Themen Lebensmittel und Getränke und FAQ | CIP BPRV | Hygienevorschriften | Druckreduzierung | Direktsaft
Diese Seite behandelt typische Themen und FAQ der Lebensmittel- und Getränkeindustrie, wie z.B. Druckreduzierung von Stickstoff für Direktsaft, CIP bei BPRV oder die strengen Hygienevorschriften.
Was sind Lebensmittel und Getränke?
Bei der industriellen Herstellung von Lebensmitteln und Getränken werden in den meisten Verarbeitungsprozessen Wasser, Öl oder Dampf als Energieträger eingesetzt. Dabei findet das Kochen, Trocknen oder Kühlen in geschlossenen Systemen statt. Alle diese Prozesse unterliegen einer Reihe von äußerst strengen Qualitäts- und Hygienevorschriften.
Für jede dieser Produktionsanlagen gibt es eine passende Industriearmatur. Die Anforderungen an solche Anlagen sind so unterschiedlich wie die zu verarbeitenden Produkte selbst. Es gelten internationale aseptische Standards, extreme Temperaturen treten auf und es müssen hochviskose oder stark korrosive Medien verarbeitet werden. Die Herausforderung für selbsttätige Regelventile besteht darin, die Produktionsprozesse und alle Reinigungsvorgänge gleichzeitig zu optimieren. Ihre Beständigkeit gegen Säuren, Laugen und Temperaturen sowie Dichtigkeit und Wartungsfreundlichkeit sollten jederzeit gewährleistet sein.
Ideal ist es, wenn Industriearmaturen für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie aus hochwertigem Edelstahl 1.4404 / 316L gefertigt sind, um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden
Das ist es, was wir unter der Lebensmittel- und Getränkeindustrie verstehen. Lesen Sie mehr Anwendungen auf www.mankenberg.com.
Eine Anwendung zu Direktsaft und Tanküberlagerung
Die englische Abkürzung NFC bedeutet “nicht aus Konzentrat” ("not from concentrate"). Es handelt sich also um frisch gepresste Säfte, die eine Menge Aufwand verursachen. Die Gärung beginnt bei Direktsaft viel schneller als bei Saftkonzentraten. Direktsaft hat einen wesentlich höheren Wasser- und damit auch Sauerstoffgehalt. Sauerstoff, Wärme und Zucker – das ist es, was ein Fruchtsaft für die Gärung braucht.
Kunden schätzen den Geschmack und die Reinheit des Direktsafts. Daher werden alle erdenklichen Anstrengungen unternommen, um diesen zu transportieren.
Bevor wir mit dem Schreiben langer Texte beginnen, zeigen wir Ihnen eine Fallstudie, aus der Sie alle wichtigen Informationen entnehmen können.
Lesen Sie hier eine interessante Applikation über die Verteilung von Direktsaft mit:
Selbsttätige Druckminderventile
Selbsttätige Druckminderventile reduzieren einen hohen und häufig schwankenden Druck auf einen einstellbaren konstanten Druck hinter dem Ventil. Eine Feder (wahlweise eine Gasfeder oder ein Gewicht) hält das Ventil offen und dieses schließt bei steigendem Ausgangsdruck. Es schützt alle nachgeschalteten Geräte, Ventile und Anlagen vor übermäßigem Druckaufbau, gleichzeitig wird der Verbrauch reduziert und die Strömungsgeschwindigkeit und Geräuschentwicklung werden minimiert. Der Ausgangsdruck wirkt über das Steuerelement (Membrane, Kolben oder Faltenbalg) auf den Kegel und schließt bei steigendem Ausgangsdruck proportional das Ventil. Der zu regelnde Druck kann durch eine vorgespannte / entlastete Feder über eine Stellschraube eingestellt werden.
Dies ist jedoch nur ein kleiner Teil des Berichts über selbsttätige Druckminderer. Lesen Sie hier alles Wichtige zu diesem Thema.
Allgemeine Funktion der Druckminderung
CIP-BPRV
Lesen Sie mehr über CIP-BPRV, über Batch-Verfahren sowie über den SIP-Prozess
- PRV = Druckminderventil
- BPRV = Überströmventil
- CIP = Clean in place (Reinigung vor Ort)
- SIP = Sterilisation in place (Sterilisierung vor Ort)
Batch-Verfahren
Die Lebensmittel- und Getränkeherstellung erfordert hauptsächlich Anlagen, die nach dem so genannten Batch-Verfahren arbeiten. Das bedeutet, dass die Anlage nicht ständig läuft, sondern nur einzelne Produktionschargen verarbeitet. Im Prinzip bestehen diese Anlagen aus zwei Einheiten, der Produktions- und der Abfüllanlage.
Hierfür wird die Grundsubstanz in der Regel in einem Kessel nach einer bestimmten Rezeptur gemischt. Während in der Lebensmittelindustrie die Vermischung der einzelnen, zum Teil festen Zutaten häufig manuell erfolgt, ist sie in der Getränkeindustrie meistens automatisiert. Anschließend wird die Zusammensetzung/Charge an die Abfüllanlage geliefert, wobei der Kessel und die Leitungen für die Zuführung der einzelnen Komponenten unbedingt durch CIP und SIP gereinigt und sterilisiert werden müssen.
Dies ist wichtig, um die strengen Vorschriften für die Herstellung von Lebensmitteln zu erfüllen und den Verbrauchern sichere Lebensmittel anzubieten. Da die Anlage in der Regel für mehrere Rezepte verwendet wird, ist eine Reinigung zwingend erforderlich, um zu vermeiden, dass sich die verschiedenen Rezepte miteinander vermischen.
Anforderungen an CIP-BPRV
Um CIP durchzuführen, musste früher alles zerlegt und gewaschen werden. Dieses Verfahren, das jeder von uns aus der eigenen Küche kennt, ist jedoch sehr zeit- und kostenintensiv. Zur Verkürzung der Reinigungs- und Sterilisationszeiten der Anlagen werden diese und ihre Komponenten so konzipiert, dass die Reinigung und Sterilisation im komplett montierten Zustand möglich ist, wie z.B. bei CIP-BPRV.
Dabei wird die Anlage, d.h. alle Rohrleitungen inklusive aller selbsttätigen Regelarmaturen und anderer Bauteile, mit Hilfe einer Reinigungslösung gespült. Dies nennt man das CIP (Cleaning in place)–Verfahren. Damit dieser Prozess sicher funktioniert, ist es notwendig, die Anlage und alle Bauteile, wie eben CIP-BPRV im Sekundärprozess, entsprechend zu konstruieren.
Im Einzelnen bedeutet dies, dass die selbsttätigen CIP-BPRV nahezu totraumfrei sein müssen und sich vollständig entleeren können. Folglich müssen alle Anlagenteile nach strömungstechnischen Gesichtspunkten ausgelegt sein, um die genannten Toträume, in denen sich Schmutz und Keime absetzen können, zu vermeiden. Das Reinigungsmittel muss bei Bedarf eine minimale Fließgeschwindigkeit innerhalb der Bauteile und der Rohrleitungen haben. Nur so kann sichergestellt werden, dass die Verunreinigungen mit dem Reinigungsmittel weggespült werden. Darüber hinaus müssen alle benetzten Oberflächen eine geeignete Oberflächenrauigkeit aufweisen. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Ra-Wert um 0,6 µm (Rauheit in Mikrometer) optimal ist. Rauere Oberflächen würden zu viele Vertiefungen aufweisen. Eine Minimierung der tatsächlichen effektiven Oberfläche bietet den Verunreinigungen kleinere Kontaktflächen. Sowohl die totraumfreie Konstruktion als auch gut polierte Oberflächen sind die Basis für einen sicheren CIP-Prozess.
SIP-BRPV und -PRV
Nach der Reinigung wird die Anlage sterilisiert. Dazu wird sie ca. eine halbe Stunde lang auf mehr als 120 °C dampfbeheizt, um eventuell noch vorhandene Keime abzutöten. Damit dieser Prozessschritt möglichst schnell durchgeführt werden kann, müssen zwei Bedingungen erfüllt sein. Erstens sollte die Masse der zu erhitzenden Teile so gering wie möglich sein, um die Aufheizzeit der Anlage sehr kurz zu halten. Zweitens müssen alle Ventile geöffnet sein, damit der Druckverlust des verwendeten Dampfes so gering wie möglich gehalten wird. Hoher Druckverlust bedeutet Energieverlust. Dies kann auch mit selbsttätig wirkenden SIP-BPRV und -PRV erreicht werden, z.B. durch Druckluftbeaufschlagung.
Die sechs wichtigsten Hygienevorschriften bei Lebensmitteln und Getränken
1. USP Class VI
Dies gilt für die Prüfung von Elastomeren. Die Polymere werden durch verschiedene Prüfverfahren in Klassen eingeteilt. Die United States Pharmacopeia Convention (USP) Class VI ist die höchste Klasse. Bei den Testverfahren wird ein Kunststoff verschiedenen Extraktionstemperaturen (50 °C, 70 °C, 121 °C) ausgesetzt. Darüber hinaus werden die Materialien an Tieren auf ihre Gesundheitsschädlichkeit getestet. Natürlich dürfen bestimmte Grenzwerte nicht überschritten werden.
2. 3-A Sanitary
Die 3-A Sanitary Standards Inc. (3-A SSI) hat Richtlinien verfasst, die das hygienische Design bei der Gestaltung von Anlagen und Anlagenteilen sowie den Einsatz geeigneter Materialien in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie sicherstellen. Wenn die Anforderungen der 3-A SSI erfüllt sind, kann ein Unternehmen seine Produkte und Anlagen nach 3-A SSI zertifizieren lassen.
3. FDA
FDA ist die Abkürzung für ‘Food and Drug Administration‘, eine Behörde der Vereinigten Staaten von Amerika. Sie erstellt Verbraucherschutzrichtlinien für die Bereiche Lebensmittel, Medikamente und Kosmetika. Diese Richtlinien, genannt Code of Federal Regulations, sind nur für die USA gültig. Sie werden aber auch in nicht-amerikanischen Ländern anerkannt. So zitieren beispielsweise verschiedene DIN-Normen den § 21 des Code of Federal Regulation (21CFR177.2600 "Gummiartikel für den wiederholten Gebrauch") und verweisen auf eine dort aufgeführte Positivliste für Kunststoffe. FDA-Konformitäten werden nicht von der FDA genehmigt. Der Hersteller ist für die Einhaltung der Verordnung selbst verantwortlich und muss dies auch eigenständig dokumentieren.
4. EHEDG
Die European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) besteht aus Forschungsinstituten, Lebensmittelherstellern sowie Maschinen- und Anlagenbauern. Diese Gruppierung entwickelt Richtlinien, die die hygienischen Anforderungen an die Lebensmittelindustrie beschreiben. Dabei geht es in der Regel um die Gestaltung von Anlagen, Apparaten und Anlagenteilen. Diese Leitlinien sollen ein EU-weites Handlungskonzept zur Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen sein.
Die EHEDG ermöglicht es Institutionen, die anschließend autorisiert werden, Anlagen und Maschinen nach EHEDG zu zertifizieren. Ein Zertifikat wird jeweils für ein Jahr verlängert und muss nach fünf Jahren neu ausgestellt werden. Aufgrund der stark ähnlichen Zielsetzung gibt es viele Schnittstellen zwischen den EHEDG-Richtlinien und der 3-A SSI.
5. ADI
Von Tieren stammende Bestandteile (ADI) beziehen sich auf Elastomere und komplette Bauteile. Um ADI-konform zu sein, müssen Bestandteile und Elastomere frei von tierischen Rückständen sein. Daher dürfen bei der Herstellung eines Elastomers keine Schmierstoffe mit tierischen Bestandteilen verwendet werden. Ziel der ADI-Freiheit ist es, eine Kontamination mit BSE (Bovine Spongiforme Enzephalophatie) und TSE (Transmissible Spongiforme Enzephalophatie) zu vermeiden. Daher wird in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie die Forderung nach ADI-Freiheit oft auch als TSE/BSE-frei bezeichnet.
6. Hygieneklassen nach Oberflächenqualität
Die Hygieneklassen in Deutschland beziehen sich auf die Rohrleitungsnormen DIN 11850, DIN 11866 und ISO 1127, die mit ASME BPE (Bio-Processing Equipment) vergleichbar sind. Die Hygieneklassen (H) werden nach der Oberflächenbeschaffenheit eines Anlagenteils, zum Beispiel einer Industriearmatur, unterschieden. Die Skala reicht von 1 bis 5, wobei 5 der beste Wert ist. Darüber hinaus wird zwischen Innenflächen und dem Nahtbereich unterschieden.
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