada produk tanpa tangki steril.
4.3 Tanpa kehilangan susu kembali
Ketika susu tidak dapat diisi untuk waktu yang lama, susu akan mengalami beberapa siklus pemanasan, yang menyebabkan perubahan signifikan pada warna dan cita rasa produk. Langkah industri biasanya adalah mengosongkan susu selama siklus pemanasan ini dan mengalirkan kembali susu segar ke sistem UHT, yang dapat mengakibatkan kehilangan susu hingga beberapa ratus kilogram. Jika peralatan tangki steril dipasang di hilir UHT, situasi ini dapat dihindari dan kehilangan susu mentah dapat dikurangi.
4.4 Dapat menghasilkan produk dengan butiran buah
Menambahkan butiran buah ke dalam produk susu menggabungkan buah yang kaya vitamin dan susu, sehingga dapat mencapai keseimbangan gizi, meningkatkan nilai tambah, dan pengalaman pelanggan produk susu. Oleh karena itu, produk susu UHT dengan butiran buah merupakan salah satu produk yang diteliti dan dikembangkan oleh banyak perusahaan susu dalam beberapa tahun terakhir, tetapi juga menghadapi masalah seperti butiran buah yang tidak merata dan mudah pecah. Saat ini, ada dua proses produksi yang memungkinkan untuk menambahkan produk susu berbutiran buah: proses pra-pencampuran dan proses penambahan setelah sterilisasi. Kedua proses ini memerlukan penggunaan tangki steril untuk menyimpan sementara produk yang telah disterilkan. Perangkat pengaduk di bagian atas tangki steril memastikan produk berada dalam keadaan mengalir untuk mencegah penumpukan partikel buah, sehingga partikel buah menjadi tidak merata.
4.5 Tidak perlu perawatan rutin yang sering
Dibandingkan dengan mesin pengisian dan peralatan UHT, tangki steril hampir tidak memiliki bagian yang bergerak atau aus selain bilah pengaduk, sehingga biasanya hanya perlu mengganti secara berkala cincin penyegel katup pipa, dll., tanpa memerlukan rencana perawatan berkala berskala besar.
4.6 Tingkat otomatisasi tinggi
Kecuali perlunya membongkar sambungan siku saat beralih antara mode produksi dan mode pembersihan, operator terutama menyelesaikan operasi melalui panel kontrol manusia-mesin. Setelah memilih mode operasi yang diperlukan, semua langkah program akan dijalankan secara otomatis, dengan intervensi manual yang minimal.
Pengendalian kualitas 5 tangki steril dalam pengolahan susu
5.1 Uap harus bersih
Karena penggunaan uap dalam jumlah besar selama proses sterilisasi untuk mensterilkan badan tangki, serta perlunya menyediakan uap untuk mempertahankan penghalang uap selama proses produksi, kontak langsung antara uap dan produk atau permukaannya harus dipastikan agar uap memenuhi standar food grade. Selain memasang filter uap, juga dapat dipertimbangkan penggunaan perangkat generator uap bersih untuk memastikan kebersihan uap.
5.2 Penggantian cincin penyegel poros dayung pengaduk
Selama proses produksi, uap bersuhu tinggi terus-menerus disuntikkan ke segel mekanis poros dayung pengaduk untuk mencegah kontaminasi produk melalui poros pengaduk. Namun, komponen penyegel poros pengaduk sering rentan menua pada suhu tinggi, sehingga menimbulkan risiko kontaminasi produk di dalam tangki.
5.3 Penggantian saringan filter udara steril
Udara steril adalah udara bertekanan yang telah didehidrasi dan dihilangkan lemaknya, melalui dua saringan filter udara steril tingkat 0,01 μm dan katup pengatur tekanan, serta filter udara steril harus disterilkan dengan uap sebelum produksi dimulai. Untuk memastikan efek penyaringan, penggantian secara berkala diperlukan. Disarankan untuk menggunakannya sebanyak 100 kali dalam kondisi sterilisasi 140 ℃ dan 30 menit.
5.4 Memastikan efek pembersihan CIP yang baik
Pembersihan CIP harus membersihkan tangki dan pipa secara menyeluruh, dan prosedur pembersihan yang wajar harus diterapkan. Pada saat yang sama, konsentrasi bahan pembersih, suhu, waktu, laju aliran, dan parameter lainnya harus digunakan secara tepat untuk memastikan efek pembersihan, terutama ketika tidak ada sudut mati pada bilah pengaduk.
5.5 Tekanan udara steril
Selama proses produksi, udara steril di bagian atas tangki perlu mempertahankan tekanan positif tertentu untuk mencegah produk terkontaminasi oleh udara luar. Jika tekanan udara steril di bagian atas tangki lebih rendah dari batas aman, hal ini dapat menimbulkan risiko kontaminasi produk di dalam tangki.
5.6 Lain-lain

Tangki steril berada di proses steril hilir UHT, dan menjaga sterilitas tangki steril sangat penting. Selain itu, perlu dipertimbangkan berbagai faktor seperti sterilisasi peralatan, suhu penghalang uap, kebocoran grup katup pipa, waktu penyimpanan, dan sebagainya. Diperlukan evaluasi terhadap risiko masing-masing serta penyusunan tindakan pengendalian yang sesuai untuk memastikan sterilitas produk.

6 Kesimpulan

Dalam beberapa tahun terakhir, seiring pesatnya perkembangan industri susu dan minuman, teknologi pengisian aseptik semakin matang, dan penggunaan tangki aseptik semakin meluas. Saat ini, permintaan peralatan tangki aseptik di pasar Tiongkok sangat besar, dan sejumlah produsen peralatan dalam negeri juga sedang mengembangkan tangki aseptik. Namun, masih terdapat kesenjangan tertentu dalam kinerja aseptik dan tingkat otomasi tangki aseptik dalam negeri dibandingkan dengan tangki aseptik impor. Perusahaan susu sebaiknya memilih perlengkapan kaleng aseptik secara selektif berdasarkan karakteristik produk, teknologi pengolahan, dan tata letak lini produksi mereka sendiri, serta menyusun langkah-langkah pengendalian mutu yang wajar untuk memastikan kondisi aseptik produk, sehingga mencapai tujuan memperpanjang waktu produksi berkelanjutan.

Kami mengkhususkan diri dalam desain rekayasa turnkey dan manufaktur lini produksi susu, dan klien kami telah meraih sukses di berbagai negara di seluruh dunia. Hubungi kami sekarang untuk mendapatkan rencana desain dan penawaran terbaru untuk lini pengolahan susu!