Gehen an die Grenzen

Durch stetig verbesserte Produktionsverfahren steigen die Anforderungen an die in der Chemie-, Pharma- und Lebensmittelindustrie verwendeten Werkstoffe kontinuierlich. Alle Materialien, die z. B. im Herstellungsprozess mit den zu produzierenden Stoffen oder aggressiven Chemikalien in Kontakt kommen, müssen entsprechende Normen und Zulassungen erfüllen. Die Praxis zeigt jedoch, dass die Erfüllung dieser alleine nicht ausreicht, um die Anlagenverfügbarkeit konstant hoch zu halten.

Global vernetzte Märkte und ein wachsender Preisdruck prägen die chemische wie auch pharmazeutische Industrie. Time-to-Market wird immer kürzer, gleichzeitig soll die Produktqualität konstant hoch sein. Dies alles muss der Planer von Produktionsanlagen vor dem Hintergrund steigender Energiekosten und den Forderungen nach effizienter Ressourcennutzung berücksichtigen. Generell ist auch der Trend zur Modularisierung und weitergehenden Automatisierung im Anlagenbau ungebrochen: Modulare Anlagenkonzepte machen den Betreiber flexibler, er kann rascher und kostengünstiger auf veränderte Marktentwicklungen reagieren. Die Automatisierung bietet dagegen ein reproduzierbares, hohes Qualitätsniveau bei sinkenden Personalkosten. In der Lebensmittelproduktion ist ein Maximum an Verfahrenssicherheit gefragt: Werkstoffe, die nicht für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen sind, können den Hersteller teuer zu stehen kommen – bis hin zur Stilllegung oder Revision seiner Anlagen. In der Verordnung 178/2002 der EG werden die allgemeinen Grundsätze, die zuständigen EU-Behörden und die Anforderungen an die Lebensmittelsicherheit definiert. Ergänzt werden diese Verordnungen durch spezielle Vorschriften z. B. für Fischerei-, Fleisch- und Milcherzeugnisse (91/493 EWG, 92/5 EWG, 92/46 EWG). Diesen Forderungen wird das Hochleistungspolymer Victrex Peek heute schon gerecht. Die Anforderungen steigen durch stetig verbesserte Produktionsverfahren kontinuierlich. Neben der generellen Beständigkeit gegen z. B. fetthaltige Medien oder kritische Aromastoffe und ätherische Öle, müssen Bauteile wie Dichtungen in den zur Reinigung der Anlagen angewandten CIP- oder SIP-Verfahren einsetzbar sein. Die Wechselwirkungen zwischen den abzudichtenden Medien und den teilweise sehr aggressiven Desinfektions- und Reinigungsmitteln oder dem im Sterilisationsprozess eingesetzten Heißwasserdampf mit einer Einsatztemperatur von bis zu +143 °C stellen eine enorme Materialbelastung dar. Durch die zunehmende Reduzierung oder gar den Wegfall von Konservierungsstoffen müssen die Reinigungsprozesse der im Produktionsprozess verschmutzten Rohrleitungen, Ventile, Pumpen etc. mit immer aggressiveren Reinigungsmitteln erfolgen. Häufigere Wartungsintervalle, vermehrte Instandsetzungsarbeiten oder gar Produktionsstopps sind die kostspielige Folge.

Hohe Anlagenverfügbarkeit

Die bereits aufgeführten Anforderungen an die Hersteller, die Betreiber, aber auch die mit der Revision beauftragten Unternehmen erfordern geeignete Werkstoffe, um den gesetzlichen Forderungen gerecht zu werden und dabei die Anlagenverfügbarkeit so hoch wie möglich zu halten. Aus diesem Grund zeichnet sich ab, dass Hochleistungsthermoplaste wie Victrex Peek, ein Produkt aus der Reihe der Polyaryletherketone, verstärkt Einsatz in diesen Bereichen finden. Durch die Resistenz gegenüber allen herkömmlichen Sterilisationsverfahren, der chemischen Beständigkeit und der weitreichenden Zulassungen ist deren Einsatz jederzeit unbedenklich. So wurde bereits in der Produktion von frittierten Produkten und in der Herstellung von Fruchtgummis die Anlagenverfügbarkeit, die bislang durch im Antrieb beeinträchtigte Bauteile eingeschränkt war, durch den Einsatz von Victrex Peek erhöht. Zudem ist durch den Schmelzpunkt der Thermoplaste von bis zu 389 °C ein Einsatz auch bei extremen Temperaturen von bis zu 350 °C (kurzzeitig) denkbar.

Alle ungefüllten Polymere sowie zahlreiche mit Glasfaser oder Kohlefaser gefüllten Polymere erfüllen die Anforderungen der FDA-Vorschrift 21CFR 177.2415 – Poly(aryl-etherketone) hinsichtlich der Zusammensetzung für Bauteile, die wiederholt mit Nahrungsmitteln in Kontakt kommen, ohne Beschränkungen in Bezug auf die Kontaktdauer oder die Temperatur. Außerdem erfüllen alle ungefüllten Polymere ebenfalls die Anforderungen der Richtlinie der Europäischen Union 2002/72/EC sowie deren nachfolgenden Änderungen 975/ 2009 und EC 1935/2004 in Bezug auf Kunststoffmaterialien und Artikel, die für den Kontakt mit Nahrungsmitteln bestimmt sind. Die Einhaltung der Migrationsgrenzen gemäß 2002/72/EC kann nur durch Tests gezeigt werden, die am fertigen Bauteil durchgeführt werden. Gesamtsysteme sind zudem abhängig von einer Begrenzung der Gesamtmigration von 10 mg/dm² oder 60 mg/kg (Richtlinie 82/711/EEC und Änderungen 93/8/EEC und 97/48/EEC; 85/ 572/EEC und 2002/72/EC, Artikel 2). Auch profitiert die Nahrungs- und Genussmittelindustrie mittlerweile von der Entwicklung von Beschichtungssystemen, die basierend auf Victrex-Polymeren unter dem Markennamen Vicote-Beschichtungen am Markt etabliert sind. Ob nun Beschichtung von Gleitflächen von Förderbändern oder von zum Transport erforderlicher Aufnahmen oder des kompletten Transportbands selbst – im Mittelpunkt steht immer der Ansatz, die Verfügbarkeit der Anlage zu erhöhen und der Kontaminierung mit den geförderten Gütern mit für den Menschen bedenklichen Substanzen vorzubeugen.

FDA-konforme Folie

Für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln kann auch die FDA-konforme Aptiv-Folie eingesetzt werden. Die Folien sind bis zu einer Breite von 1450 mm und in Dicken von 6 bis 750 µm verfügbar. Tiefziehversuche zeigen, dass dadurch extrem stabile und thermisch resistente Geometrien herstellbar sind. Die Folien sind auch als Auskleidungsmaterialien zum Schutz vor aggressiven Medien denkbar. Bedingt durch die thermoplastische Struktur sind alle gängigen Herstellungsverfahren wie Laserschneiden, Perforation, aber auch das Schweißen möglich. Die Folien können durch Druck und Temperatur auch direkt auf Metalle laminiert werden.

Nachdem in allen bereits angesprochenen Produktionszweigen auch flüssige Medien transportiert werden müssen, stellt sich für die Industrie immer wieder die Frage, ob es auch Werkstoffe gibt, die die Vorteile der weitläufig eingesetzten Kunststoffe mit der Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit von Edelstählen vereinen. Diese Kombination von Anforderungen konnte durch bisherige Systeme und Werkstoffe nicht erreicht werden. Die Vorteile der glatteren Oberflächen im Inneren von Kunststoffrohren, deren geringeres Gewicht und auch die flexiblere Installation waren bisher nur dem Niedertemperaturbereich vorbehalten. Mit der Entwicklung von Rohren, basierend auf Victrex-Polymeren, stehen dem Markt nun Rohre zur Verfügung, die diese Kombination von Anforderungen erfüllen und ebenso die vorab genannten Vorteile bieten. Diese Rohre zeichnen sich durch ihre hohe Druck- und Temperaturbeständigkeit aus. Verfügbar sind sie in Durchmessern zwischen 6 und 200 mm.

Online-Info www.dei.de/0411425

Jürgen Reinert