equipos para esterilización

8/18/2019 Equipos para Esterilización

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“EQUIPO PARA ESTERILIZACIÓN”

SUSANA MENESESGERMÁN RIVERA

PAOLA PABÓNANGELA TUMAL

Presentado a !ro"esorOSCAR ARANGO

S#!t$%o se%estre

PROGRAMA &E INGENIER'A AGROIN&USTRIAL(ACULTA& &E INGENIER'A AGROIN&USTRIAL

UNIVERSI&A& &E NARI)OSAN *UAN &E PASTO

SEPTIEMBRE &E +,,-Pro.esado / .onser0a.$1n de a$%entos


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En el procesado y conservación de los alimentos,existen mecanismos empleados para proteger a los alimentos contra losmicrobios y otros agentes responsables de su deterioro para permitir su futuroconsumo. Los alimentos en conserva deben mantener un aspecto, sabor y

textura apetitosos así como su valor nutritivo original.

Hay muchos agentes que pueden destruir las peculiaridades sanas de lacomida fresca. Los microorganismos, como las bacterias y los hongos,estropean los alimentos con rapidez. Las enzimas, que estn presentes entodos los alimentos frescos, son sustancias catalizadoras que favorecen ladegradación y los cambios químicos que afectan, en especial, la textura y elsabor. El oxígeno atmosf!rico puede reaccionar con componentes de losalimentos, que se pueden volver rancios o cambiar su color natural. "gualmenteda#inas resultan las plagas de insectos y roedores, que son responsables deenormes p!rdidas en las reservas de alimentos.

$o hay ning%n m!todo de conservación que ofrezca protección frente a todoslos riesgos posibles durante un periodo ilimitado de tiempo. Los alimentosenlatados y la congelación, son m!todos de conservación pero existen otrosm!todos tradicionales de conservación como el secado, la salazón y elahumado. La desecación por congelación o lio&lización es un m!todo msreciente. Entre las nuevas t!cnicas experimentales se encuentran el uso deantibióticos y la exposición de los alimentos a la radiación nuclear.

La esterilización es un proceso esencial para la conservación de alimentos, enel cual se deben alcanzar una disminución drstica de microorganismospatógenos y adems los que afecten a las características del producto. Ladesecación y la congelación eliminan muchas especies de bacterias, pero otrassimplemente permanecen en estado vegetativo. El calor seco o h%medoelimina todas las bacterias combinando adecuadamente factores como latemperatura a la que se someten y el tiempo de exposición. 'e puedeesterilizar por calor seco en estufas a ms de ()* + durante media hora, o porcalor h%medo en autoclaves a (-* + durante -* minutos y a presión superiora la atmosf!rica. La ebullición a (** + no elimina todos los g!rmenespatógenos entre los que no sólo estn incluidas las bacterias sino tambi!nvirus y levaduras/.

El proceso de envasado recibe a veces el nombre de esterilización porque eltratamiento por calor al que se somete a los alimentos elimina todos losmicroorganismos que pueden echarlos a perder, así como aquellos que puedenser per0udiciales para la salud como las bacterias patógenas y aquellas queproducen toxinas letales. La mayoría de las operaciones de envasado comercialse basan en el principio de que la destrucción de bacterias se decuplica porcada (* + de incremento en la temperatura. Los alimentos expuestos atemperaturas elevadas durante unos pocos minutos o segundos conservan unamayor parte de su sabor natural. En el proceso 1lash (2, un sistema continuo,los alimentos se esterilizan casi de forma instantnea en una cmara a presión


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para impedir que hiervan al ser introducidos en los recipientes. La elección delsistema de esterilización depende de las características del producto a tratar yde los ob0etivos respecto a la destrucción de los microorganismos. Esconveniente, emplear un tiempo de tratamiento corto que afecte lo menosposible a las características sensoriales del producto.

E23$!os

Los sistemas de tratamiento en autoclave pueden subdividirse de variasformas. La principal distinción se establece entre los sistemas de autoclavecontinuo, es decir aquellos en que los recipientes entran y salen del autoclavede forma continua, y sistemas discontinuos en los que el autoclave se llena deproducto, se cierra y posteriormente se inicia un ciclo de tratamiento. 3uedehacerse una posterior clasi&cación seg%n el medio calefactor que se utilice enel autoclave4 vapor, vapor5aire o agua. Existen autoclaves discontinuos condistintas con&guraciones para aplicaciones diversas incluyendo m!todosestticos, giratorios, calentados con vapor y calentados con agua con o sin

sobrepresión de aire. La sobrepresión de aire es necesaria para mantener laintegridad de los recipientes durante los ciclos de funcionamiento del autoclavecon recipientes de cristal y 6exibles.

S$ste%as d$s.ont$n3os

A3to.a0es .on 0a!or d$s.ont$n3os

'e disponen bien verticalmente 1igura (/ u horizontalmente 1igura -/ y seutilizan para productos enlatados que se colocan en cestas inmediatamentedespu!s de cerrar herm!ticamente la latas, que se introducen posteriormenteen el interior del cuerpo del autoclave.

El autoclave consta de una carcasa o cuerpo de metal resistente a la presión,provista de entradas para vapor, agua y aire y con bocas de salida para elescape de aire durante la puesta en funcionamiento del autoclave, y para sudrenado al &nal del ciclo. 7 un lado de la carcasa hay un cuadro deinstrumentos4 termómetro, sonda para registro de temperaturas y manómetro.3ara conseguir un movimiento adecuado del vapor alrededor de losinstrumentos, en particular de los sensores de temperatura, el cuadro deinstrumentos dispone de un suministro constante de vapor. En los autoclavesverticales la tapadera se encuentra engoznada en la parte superior yasegurada a la carcasa durante el tratamiento mediante varios tornillos. 8no

de los tornillos suele ser un tornillo de seguridad dise#ado para permitir elescape de cualquier exceso de presión que pudiera haberse de0ado en elinterior del autoclave al &nal del proceso cuando se suelta la tapadera. Losautoclaves con vapor de tipo horizontal presentan un dispositivo horizontalsimilar, con la diferencia de que la puerta se sit%a en el extremo de la mquina,dentro de esta clasi&cación se encuentra el autoclave 9rbitort, que se trata deun autoclave provisto de agitación mecnica del envase.


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El ciclo operativo de este tipo de autoclave consiste en la puesta en marcha delaparato hasta alcanzar una temperatura de unos (**+ , y posteriormente sede0a salir vapor del autoclave hacia la atmósfera de forma que se elimine todoel aire presente en el interior de la carcasa y entre las latas purgado/ antes deque &nalmente se alcance la presión y la temperatura de tratamiento. 7l &naldel periodo de tratamiento, se de0a salir el vapor y se introduce en el interiorde la carcasa una mezcla de agua refrigerante y de aire para enfriar las latas.La &nalidad del aire consiste en mantener la presión en el autoclave tras la

condensación del vapor residual despu!s de la introducción inicial de aguarefrigerante. 'i no se mantiene esta presión pueden deformarse los recipientescomo resultado de los desequilibrios de presión que se establecen entre lapresión interna de las latas y el autoclave. 'eg%n desciende la temperatura, lapresión del interior del autoclave puede ser controlada y reducidagradualmente hasta igualarla a la presión atmosf!rica y puede permitirse el6u0o de agua a trav!s del autoclave, refrigerando las latas hasta unatemperatura de :*+ antes de sacarlas del aparato. Las latas pueden serextraídas del autoclave a esta temperatura ya que así se favorece el secadorpido de la super&cie de las latas mediante evaporación reduciendo así elriesgo de alteración por fugas. ;esulta preferible pulverizar el agua o , comoalternativa, puede llenarse el autoclave con agua que se de0a en reposo

durante un tiempo su&ciente para que las latas se refrigeren hasta alcanzar latemperatura de descarga.

7mos sistemas son de funcionamiento esttico. Es posible acelerar la velocidadde penetración del calor mediante la agitación de las latas en el ambiente devapor mediante rotación sobre un e0e horizontal en el autoclave horizontal osobre un plano vertical en el autoclave vertical. Esto tiene la venta0a de reducirel tratamiento excesivo que podría originar el calentamiento por conducción en


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la super&cie del producto cuando se busca alcanzar la temperatura deseada detratamiento en el punto con un calentamiento ms lento.

7lgunos autoclaves calentados con vapor incorporan un ventilador para forzarla entrada de vapor en el autoclave y aumentar la velocidad de la transferencia

de calor desde el vapor a los recipientes. El sistema Lagarde 1igura


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calefactor usado en este tipo de autoclaves es una mezcla de vapor y aire enproporciones calculadas para alcanzar la temperatura necesaria en el vapor yla sobrepresión de aire para mantener la integridad del envase. 3ara asegurarla mezcla correcta del vapor y el aire, estos autoclaves estn provistos de unsistema de ventiladores para dispersar el vapor y el aire, eliminando así la

posibilidad de que se formen bolsas frías en la cmara de tratamiento.

Los recipientes son cargados en ca0ones o cestillas teniendo cuidado enasegurar un buen contacto entre el medio calefactor y el producto que va a seresterilizado. Estos sistemas funcionan por partidas, siendo necesario el llenadoy cerrado herm!tico de los recipientes que se colocan en las cestillas, queposteriormente son introducidas por un extremo del autoclave mediante unapuerta. 3osteriormente el autoclave es calentado hasta alcanzar latemperatura de tratamiento con la aplicación de una sobrepresión de airesu&ciente para mantener la integridad de los envases en la cmara delautoclave mientras se realiza su tratamiento. 8na vez transcurrido el tiempopreciso a la temperatura de tratamiento, se de0a salir el vapor y el autoclave se

refrigera mediante la inmersión en agua de los recipientes o pulverizandoagua. En todo momento es esencial el r!gimen adecuado de sobrepresión deaire en el interior del autoclave. 3osteriormente pueden sacarse del autoclavelos cestillos o ca0ones con el producto.

El control de este tipo de autoclaves puede ser difícil, particularmente alpretender asegurar una distribución adecuadamente uniforme de latemperatura en el ambiente de la cmara del autoclave cuando se efect%a lamezcla de vapor con aire comprimido frío. En este caso, a diferencia de lo queocurre en los autoclaves que funcionan con vapor saturado, la presencia deaire no debe permitir una reducción en la presión parcial del vapor y, porconsiguiente, en la temperatura del autoclave, sino solamente proporcionar lasobrepresión necesaria para asegurar la integridad del los envases. 'inembargo, el vapor y el aire deben encontrarse íntimamente mezclados demanera que en el interior del autoclave no se formen bolsas frías en la mezclavapor5aire con el consiguiente tratamiento incorrecto de las latas.

8n e0emplo de dicho procedimiento es el sistema de 'teristeam. El vapor esintroducido por la parte superior de este sistema de autoclave horizontal ymezclado con aire, siendo posteriormente dispersado hacia el interior delautoclave mediante el ventilador o los ventiladores centrífugos situados a unlado del autoclave. La presión excesiva de aire puede ser liberada a trav!s deun respiradero que es controlado mediante un sistema de control conmicroprocesador. La refrigeración se consigue mediante inyección de aguarefrigerante desde un reservorio o usando aire refrigerado. El agua refrigerantepuede ser reciclada.

A3to.a0es !ara trata%$ento .on a53a

Este sistema de autoclave ha experimentado un rpido crecimiento durante los%ltimos a#os. El primer autoclave importante que se usó este medio de


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calentamiento fue el utilizado para envases de cristal. 'e trataba de autoclavesestticos discontinuos en los que se introducían cestillos con envases decristal que eran sumergidos en agua caliente y posteriormente calentadoshasta alcanzar la temperatura de tratamiento mediante la inyección de vapordirecto en el autoclave. El agua era sometida a recirculación para evitar la

aparición de zonas calientes y frías. El agua experimentaba varios ciclos derecirculación por minuto en este tipo de autoclave para asegurar unadistribución uniforme de la temperatura. Las prcticas actuales con recipientessemi rígidos aplican t!cnicas tanto de inmersión en agua como de agua enforma de lluvia con o sin rotación. 3ara el tratamiento t!rmico de recipientessemi rígidos, es necesario la colocación de los envases en cestillos o ca0onesapropiados para el autoclave de forma que se produzca un 6u0o su&ciente deagua para calentar los productos hasta alcanzar las temperaturas deesterilización durante el ciclo de calentamiento.

Las t!cnica de agua en forma de lluvia, observadas en la 1igura :., requieren elempleo de un sistema externo de inyección de vapor o de un sistema

intercambiador de calor fuera del ambiente directo del autoclave. En este%ltimo caso, el agua fría que alimenta el sistema se combina con el mediocalefactor reciclado y se calienta hasta alcanzar la temperatura precisa antesde penetrar en la cmara de esterilización mediante un dispositivopulverizador. Los recipientes deben ser colocados para permitir un buencontacto entre el agua caliente calefactora y el producto utilizando barrasespaciadoras o placas de distribución. Es necesario que se logre una buenadistribución del agua ya que en caso contrario puede producirse estrati&cacióny determinados productos recibirn un tratamiento t!rmico incorrecto. Elcontrol de la temperatura es difícil en este sistema aunque la prctica mssegura consiste en basar el tratamiento t!rmico recibido por el producto en latemperatura a la salida del autoclave, es decir, en la temperatura medida en lalínea de retorno del agua hacia el intercambiador de calor. La velocidad de 6u0odel agua en estos sistemas es tan crítica como en los sistemas de inmersión deagua, ya que si es demasiado lenta o quedan bloqueados efectivamentealgunos de los canales entre los envases, puede observarse una distribucióninadecuada de la temperatura en el interior del autoclave que puede conducira un tratamiento de&ciente.

La velocidad del agua en estos autoclaves al pasar sobre los envases tiene unaimportancia vital ya que in6uir en la velocidad de transferencia de calor haciael producto como consecuencia de su in6uencia sobre el coe&ciente detransferencia de calor. Esto es improbable que suceda en los procesos enautoclaves con vapor saturado donde el coe&ciente de transferencia de calorpuede ser considerado como in&nito.


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A3to.a0es s$n .est$os

El sistema de autoclave sin cestillos, 1igura =/, puede describirse como unsistema semicontinuo, ya que los recipientes de un autoclave estn siendollenados y accionados en paralelo de forma continua. Las latas circulan sobreun transportador calentado en exceso hasta un recipiente del autoclave y sede0an caer en el interior de la cmara sobre un colchón de agua fría. 8na vezlleno el recipiente del autoclave, se purga el agua mediante introducción devapor que posteriormente se de0a salir durante un periodo predeterminado detiempo. El vapor penetra de nuevo en el autoclave y se de0a que aumente lapresión hasta alcanzar los niveles de tratamiento y se mantiene durante eltiempo preciso. 7l &nal del proceso, se usa agua y aire para enfriar las latas.uando se ha producido una refrigeración su&ciente, se llena el autoclave conagua y se abre la puerta de su parte inferior para que las latas caigan al canalde refrigeración. Los sistemas suelen disponer de cinco a seis recipientes paratratamiento. 8na de las principales venta0as de este sistema radica en laposibilidad de tratar grandes vol%menes de producto similares a los de lossistemas totalmente continuos aunque goza tambi!n de 6exibilidad en cuantoa selección del tipo de tratamiento como sucede en los sistemas por partidas.


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S$ste%a de a3to.a0e .ont$n3o

uando la fabricación de productos enlatados es muy abundante, el sistema deautoclave por partidas no resulta e&caz ba0o un punto de vista económico,razón por la cual se ha pasado a los sistemas de autoclave continuo.$ormalmente se utilizan dos tipos principales, llamados el autoclavehidrosttico y el sistema tambor y espiral o calentador5refrigerador. Existenotros sistemas como el autoclave Hydroloc>, adems de sistemassemicontinuos como el 8niversal.

S$ste%as de a3to.a0es 6$drost7t$.os


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Las latas preparadas son introducidas de forma continua en el autoclave sobrebarras portadoras 1igura )/. 3osteriormente las barras portadoras ascienden ydescienden a trav!s de columnas de agua hasta zonas de mayor presión antesde penetrar en la cmara de vapor, donde las latas son calentadas ymantenidas a la temperatura de tratamiento durante un periodo de tiempo

su&ciente para que el producto pase a ser comercialmente est!ril antes de salirde la cmara de vapor hacia las columnas refrigeradoras del autoclave. ?enuevo se hace uso de columnas hidrostticas para reducir gradualmente lapresión sobre el exterior de las latas hasta alcanzar la presión atmosf!rica. Las

latas son refrigeradas inicialmente mediante pulverización, despu!s sonenfriadas mediante inmersión antes de salir del autoclave para ser etiquetadasy envasadas. En el interior de un sistema de autoclave hidrosttico existe un

grado limitado de agitación para facilitar la transferencia de calor ya que laslatas cambian de dirección al pasar sobre la parte superior de las columnas yde manera similar en la base de las columnas.

La posición de cierre hidrulico en el interior de la cmara de vapor resultacritica y es controlada cuidadosamente ya que determina el punto en el que laslatas entran y salen de la zona del autoclave calentada mediante vapor, es


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decir, de la zona en que se produce la esterilización. 7l igual que en todos lostipos de autoclave la medición del tiempo y la temperatura es fundamentalpara determinar el tratamiento t!rmico recibido por las latas y por esta razóndebe ser controlada cuidadosamente la temperatura en la cmara de vapor.;esulta normal la existencia de varios termómetros montados a diferentes

niveles en la cmara de vapor y para realizar un control adicional de latemperatura en todas las restantes columnas del sistema. El tiempo detratamiento es regulado mediante el control de la velocidad de la cadena detransmisión sobre la que van montadas las barras portadoras. on el &n derealizar tratamientos de distinta intensidad, puede variarse la velocidad de lacadena de transmisión en estos autoclaves para regular así el tiempo depermanencia de las latas en el interior de la cmara de vapor.

Estos autoclaves pueden incluir tambi!n varios puntos de alimentación deforma que puedan recibirse al mismo tiempo latas procedentes de distintaslíneas de producción. ?e manera similar pueden incorporar varios puntos dedescarga.

Los autoclaves hidrostticos de construyen de muchos tama#os y aunque lossistemas suelen tener unos permite el tratamiento continuo de latas enun ambiente de vapor5aire de una forma similar que en el autoclave


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hidrosttico calentado por vapor, excepto por el hecho de que las latas sonintroducidas y extraídas del ambiente de vapor presurizado mediante unapuerta a presión 1igura 2/. Las latas son colocadas en una cadenatransportadora antes de atravesar la puerta a presión. La cadena atraviesa uncierre hidrulico para penetrar en el ambiente con vapor donde efect%a

m%ltiples pases a trav!s de la cmara por la que circula vapor5aire medianteventiladores para asegurar un tratamiento t!rmico adecuado. 3osteriormentela cadena es sumergida ba0o el cierre hidrulico para efectuar una refrigeraciónprevia antes de atravesar de nuevo la puerta a presión para experimentar unarefrigeración a presión atmosf!rica antes de la descarga del autoclave.

S$ste%as de a3to.a0e de ta%:or / es!$ra

Este segundo tipo de autoclave continuo di&ere del sistema hidrosttico en quepermite el tratamiento continuo de latas sometidas a cierta rotación que agitael contenido de las latas alcanzando así las venta0as de una transferencia decalor mas rpida. Este sistema aparece ilustrado en la 1igura A. ada cmaraesta conectada con la otra mediante un mecanismo de vlvula de transferenciaque puede incluir una puerta de presión. El primer recipiente del sistema seencuentra a presión atmosf!rica y sirve para el precalentamiento de las latas.En el segundo recipiente la presión es ms alta y es aquí donde tiene lugar eltratamiento t!rmico antes de que las latas pasen a los recipientes derefrigeración. En estos %ltimos desciende la temperatura aunque se mantieneuna sobrepresión en el aire adecuada para conservar la forma de las latasdurante la operación de refrigeración. El medio calefactor


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suele ser vapor aunque existen sistemas en los que se realiza la inmersión enagua caliente. uando las latas penetran en el sistema, son situados sobre untambor giratorio que gira con una velocidad de hasta ) revoluciones5minuto.'eg%n gira el tambor, las latas son conducidas a trav!s del autoclave medianteuna espiral unida al interior de la carcasa permitiendo así un movimientohelicoloidal con giro a trav!s de la carcasa autoclave. 3ara asegurar la

sincronización del movimiento de las carcasas, todas son accionadas por unmotor y unidas mediante engrana0es interconectados. Los envases da#adosdescompensan fcilmente el sistema, por lo que estas instalaciones suelen irprecedidas de un equipo para la inspección de las latas. En el caso de que unalata alterada provoque un atasco en el sistema, el sistema conductor llevaincorporado un pasador de cierre para evitar una avería en el sistema motor.Las latas no giran con una velocidad constante en todas las zonas de lacarcasa. 'eg%n puede apreciarse en la 1igura (*, las latas son transportadaspor el tambor durante el )*B aproximadamente de la rotación y solamentegiran en el interior del tambor cuando pasan por la parte inferior de la carcasa.3or consiguiente, el mximo bene&cio de la t!cnica de tratamiento giratoriosolamente se consigue en este


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S$ste%a de ;3


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Ester$$>ador Un$0ersa

Este sistema de autoclave 1igura (-/ permite la automatización deltratamiento t!rmico de recipientes, de cristal o de plstico, introducidos en

cestillos o ca0as. Los cestillos o ca0as llenos son transportados de formacontinua hacia la parte frontal de este sistema horizontal equipado con unapuerta a presión en cada &nal. El medio calefactor es agua que es calentadaexternamente en un intercambiador de calor. ada partida es admitida en elautoclave a trav!s de una doble puerta a presión y trasportada posteriormentemediante un tornillo de propulsión positiva a trav!s de las fases decalentamiento y de refrigeración con presión, antes de salir a trav!s de unapuerta doble a presión en el extremo opuesto del autoclave para unarefrigeración y drenado &nales antes de la descarga. El agua caliente incidesobre los recipientes desde la parte superior aunque existen de6ectores queaseguran la distribución tanto horizontal como vertical del agua calientealrededor de los envases que han de ser calentados. El agua retorna desde la

base del esterilizador hacia el intercambiador de calor.

Los diferentes tipos de autoclaves se pueden resumir en la siguiente tabla4


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A3to.a0e &$s.ont$n3oo .ont$n3o

Vert$.a 36or$>onta

Est7t$.o orotator$o

Va!or? a53a.a$ente?

a$re o 5asesde

.o%:3st$1nonvencional ? D5H E D579rbitort ? H ; D'teri6o ? H ;5E 7'teristeam ? H E D57Lagarde ? H E D'in cestillas ?5 D E DHydroloc> H ; D57'terilmatic H ; D57

1lash (2 H E DHidrosttico D E DHydro6o H E 78niversal H ; 7E>elund D E 7'teri6amme H ; F

A3to.a0e Ster$;o@4 es muy verstil. Es una versión nueva de los equipos deesterilización por inmersión en agua caliente. El calentamiento del agua seefect%a mediante un intercambiador de placas con vapor de agua, y no por

inyección de vapor, sistema tradicional. El agua se enfría durante la %ltimaetapa del proceso de esterilizaciónG basta con hacer circular agua derefrigeración en lugar de vapor de agua.


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A3to.a0e Ster$stea%

A3to.a0e La5arde


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A3to.a0e Ster$%at$. es un esterilizador continuo rotatorio constituido poral menos tres cilindros en serie, en los que se procede al tratamiento t!rmicodel envase y a su enfriamiento, tanto a presión como a presión atmosf!rica.uando la evacuación del aire se efect%a por envasado del producto frío, serequiere dos etapas previas de precalefacción, la primera a presión atmosf!ricay la segunda a presión. Las latas se sit%an sobre un rotor, que a su giro permitela circulación de las mismas.

A3to.a0e 8/dro;o@


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A3to.a0e Un$0ersa

BIBLIOGRA('A

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