Fluidtechnik Best Practice für Hygiene in Fluidsystemen

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Eine hygienische, wirtschaftliche Lebensmittel- und Getränkeproduktion ist das Ergebnis vieler Entscheidungen – vom Anlagendesign bis zum Betrieb. Experten von Parker haben für FoodTec Insider ihre Best Practice zusammengefasst.  

In der Lebensmittel- und Getränkeherstellung muss jedes System, das Fluide transportiert, steuert oder verarbeitet, die Produktqualität schützen und gleichzeitig die eigene Langlebigkeit gewährleisten. Um beide Ziele zu erreichen, werden die Systeme auf Widerstandsfähigkeit gegen Verunreinigungen, einfache Reinigung und zuverlässige Wartung ausgelegt. Die tatsächliche Hygiene hängt jedoch von mehr als der Auswahl der Komponenten ab. 

Hygiene in der Lebensmittelproduktion

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Hygiene in der Produktion ist das Ergebnis vieler Entscheidungen, die in verschiedenen Phasen getroffen wurden, vom Systemdesign und der Materialauswahl bis hin zur Fertigung, Qualitätskontrolle und Aufrechterhaltung des Betriebs. Bei Parker gilt Hygienedesign deshalb als systemweite Disziplin, wobei die Komponentenspezifikation den letzten Schritt in einem viel umfassenderen Prozess darstellt.

Hygiene und Zuverlässigkeit: Die wichtigsten Faktoren im Überblick

Konstante Leistung bei variablen Temperaturen und Drücken erfordert: 

• Komponenten und Materialien mit hoher Integrität,
• Einhaltung von strengen Standards für die Lebensmittelsicherheit,
• Präzisionsfertigung zur Beseitigung von Spalten, in denen Mikroorganismen wachsen können,
• robuste Lieferketten, die Zuverlässigkeit über einen langen Zeitraum sicherstellen.

Durch die Kombination dieser Grundsätze erreichen Lebensmittel- und Getränkehersteller selbst in schwierigen Umgebungen hohe Hygienestandards und gleichzeitig niedrige Ausfallzeiten.

Best Practices für die Implementierung und Auswahl

Hygiene beginnt mit der Umgebung; deshalb gilt es zunächst, alle Betriebsphasen zu analysieren, von den geförderten Fluidtypen bis hin zu den Reinigungsphasen zwischen den Produktionsläufen. Auf dieser Basis lassen sich erste Entscheidungen hinsichtlich der Materialauswahl mit Sicherheit treffen. Dabei werden chemische Beständigkeit, mechanische Festigkeit und Konformitätsanforderungen gegeneinander abgewogen, damit jede Komponente ihre Aufgabe optimal erfüllen kann.

Faktor 1: Komponenten auf die Anwendung abstimmen

Es gibt mehrere Faktoren, die bestimmen, ob Komponenten bei Druck- und Temperaturänderungen die Integrität der Anlage aufrechterhalten. Diese Eigenschaften werden durch Dauertests sichergestellt: Ausgewählte Verschraubungen haben bis zu 240 Millionen Druckzyklen ohne Ausfälle bestanden.

Faktor 2: Hygiene und Geschäftsinteressen in Einklang bringen

Nicht jeder Bereich erfordert das gleiche Maß an Hygienedesign. Es gilt, das richtige Produkt am richtigen Ort einzusetzen: Edelstahlarmaturen und spezielle Polymerdichtungen für Bereiche, die direkt mit Lebensmitteln in Kontakt kommen, und handelsübliche Industriematerialien in den nicht mit Lebensmitteln in Berührung kommenden Teilen der Anlage. Mit diesem Ansatz wird die Konformität erreicht, während die Kosteneffizienz gewahrt bleibt.

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Faktor 3: Ausfallzeiten minimieren durch zuverlässigen Betrieb

Der Unterschied zwischen einer geeigneten und einer optimalen Komponente kann bestimmen, ob ein Fluidsystem über Jahre hinweg zuverlässig arbeitet – oder ob es regelmäßig zu ungeplanten Stillstandzeiten wegen Wartungsarbeiten führt. Parker empfiehlt eine Kombination aus Anwendungsanalysen, Präzisionstests und Feedback aus der Praxis, um zu gewährleisten, dass jede Komponente den richtigen Hygiene- und Haltbarkeitsstandard erfüllt und somit im Einklang mit dem Gesamtsystem steht.

Materialauswahl und Designlösungen

In Fluidsystemen sind die meisten hygienischen Verschraubungen und Schläuche so konzipiert, dass Flüssigkeiten restlos ablaufen und sich keine Verunreinigungen sammeln. Die Zulieferer und Anwender setzen meist auf eine Kombination aus glatt gefertigten Oberflächen, präzisen Verbindungen, die sich nahtlos ineinanderfügen lassen, und einer speziellen Materialauswahl. 

Die Verschraubungen und Dichtungen werden so geformt, dass sie Materialablagerungen minimieren und den ungehinderten Zugang von Reinigungsflüssigkeiten ermöglichen, sodass der Fluid-Durchfluss ohne Staubereiche aufrechterhalten wird. Glatte Außenprofile unterstützen die Reinigungsfähigkeit in Spritzbereichen, in denen Inhaltsstoffe oder Reinigungsmittel mit in der Nähe befindlichen Geräten in Kontakt kommen können. Wie das aussehen kann, zeigen die folgenden Beispiele:

• Die Edelstahl-Schnellsteckarmaturen LF3800 (von Parker) verfügen über Außenkonturen, die die Ansammlung von Rückständen beim Spülen verhindern – und so schnellere und effektivere Reinigungszyklen unterstützen. 
• Elastomerdichtungen, beispielsweise aus EPDM- oder FKM-Dichtungsmaterial gefertigt, erfüllen und übertreffen amerikanische und europäische Normen für den Kontakt mit Lebensmitteln. Sie sind gegen Verformung und Verschleiß auch bei konstanter Beanspruchung durch Temperaturwechsel und chemischer Exposition beständig. Sie müssen nicht nur mit den Lebensmittel- und Getränkemedien kompatibel, sondern auch gegen die im Prozess verwendeten Reinigungsmittel beständig sein. Das oberste Ziel ist, dass keine Substanzen aus den Dichtungen in die Lebensmittel migrieren. Für Anwendungen, die über das Leistungsspektrum von Elastomeren hinausgehen, eignen sich unter anderem Dichtungslösungen aus PTFE.
• Eine nicht poröse Innenfläche wie bei der Pure-Schlauchreihe von Parker ermöglicht minimale Leckagen für schnellere Clean-in-Place-Vorgänge (CIP). Tests haben gezeigt, dass Leckagewerte eine Million Mal niedriger als die gesetzlich vorgeschriebenen Mindestwerte sind. 
• Ein passender Werkstoff für den Kontakt mit Lebensmitteln und Spritzbereiche ist Edelstahl 316L, wobei die Oberflächen für minimale Rauheit optimiert werden, um das Risiko von Materialrückständen zu reduzieren. 

Diese Verfahren gewährleisten, dass die Fluidströme einer Ansammlung von Verunreinigungen im Normalbetrieb und bei der Reinigung standhalten. 

Was macht Maschinen langlebig und wartungsarm?

Hygienegerechtes Design bedeutet auch, auf Haltbarkeit zu achten: Reinigungschemikalien, hohe Temperaturen und mechanischer Verschleiß führen zu Belastungen, die im Laufe der Zeit die Dichtungsleistung beeinträchtigen oder die Materialeigenschaften verändern können. Durch die Validierung der Materialien unter spezifischen Betriebsbedingungen lassen sich die für die jeweilige Kombination aus Reinigungsmedien und Verfahren optimal geeigneten Polymere und Metalle auswählen.

Umfangreiche Langzeittests sind unerlässlich. Zulieferer führen teils Millionen von Druckzyklen durch, um die mechanische Integrität zu bestätigen. Studien zum Wachstum von Bakterien, die die Verschraubungen verschiedener Hersteller vergleichen, haben Unterschiede in der Rückhaltung und Reinigungsfähigkeit ergeben, was für einen messbaren Hygienevorteil sorgt. 

Konformität, Rückverfolgbarkeit und Prüfungen vor Ort

Da es bei der Hygiene auf kleine Unterschiede ankommt, kann es sich lohnen, einen Zulieferer auszuwählen, der beispielsweise bei Ventilen eine 100-prozentige Funktionsprüfung durchführt, die Dichtheitsprüfungen und Maßkontrollen umfasst. Die Bauteile weichen dann nur minimal voneinander ab, sodass jede neue Komponente mit der ersetzten identisch ist. 

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Ebenfalls ein Vorteil ist Rückverfolgbarkeit, denn damit wird diese Sicherheit auf Vertriebskanäle ausgeweitet: Jedes Ventil ist mit Modell und Fertigungsdatum gekennzeichnet, und jede Lieferung ist mit weiteren Datenaufzeichnungen und Lieferantenchargen verknüpft. Dies ermöglicht eine schnelle Identifizierung und Eindämmung der betroffenen Komponenten, wenn ein Problem auftritt, und beugt umfassenderen Störungen vor. 

In Kombination mit geplanten Lieferantenaudits und Teileprüfungen bei Lieferung schließen diese Verfahren zur Rückverfolgbarkeit den Kreis zwischen Konstruktion, Produktion und realer Leistung in der Praxis.

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Fazit: Durchdachtes Design sorgt für Hygiene

Eine langfristige Hygienekontrolle erfordert eine disziplinierte Konstruktion auf allen Ebenen:

• Materialien, die nach Festigkeit und Integrität ausgewählt wurden,
• Geometrien, die auf vollständige Reinigungsfähigkeit ausgelegt sind
• rückverfolgbare Verteilung, die die Qualität von der Produktion bis zum Einsatzort gewährleistet.

Werden all diese Prinzipien mit einem systemorientierten Denken verbunden, führt dies zu Fluidsystemen, welche für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ein hohes Maß an Hygiene, Sicherheit, Konformität und Lebensdauer gewährleisten. Hygiene ist keine Nebensache, sondern das Ergebnis einer bewussten Konzeption. (dm)