Come le macchine per il lavaggio stampi e la sanificazione garantiscono sicurezza e qualità del prodotto finito
Nell’industria casearia la gestione della pulizia e dell’igiene degli stampi rappresenta uno degli aspetti più critici dell’intero processo produttivo per garantire la sicurezza alimentare e la qualità del prodotto finito
La progettazione di macchine per il lavaggio degli stampi nell’industria casearia è guidata da un insieme di fattori critici interconnessi che coinvolgono fluidodinamica, scienza dei materiali, termodinamica e chimica. L’obiettivo è realizzare un impianto di lavaggio equilibrato in cui tutti gli elementi costruttivi e operativi interagiscono per garantire una pulizia efficace, ripetibile e sostenibile dal punto di vista ambientale.
Ciò comporta una serie di criticità progettuali la cui ottimizzazione determina l’efficacia e la sostenibilità del sistema. Tali criticità devono essere superate attraverso una combinazione di ottimizzazione del processo, integrazione impiantistica e innovazione tecnologica e digitale.
Criticità
Le macchine per il lavaggio degli stampi si basano su:
✔ azione chimica (detergenti ecc.);
✔ azione meccanica (pressione e turbolenza dell’acqua);
✔ temperatura dei fluidi;
✔ e tempo di azione.
L’equilibrio tra questi fattori determina l’efficacia del processo di lavaggio e sanificazione. Esso deve essere modulato in funzione del tipo di stampi e sporco, e che può essere attuato con diverse soluzioni impiantistiche. Ai fini del lavaggio e della sanificazione degli stampi, uno degli aspetti più critici riguarda la loro composizione, geometria e conformazione, in particolare nel caso di stampi microforati in materiale plastico.
Gli stampi possono essere realizzati in diversi materiali. Si usano per esempio: polipropilene o polietilene ad alta densità, acciaio inox, alluminio o materiali compositi. Le microperforazioni degli stampi sono indispensabili per il drenaggio del siero durante la formatura della cagliata. Tuttavia, rappresentano anche le zone più difficili da pulire dove penetrano e si accumulano residui di caseina, grasso e sali minerali. L’impianto deve quindi essere progettato per garantire che i fluidi di lavaggio e sanificazione penetrino efficacemente in queste microstrutture.
Ciò richiede un controllo della velocità, della turbolenza, dell’angolo di impatto e della temperatura del fluido detergente e sanificante. Condizioni idrodinamiche (e termiche) insufficienti portano infatti al ristagno dei residui (in)organici e alla proliferazione di batteri e muffe. Per contro, condizioni troppo aggressive possono danneggiare gli stampi o aumentare inutilmente i consumi. Un ulteriore aspetto critico riguarda la movimentazione e il posizionamento degli stampi all’interno della macchina. Essendo oggetti discreti, il loro orientamento rispetto ai getti di lavaggio influisce in modo determinante sull’efficacia del processo. La progettazione di nastri trasportatori, supporti o telai della macchina di lavaggio deve quindi garantire una posizione stabile e ripetibile degli stampi per un’esposizione ottimale ai getti.
Macchine per lavaggio stampi: flessibili e con elevate prestazioni
Nei sistemi di lavaggio ad alta capacità, tutto ciò deve avvenire mantenendo una movimentazione fluida e costante, evitando inceppamenti o danneggiamenti meccanici. Infine, le macchine devono potersi adattare a variazioni dei volumi produttivi, delle diverse tipologie di stampi, e dei vari livelli e tipi di sporco secco o idratato. Non sempre un sistema progettato per condizioni ideali può risultare efficace in situazioni produttive reali. Per questo motivo, i criteri progettuali devono tradursi in configurazioni modulari e strategie di controllo adattive che consentano di mantenere elevate prestazioni e flessibilità in condizioni variabili senza dover effettuare cambi o regolazioni. Pertanto, la progettazione e la scelta di macchine automatizzate per il lavaggio e la sanificazione degli stampi costituisce una componente critica del processo caseario.
Principali caratteristiche delle macchine per lavaggio stampi
Le macchine per il lavaggio degli stampi si sono evolute nel tempo passando da soluzioni (semi)manuali o Cleaning-out-Place a sistemi a tunnel completamente automatizzati. Tali macchine possono soddisfare diverse capacità produttive con tunnel di medie dimensioni, stand-alone o in linea, per lavare e sanificare da qualche centinaio fino a migliaia di stampi per ora, in funzione anche della dimensione e geometria degli stampi.
Le macchine di lavaggio a cabina sono usate per produzioni medio-piccole o per attrezzature particolari. Prevedono il carico manuale o semiautomatico, cicli programmabili, e offrono maggiore flessibilità ma minor produttività.
Le lavatrici a tunnel sono le più diffuse nelle produzioni industriali ad alta capacità. Le loro principali caratteristiche sono: funzionamento continuo (in tunnel con più piste), alimentazione e trasporto automatici tramite nastri o catene, (dis)impilatore, nastri di accumulo.
La macchina è suddivisa in zone (prelavaggio, lavaggio, risciacquo, sanificazione) che impiegano fluidi, temperature e pressioni diversi. La progettazione deve garantire innanzitutto una corretta separazione tra le diverse fasi di lavaggio per evitare contaminazioni crociate. Inoltre, deve consentire al contempo il riutilizzo dell’acqua tra le vari fasi per migliorare l’efficienza complessiva. I sistemi di filtrazione sono integrati nei circuiti di ricircolo per rimuovere le particelle solide. Il dimensionamento di pompe, tubazioni e serbatoi deve assicurare portate e pressioni adeguate senza comportare sprechi energetici e idrici.
Nel caso degli stampi per formaggio, la difficoltà principale nel lavaggio è rappresentata dalla presenza di microforature e geometrie complesse. Esse tendono a trattenere residui difficili da rimuovere con semplici risciacqui. In generale, per il processo di lavaggio vengono utilizzati detergenti alcalini, detergenti acidi, surfattanti, chelanti e sanificanti. Tuttavia, è necessario considerare la loro compatibilità con i materiali degli stampi e con quelli della macchina. Questo, per evitare fenomeni di corrosione o degrado, ma anche fenomeni di carry over.
Inoltre, il tipo di lavaggio/sanificazione può variare le proprietà antiaderenti dello stampo. Tale aspetto è particolarmente importante nella formatura di formaggi molli. In generale, l’antiaderenza degli stampi in plastica migliora in presenza di una ultima fase di sanificazione con determinati prodotti acidi.
Il ciclo inizia con una fase di prelavaggio per la rimozione dei residui grossolani mediante acqua a bassa pressione, per evitare il sollevamento e la dispersione dello sporco. Seguono una o più fasi di lavaggio con soluzioni detergenti che hanno il compito di solubilizzare le sostanze organiche, in particolare proteine e grassi che costituiscono la maggior parte dello sporco presente sugli stampi, e di rimuovere incrostazioni minerali.
Risciacqui intermedi, uno finale e una fase di sanificazione, che può essere eseguita per circolazione di vapore o acqua calda (>85 °C) o tramite disinfettanti specifici, concludono la fase di lavaggio. L’asciugatura avviene per centrifugazione (spin drying) o soffiatura automatica. Alcune attrezzature, come stampi di grandi dimensioni per formaggi duri o formatrici a rullo utilizzate per la mozzarella, richiedono oltre al trattamento in tunnel un periodico lavaggio per ammollo con turbolenza d’aria.
L’igiene parte dalla progettazione delle macchine per lavaggio stampi
La progettazione delle macchine per il lavaggio e la sanificazione richiede una particolare attenzione alla scelta dei materiali e alla configurazione dei componenti. Dal punto di vista igienico-sanitario, le macchine devono avere struttura, saldature, fissaggi e componenti interni progettati per il lavaggio, semplice e veloce, della macchina e la sua igienizzazione.
Le normative europee, in particolare il regolamento CE 852/2004 (e s.m.i.), insieme alle linee guida dell’EHEDG, forniscono indicazioni precise su questi aspetti, imponendo standard da rispettare in fase di progettazione e di esercizio. L’acciaio inox (AISI 304 o AISI 316) è il materiale di riferimento per la realizzazione di macchine di lavaggio grazie alla resistenza alla corrosione e alla facilità di pulizia e sanificazione. I materiali plastici devono essere adatti ad ambienti corrosivi e resistenti alle sollecitazioni meccaniche.
Gli ugelli di spruzzo rappresentano uno degli elementi più critici delle lavatrici, poiché devono garantire una distribuzione uniforme dei fluidi, alta turbolenza e sufficiente energia meccanica per penetrare anche nei microfori degli stampi. Orientamento, geometria, distanza reciproca, pressione di esercizio e portata degli ugelli sono parametri che vengono ottimizzati in fase di progettazione. Ciò permette di massimizzare l’efficacia del lavaggio e garantire una copertura completa delle superfici. Di fatto, una progettazione non adeguata del sistema di spruzzo è tra le cause più frequenti di inefficienza nel lavaggio e nella sanificazione.
Le pompe di lavaggio, di diversa potenza, garantiscono la pressione necessaria per l’azione meccanica. Possono essere di tipo centrifugo, con tenute per resistere a detergenti e disinfettanti. Sono dotate di filtri (autopulenti) in ingresso alla pompa stessa. Una criticità fondamentale è la definizione del compromesso tra azione meccanica e conservazione del materiale costruttivo degli stampi. Molti sono realizzati in polimeri plastici che offrono buona resistenza, ma non sono esenti da stress meccanici, cicli termici e aggressioni chimiche.
Infine, gli impianti a tunnel sono dotati di:
-sistema di dosaggio del detergente e mantenimento della sua concentrazione durante il ciclo di lavaggio,
-serbatoi per il recupero e il ricircolo delle soluzioni,
-e circuito CIP integrato.
Il controllo della concentrazione chimica avviene tramite sensori di conducibilità, mentre la temperatura è regolata con scambiatori di calore e/o resistenze elettriche.
