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Dichtungslösungen für UV-, SIP- und CIP-Sterilisationsverfahren im Sanitärbereich

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Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie steht unter dem starken Druck durch die Forderung der Kundschaft, die Zugabe von chemischen Additiven und Konservierungsstoffen zu verringern – eine Maßnahme, die eine höhere Gefahr der Keimbelastung von sanitären Anlagen zur Folge hat.

Die Lebensmittel- und Getränkehersteller nutzen im Allgemeinen Sterilisationsverfahren wie Heißdampf (Steam-in-place, SIP) und ortsgebundene Reinigung (Clean-in-place, CIP). In diesem zunehmend regulierten und sicherheitsbewussten Markt werden die Qualitätsstandards immer strenger und veranlassen die Hersteller dazu, sich moderneren Verfahren zuzuwenden.  Hinter den Kulissen verbirgt sich eine innovative Technik, die für die effiziente Sterilisation von Geräten im industriellen Maßstab richtungsweisend ist. 

Die keimtötende Ultraviolettbestrahlung (Ultraviolet germicidal irradiation, UVGI) ist eine Methode, die bereits in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie akzeptiert wird und in jüngster Zeit an Popularität gewinnt, da sie eine kostengünstige Alternative zu kurzfristigen Prozesslinien darstellt.  Die UVGI ist wartungsarm, umweltfreundlich und sehr wirkungsvoll beim Abtöten der DNA von Mikroorganismen.  Sie setzt keinerlei Giftstoffe oder Rückstände in den Herstellungsprozess frei und wirkt sich auch nicht auf die chemische Zusammensetzung, den Geschmack, den Geruch oder den pH-Wert des Produkts aus.

UV-C-Lampen erzeugen präzise UV-Strahlen mit kurzen Wellenlängen von 254 nm, die durch sanitäre Rohrleitungen laufen und Sanitärarmaturen erreichen können, wie z. B. Tri-Clamp-Anschlüsse.  Wenn es um die Elastomerdichtungen in den Tri-Clamp-Anschlüssen geht, ist das Verständnis der Anwendungsparameter der UV-Sterilisation wichtig, um die Langlebigkeit der Abdichtung zu gewährleisten. 

Ein weiterer bestimmender Aspekt beim Wechsel zur UV-C-Technologie ist der UV-Abbau von Elastomerkomponenten. Die UV-Strahlen interagieren mit den Kohlenstoffverbindungen in den Molekülketten des Elastomers. Dadurch entstehen freie Radikale, die wiederum mit Sauerstoff reagieren und Carbonylgruppen erzeugen – mit anderen Worten, es erfolgt ein spannungsinduzierter chemischer Angriff.

UV damaged o-ring sealDas erste Anzeichen bei direkt ausgesetzten Dichtungsflächen ist die Verfärbung. Bei einer sehr starken Aussetzung neigt dafür anfälliges Material zum Reißen und in extremen Fällen auch zum Zerfall.  Um dem entgegenzuwirken, können chemische UV-Stabilisatoren in die Formel integriert werden. Ruß gilt allgemein als eines der effektivsten UV-Schutzsysteme für Elastomere.

Das Angebot von Precision Polymer Engineering für die UV-Sterilisierung umfasst eine breite Palette standardmäßiger und spezieller Elastomerdichtungen aus den Werkstofftypen EDPM, VMQ, NBR, HNBR, FKM und FFKM. Jede Dichtungsanwendung ist einzigartig. Aus diesem Grund rät PPE den Herstellern, spezifische Anforderungen mit unserem Team zu besprechen, um bei der Auswahl der richtigen Elastomerdichtung die entsprechende technische Beratung in Anspruch zu nehmen.

In jenen Fällen, in denen die UV-Strahlung nicht das bevorzugte Verfahren ist, wird man trotz allem für SIP- und CIP-Methoden einen hochleistungsfähigen Elastomerwerkstoff benötigen, da diese Reinigungsverfahren die Lebensdauer der Dichtung verkürzen können, wenn das Elastomer nicht kompatibel ist.

SIP steht für „Steam-In-Place“ (örtlicher Heißdampf). Bei diesem Prozess erfolgt die Sterilisation durch die Wärmeenergie des Heißdampfes, der 99,9 % der Keime abtötet. Die typischen Temperaturvorgaben für einen SIP-Zyklus liegen bei 120° C bis 135° C, ergänzt durch den entsprechenden Sattdampfdruck, wobei die Einwirkdauer von der Anlagenkonstruktion und der Komplexität abhängt.  

In einer SIP-Anwendung verbaute Elastomerdichtungen sind einer Kombination aus Belastung, Druck und hoher Temperatur ausgesetzt, wodurch der Verschleiß dramatisch beschleunigt werden kann.  Als Faustregel gilt, dass sich die Geschwindigkeit der chemischen Reaktion bei jedem Temperaturanstieg um ein Grad Kelvin verdoppelt.  Bevor Sie eine Elastomerdichtung für SIP-Anwendungen auswählen, sollten sich Hersteller Gedanken über die Art des Dampfes machen, den sie benötigen.

„Clean-in-place“ (CIP) oder „ortsgebundene Reinigung“ ist ein weiteres gängiges Sterilisationsverfahren, bei dem eine Kombination aus Chemikalien, Wärme und Wasser für die Keimfreiheit von Gerätschaften sorgt. Natronlauge, Phosphor- und Salpetersäure, Natriumhypochlorit (Hypo) und Peressigsäure (PAA) sind nur einige der Medien, die zur Entfernung von Prozessrückständen, zur Kontrolle der Keimbelastung (Bioburden) und zur Senkung der Endotoxingehalte eingesetzt werden. Komplexe chemische Zusammensetzungen können schnell schwere Schäden an Elastomerdichtungen hervorrufen, insbesondere wenn Belastung und Druck hinzukommen.  Obwohl im Anschluss an den Kontakt mit diesen Medien und Lösungsmitteln in der Regel eine Dampfsterilisation bei 140° C durchgeführt wird, ist die Chemikalienbeständigkeit einer der Hauptaspekte, die Hersteller bei CIP-Anwendungen berücksichtigen müssen.

Die Perfluorelastomere (FFKM) des Typs

Perlast® wurden speziell zu dem Zweck entwickelt, sowohl hohen Temperaturen als auch den Medien zu widerstehen, die bei SIP- und CIP-Verfahren zum Einsatz kommen.

FDA-zugelassenes weißes Perlast® G74S (Härte 71 IRHD, Betriebstemperatur von -15 bis +260°C, UV Klasse I, EG 1935/2004 und EG 2023/2006) oder FDA-zugelassenes weißes Perlast® G75S (Härte 75 IRHD, Betriebstemperatur von -15 bis +310°C, UV Klasse I, EG 1935/2004 und EG 2023/2006) sind nur zwei Beispiele für die Klassen des hochleistungsfähigen Perlast®, die sich für die SIP- und CIP-Sterilisationsverfahren eignen.

Angesichts der Einführung von zunehmend strengeren Verfahrensweisen in der Lebensmittel- und Getränkebranche, kann es Hersteller vor dem hohen Risiko kostspieliger und rufschädigender Rückrufaktionen und Produkthaftungen bewahren, die korrekten Dichtungsspezifikationen für die Prozessanlagen in Erfahrung zu bringen.

Precision Polymer Engineering (PPE) entwirft und fertigt Hyclamp® Sanitärdichtungen aus Elastomeren in Standard- und Sondergrößen, einschließlich gemäß ISO 2852, DIN 32676 und BS 4825.  Es sind verschiedenste Werkstoffklassen, die nach USP Klasse VI, FDA, 3-A und WRAS zugelassen, ADI-FREI und metalldetektierbar sowie mit EG 1935/2004 und EG 2023/2006 konform sind, verfügbar.

Wenn Sie weitere Unterstützung bei der Auswahl einer Werkstoffklasse für eine spezielle UV-, SIP- oder CIP-Anwendung benötigen, können Sie die Möglichkeit nutzen und PPEs Leitfaden für Elastomerverträglichkeit und chemische Beständigkeit von Kautschuk durchforsten oder unserem Team direkt eine Nachricht schicken.

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