Aseptische Dichtungen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie
Fachwissen aus der Dichtungswelt für die Industrie

Inhaltsverzeichnis:

#1 Aseptische Dichtungen die Lebensmittel- und Pharmaindustrie

Die Anforderungen an Produktionsanlagen in der Lebensmittelproduktion kennen nur eine Richtung: Sie steigen kontinuierlich. Maßgeblich dafür sind nicht allein die Bestrebungen zur Effizienzsteigerung, sondern auch aufgrund neuer nahrungsmitteltechnischer Erkenntnisse veränderte Rezepturen. Gerade für die industrietypisch hoch vernetzten Anlagen spielen Dichtungen eine wichtige Rolle, denn keine Verbindung zwischen zwei Anlagenkomponenten kommt ohne sie aus. Bei der Gestaltung von Dichtungssystemen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie steht ein Ziel immer an erster Stelle: Die Produktsicherheit.

Für Dichtungen in diesem Anwendungsbereich gilt also ein umfangreiches Anforderungsprofil, wobei die absolute Zuverlässigkeit einen sehr hohen Stellenwert einnimmt. Dies führt nicht nur zum Einsatz besonders leistungsfähiger Dichtungswerkstoffe mit entsprechenden Lebensmittelzulassungen, sondern auch zu einem hohen Normungsgrad der Verbindungen. In diesem Beitrag geben wir einen Überblick über die verbreiteten Standards für Dichtungen und gehen auf die entscheidende Rolle von Zulassungen und Zertifizierungen ein.

#2 Das macht die Dichtungsanforderungen so besonders

In der Lebens- und Genussmittelproduktion sind Dichtungen zunehmend herausfordernden Einsatzbedingungen ausgesetzt. Das liegt zum einen an den kürzer werdenden Prozesszyklen und dem Streben nach einer möglichst kontinuierlichen Fahrweise. Auf diese Weise können die Prozessingenieure die Anlagenproduktivität aber nur dann nachhaltig steigern, wenn die Dichtungssysteme den Herausforderungen gewachsen sind. Denn damit steht auch immer weniger Zeit für die notwendigen Reinigungsprozesse der Anlagen zur Verfügung. Ein weiterer Umstand verschärft die Lage: Wo möglich, verzichten Hersteller heute meist vollständig auf den Einsatz von Konservierungsstoffen. Damit dies die Produkthaltbarkeit nicht beeinträchtigt, müssen die Produzenten noch mehr Wert auf die Reinheit in der Produktionskette legen.

Die verbreiteten Prozesse zur wirtschaftlichen Aufrechterhaltung der Hygienestandards CIP (Cleaning in Place) sowie SIP (Sterilisation in Place) stellen die Dichtungswerkstoffe daher auf eine harte Probe. So wirkt bei der Sterilisation heißer Wasserdampf von teilweise über 150 °C auf die Dichtungselemente. Bei der Reinigung sind die Spezialisten gezwungen, immer aggressivere CIP-Reinigungsmittel einzusetzen. Nicht nur die Desinfektionsmittel selbst, sondern auch deren mögliche Wechselwirkung mit den abzudichtenden Medien gilt es bei der Auslegung der Dichtung zu bedenken.

#3 Dichtungssysteme im Lebensmittel- und Pharmabereich: Hoher Normungsgrad

Zur Einhaltung der industriespezifisch notwendigen hohen Sicherheitsstandards tragen genormte Rohrverbindungen bei. Neben den guten technischen Eigenschaften erlauben sie Instandhaltern den verwechslungssicheren Ersatz verschlissener Dichtungen und die Austauschbarkeit genormter Bauteile.

#4 Milchrohrdichtungen: Kleiner Ring, große Wirkung

Das System zur Verbindung von Anlagenteilen mit der weitesten Verbreitung im euro-päischen Raum ist die Milchrohrverschraubung. Der Standard nach DIN 11851 findet sich wegen seines hohen hygienischen Niveaus nicht nur in der Lebensmittelindustrie, sondern auch in Landwirtschaft, Pharmazie und chemischer Industrie. Die Norm regelt die Maße der aus Edelstahl gefertigten Bauteile und garantiert somit für die Aus-tauschbarkeit von Standardelementen. Die Verbindung besteht aus Kegelstutzen und Gewindestutzen, die eine Überwurfmutter fest aufeinanderpresst. Zur Erleichterung der Reinigung, die auch ein häufiges Lösen und Schließen der Verbindung beinhaltet, kommen Rundgewinde und metallische Oberflächen mit geringen Rautiefen zum Einsatz.

Eine Elastomerdichtung, je nach Einsatzbedinungen aus NBR, EPDM, FKM, Silikon sowie massivem oder ummanteltem PTFE, garantiert die Dichtleistung. Aufgrund des fehlen-den metallischen Anschlags stellt die Verpressung der Dichtung einen kritischen Punkt dar. Auch die Dichtung ist für die wiederkehrende Reinigung ausgelegt und unterschei-det sich im Querschnitt von einem O-Ring. Dabei lassen sich drei Produktvarianten un-terscheiden, wobei der Milchrohrverschraubungsring ohne Bund die Standardbauform und zur Abdichtung von Schläuchen und Armaturen dient. Die Variante ohne Bund existiert auch noch einmal mit einem höheren Querschnitt. Die dritte Variante zeichnet sich durch seinen schmalen Bund am Innendurchmesser aus. Anwendern erleichtert die Normung nach DIN 11851 den Austausch der Dichtungen. Sie müssen nicht wie beim O-Ring Schnurstärke und Innendurchmesser angeben, sondern lediglich ein Maß. Die gültige DIN-Norm sieht die metrische Nennweite (DN) als Bestellangabe vor, aus der sich sowohl Höhe als auch Durchmesser ergeben. Die hohe Verbreitung des Sys-tems hat daneben zum Angebot von Verschraubungen mit Zoll- oder ISO-Abmessungen geführt.

Milchrohrverschraubungsringe nach DIN 11851 (Standardbauform)

Normgröße

Abmessung

Normgröße

Abmessung

DN 10

12 x 20 x 4,5

DN 65

71 x 81 x 5,0

DN 15

18 x 26 x 4,5

DN 75

78 x 88 x 5,0

DN 20

23 x 33 x 4,5

DN 80

85 x 95 x 5,0

DN 25

30 x 40 x 5,0

DN 100

104 x 114 x 6,0

DN 32

36 x 46 x 5,0

DN 125

130 x 142 x 7,0

DN 40

42 x 52 x 5,0

DN 150

155 x 167 x 7,0

DN 50

54 x 64 x 5,0

DN 200

204 x 216 x 7,0

 

#5 Im Lebensmittelbereich unverzichtbar: Tri-Clamp Dichtungen

Eine Alternative zur Milchrohrverschraubung definiert die Norm DIN 32676 (Reihe A, B und C) mit einer Klemmverbindung, bekannter unter der nicht normgerechten Bezeichnung Clampverbindung. Bezüglich der Kontur lassen sich Dichtungen mit und ohne Lippe unterscheiden. Bei der Montage positioniert der Mitarbeiter die Dichtung zwischen zwei symmetrischen Flanschen, die er durch Schrauben miteinander verbindet. Die Verbindung eignet sich besonders für SIP- und CIP-Systeme und zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Elemente leicht trennen und verbinden lassen. Durch die symmetrische Gestaltung des Flansches spielt die Orientierung der Dichtung beim Einbau keine Rolle. Jedoch kann auch hier der fehlende metallische Anschlag die Dichtwirkung beeinträchtigen. So kann es durch ungünstige Montagebedingungen zu einer zu starken Verpressung oder einem schrägen Verbau kommen.

Tri-Clampdichtungen nach DIN 32676 Reihe A (Standard)

Normgröße

Abmessung

Normgröße

Abmessung

DN 10

34 x 10,2

DN 65

91 x 56,2

DN 15

34 x 16,2

DN 80

106 x 81,2

DN 20

34 x 20,2

DN 100

119 x 100,2

DN 25

50,5 x 26,2

DN 125

155 x 125,2

DN 32

50,5 x 32,2

DN 150

183 x 150,2

DN 40

50,5 x 38,2

DN 200

233,5 x 200,2

DN 50

64 x 50,2

DN 250

268 x 250

#6 Aseptik-Rohrverbindungen

Milchrohrverschraubung und Clampdichtungen kommen nicht ohne Spalt zwischen den Armaturenteilen aus. In solchen sogenannten Toträumen können sich Ablagerun-gen bilden, die sich mit gängigen Reinigungsprozessen nicht immer zuverlässig entfer-nen lassen. Hingegen die Rohrverbindungen mit nach DIN 11864 für Lebensmittel und Pharmazie geeigneten Edelstählen genügen diesen Anforderungen und eignen sich für aseptische Anwendungen. Der Standard für Aseptik-Rohrverbindungen kann als ver-besserter Nachfolger der Milchrohrverschraubung gesehen werden. Die dabei einge-setzten O-Ringe dichten totraumfrei und zeichnen sich gleichzeitig durch die leichte Montage aus. Definiert sind die Nennmaße für die Reihen A, B und C als DN- und zöllige Abmessungen.

#7 Werkstoffzulassungen sind unverzichtbar

Für die Einhaltung der Hygienestandards in der Lebensmittelproduktion ist die Medienbeständigkeit des Dichtungswerkstoffes entscheidend. Denn gerade die Lebensmit-tel- und pharmazeutische Industrie konfrontiert elastomere Dichtungen mit einer ho-hen Medienvielfalt. Neben den Belastungen durch CIP- und SIP-Verfahren wirken wei-tere aggressive Medien. So kommen die Dichtungen in Kontakt mit Fetten und Ölen, sowie Aromastoffen oder VE- und WFI-Wasser. Bei letzterem handelt es sich um Was-ser für Injektionszwecke, das völlig entmineralisiert ist. Es löst Mineralien aus den Kon-taktwerkstoffen und macht so viele Materialien innerhalb kurzer Zeit unbrauchbar. Parallel zur geforderten Reaktionsträgheit müssen die Werkstoffe Makrounebenheiten in den Oberflächen ausgleichen können, um die Dichtwirkung zu erzielen.

Angesichts dieser Bedingungen müssen sich Anwender von Dichtungssystemen auf höchste Materialgüten verlassen können. Hohe Prozessstandards in Herstellung und Handhabung der Dichtungselemente bleiben Vertrauenssache, doch über die grund-sätzliche Eignung des Werkstoffes für den Einsatzzweck geben seine Zulassungen Auf-schluss. Zu den wichtigsten zählen die Standards FDA, USP und der 3A-Sanitary Stan-dard. Die teilweise branchenspezifischen Werkstoffzulassungen stellen eine unver-zichtbare Bedingung für den Einsatz der Dichtungselemente dar. So legt die FDA-Verordnung beispielsweise für den Lebensmittel- und Pharmabereich in den USA zuge-lassene Werkstoffe fest. Aufschluss darüber, ob eine bestimmte Polymermischung ge-eignet ist, gibt eine White List von Rezepturbestandteilen. Für Milchrohrverschrau-bungsringe und Tri-Clamp Dichtungen kommen ausschließlich Werkstoffe mit FDA-Zulassung in Betracht. Damit die Dichtungen ihre Aufgabe wie vorgesehen erfüllen können, müssen die mit der Auslegung des Dichtungssystems betrauten Ingenieure auch bei der Gestaltung des Einbauraums besondere Sorgfalt walten lassen.

#8 Leistungsfähige Partner sind gefragt

Neben den üblichen Fragen während der Auslegung einer Dichtung stellt sich der Inge-nieur im Lebensmittel- und Pharmabereich noch die Frage nach für den Prozess not-wendigen Werkstoffzulassungen und der Anwendbarkeit der Vorgaben des Hygienic Design. Bereits hier beginnt die Unterstützung der Experten von NH Dichtungsservice. Wir stel-len Ihnen nicht nur alle Datenblätter und Zulassungen bereit, sondern begleiten Sie auch auf dem Weg zur wirtschaftlich optimalen Dichtung. Denn der Einsatz leistungs-fähiger aber gleichzeitig der Aufgabe angemessener Werkstoffe ist hierbei entschei-dend. Den laufenden Betrieb unserer Kunden sichern wir durch umfangreiche Lagerbe-stände von Milchrohrverschraubungsringen und Clampdichtungen vieler Werkstoffe und Abmessungen ab.

Luke Williams
Luke Williams

Blogautor- und Vertriebsleitung
NH Dichtungsservice
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