Alle Materialien, die im Produktionsprozess mit dem zu produzierenden Lebensmittel in Kontakt kommen, müssen entsprechende Normen/Zulassungen erfüllen (zum Beispiel FDA, Verordnung (EG) 1935/2004). Doch dies stellt lediglich eine Grundvoraussetzung dar. Neben der generellen Medienbeständigkeit, wie beispielsweise Einsatz in fetthaltigen Medien oder auch den für elastomere Dichtungswerkstoffe kritischen Aromastoffen und ätherischen Ölen, müssen die Dichtungen auch im heutzutage angewandten CIP- (Cleaning in place) oder SIP-Verfahren (Sterilisation in place) einsetzbar sein.
Die Wechselwirkungen zwischen den abzudichtenden Medien und den teilweise sehr aggressiven Desinfektions-/Reinigungsmitteln oder dem im Sterilisationsprozess eingesetzten Heißwasserdampf mit einer Einsatztemperatur von bis zu 149 °C stellen eine enorme Materialbelastung dar. Deshalb versagen hier auf Dauer viele elastomere Dichtungen. Häufigere Wartungsintervalle, vermehrte Instandsetzungsarbeiten oder gar Produktionsstopps sind die kostspielige Folge.
Steigende Anforderungen in der Produktion
Die Anforderungen an elastomere Dichtungen in der Lebensmittelindustrie werden zunehmend komplexer. Durch die zunehmende Reduzierung oder gar den Wegfall von Konservierungsstoffen müssen die Reinigungsprozesse bei den im Produktionsprozess auftretenden Verschmutzungen in beispielsweise Rohrleitungen, Ventilen und Pumpen mit immer verbesserten Reinigungsmitteln im CIP-Verfahren beseitigt werden. Gleichzeitig ist auch festzustellen, dass die Produktionszyklen zugunsten einer erhöhten Produktivität verkürzt werden.
Deshalb muss der Reinigungsprozess ebenfalls verkürzt werden und dies wird mittels noch aggressiverer CIP-Medien durchgeführt. Für die Produktion eine gute Lösung, für die Dichtungshersteller eine große Herausforderung, denn diese Verfahren beanspruchen Elastomerwerkstoffe enorm und nur wenige sind dagegen im langfristigen Einsatz beständig.
Beständigkeiten sind immer temperaturabhängig
Generell muss der Konstrukteur oder Anwender berücksichtigen, dass die Beständigkeiten der elastomeren Dichtungswerkstoffe von den tatsächlichen Einsatztemperaturen abhängig sind. So kann eine positive Beständigkeit gegenüber einem abzudichtenden Medium in einem niedrigeren Temperaturbereich durchaus gegeben sein, bei deutlich höheren Temperaturen hingegen nicht.
Neuer FEPM-Dichtungswerkstoff
In der Lebensmittelindustrie werden sehr häufig EPDM-Dichtungswerkstoffe (Ethylen-Propylen-Dien-(Monomer)-Kautschuk) eingesetzt, da diese gegenüber Anwendungen mit Heißwasser oder Wasserdampf beständig sind. Nachteil ist hier deren geringe Resistenz gegenüber Fetten oder höher temperierten Säuren. Bei höheren Fettgehalten oder aggressiveren Medien werden deswegen FKM-Werkstoffe (Fluor-Kautschuk-Mischung) bevorzugt.
Diese wiederum haben Schwächen im Einsatz mit Heißwasser oder Wasserdampf. Aber auch hierfür gibt es Spezial-FKM-Werkstoffe. Doch selbst diese stoßen an ihre Einsatzgrenzen, wenn im Reinigungsprozess die Medientemperatur zu hoch oder die Werkstoffquellung für Hygienic-Design-konforme Einbauräume zu groß ist. Für die Konstrukteure und Anwender häufig ein schwieriger Balanceakt.
Der Hersteller C. Otto Gehrckens (COG) hat für diese kritischen Bereiche in der Lebensmittelindustrie mit dem AF 680 einen neuen FEPM-Compound (modifizierter Fluorkautschuk) entwickelt. Für diese innovative Rezeptur wurde ein speziell konzipierter AFLAS-Basispolymer genutzt. Dieser FEPM-Compound auf AFLAS-Basis verfügt erstmalig über die Freigabe nach FDA 21 CFR § 177.2600. Der von COG compoundierte Spezial-Dichtungswerkstoff ist verlässlich im Einsatz mit SIP- und CIP-Prozessen und ist dadurch für ein außergewöhnlich weites Einsatzspektrum in kritischen Bereichen der Lebensmittelproduktion oder deren Peripherie geeignet.
Im Gegensatz zu peroxydisch-vernetzten FKM-Hochleistungswerkstoffen kann dieser neue FEPM-Compound auch in den mehr und mehr geforderten aggressiveren Reinigungszyklen mit Laugenspülungen (Basen) bei hohen Temperaturen (etwa 140 °C) problemlos eingesetzt werden. Ein EPDM-Werkstoff kann in diesen Bereichen wegen der hohen Temperaturen und den säurehaltigen Reinigungsmedien nicht genutzt werden.
Selbst bei den Hochtemperatur-SIP-Prozessen bei circa 150 °C ist die Volumenquellung des FEPM-Dichtungswerkstoffs so gering, dass dieser Compound hervorragend in die engen Einbauräume der Sterilverschraubungen eingebaut werden kann, die dem Hygienic Design entsprechen. Mit einem Einsatztemperaturbereich von -10 °C bis +230 °C und einer sehr guten Chemikalienbeständigkeit – auch gegenüber Aromastoffen und ätherischen Ölen – bietet sich dieser FEPM-Werkstoff für den Einsatz in beanspruchenden Anwendungen der Lebensmittelherstellung an.
Das sehr interessante Preisniveau, im Vergleich zu vielen peroxydisch-vernetzten Hochleistungs-FKM oder gar den extrem hochpreisigen FFKM-(Perfluor)-Werkstoffen, rundet das Leistungsprofil des AF 680 ab und bietet damit Konstrukteuren und Anwendern eine saubere Lösung für herausfordernden Anwendungen der Lebensindustrie.
Fazit
In der Lebensmittelindustrie muss der Einsatz von modernen Elastomer-Dichtungswerkstoffen professionell begleitet werden. Die Freigaben nach Lebensmittelrichtlinien wie FDA und Verordnung (EG) 1935/2004 reichen heutzutage häufig alleine nicht mehr aus. Diese Werkstoffe müssen darüber hinaus auch den in einem Produktionsprozess üblichen Wechselwirkungen genügen.
Häufig ein schwieriger Spagat, der nur wenigen Dichtungswerkstoffen gelingt. Herstellerkompetenz, erfahrene Anwendungsberatung und externe, unabhängige Tests bieten optimale Voraussetzungen für ein sicheres und zufriedenstellendes Dichtergebnis. Nur so kann den Anwendern und Konstrukteuren größtmögliche Sicherheit geboten werden.
Insbesondere wenn der Werkstoff auch in Grenzbereichen oder mit erheblichen Abweichungen gegenüber den Testparametern eingesetzt wird, ist eine kompetente Beratung durch Ingenieure in der COG-Anwendungstechnik von großem Vorteil. So können diese Fachleute durch ihre umfangreiche Erfahrung den Konstrukteuren und Anwendern häufig schon ohne weiterreichende und kostenintensive Tests fundierte Empfehlungen aussprechen. Durch die Vielzahl an durchgeführten Projekten in der Lebensmitteltechnik oder in der Pharmazeutischen Produktion ist der Erfahrungsfundus enorm und passt sich somit den Anforderungen an die Märkte an. Und nicht selten sind die Berater den Anwendern und deren Anforderungen dadurch schon einen Schritt voraus und können ihr Wissen zielführend in die Problemstellung der Konstrukteure/Anwender einbringen.
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