Lube & Seal in hygienischen Prozessen

Dreiklang aus Produkt, Schmierstoff und Dichtung

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Bei der Herstellung von Lebensmitteln, pharmazeutischen Produkten und Kosmetika steht die Gesundheit des Verbrauchers an oberster Stelle. Dies schlägt sich in allen Bereichen der Auslegung und des Betriebes einer entsprechenden Produktionsanlage nieder. Auch die früher gerne vernachlässigten Dichtungen und Schmierstoffe werden heute genauestens geprüft und hinsichtlich ihrer Eignung und Funktion sorgfältig ausgesucht.

Die Autoren: Christine Riebesell Anwendungsingenieurin, Freudenberg Process Seals Helga Thomas Marktmanagerin Pharma- und Chemieindustrie, Klüber Lubrication Jürgen Fett-Schudnagis Marktmanager Gummi- und Kunststoffindustrie, Klüber Lubrication

Zunächst einmal müssen Dichtungen und Schmierstoffe – wie auch alle anderen Komponenten einer Anlage – für den Lebensmittelkontakt konzipiert sein. Inhaltsstoffe und Zusammensetzung sind von der US-amerikanischen FDA (Food & Drug Administration) beziehungsweise der europäischen EG 1935/2004 vorgegeben. Darüber hinaus gibt es weitere branchenspezifische Vorgaben wie die USP Class VI (United States Pharmacopeia) oder 3-A Sanitary Standards für Dichtungswerkstoffe, die es zu erfüllen gilt.
Schmierstoffe fallen im Gegensatz zu den elastomeren Dichtungen nicht unter die EU- Bedarfsgegenstände-Verordnung 1935/2004, aber unter den Zuständigkeitsbereich der FDA. Schmierstoffe der Kategorie H1 sind FDA 21-CFR-Sec-178.3570-konform.
Darüber hinaus sollten sie nach der internationalen Norm ISO 21 469 zertifiziert sein als Nachweis für deren hygienische Produktion. Das Zertifizierungsunternehmen NSF (National Sanitation Foundation) prüft mit deren umfassenden, nachvollziehbaren NSF-ISO- 21 469-Programm die Produktionsprozesse der H1-Schmierstoffhersteller.
Aus diesem Pool an generell geeigneten Materialien, müssen nun die passenden für den konkreten Anwendungsfall herausgefiltert werden. Dies geschieht im ersten Schritt durch das Produkt, das hergestellt werden soll. Aber auch die anderen Prozessmedien inklusive der Reinigungsmittel mit den gewünschten CIP-/ SIP-Parametern müssen in Betracht gezogen werden. Und, last but not least, müssen Dichtungsmaterial und Schmierstoff miteinander kompatibel sein, um eine optimale Lebensdauer und das längst mögliche Wartungsintervall im Betrieb zu erreichen.
Kritische Anwendungen
Lube & Seal ist bei Autoklaven und Dampfsterilisatoren im pharmazeutischen sowie medizinischen Bereich ein Thema, wenn es beispielsweise um die richtige Schmierung der Türdichtung dieser Geräte geht. Für solche Anwendungsfälle empfehlen sich Schmierstoffe aus PFPE/PTFE wie Barrierta L 55/2, da sie Hochtemperatur- und Medienstabilität mit guter Verträglichkeit gegenüber Elastomeren kombinieren. Die Wahl des Schmierstoffes kann das Wartungsintervall beträchtlich verändern, wie ein konkreter Fall belegt, in dem eine Anhebung von 200 auf 600 bis 800 Sterilisierzyklen realisiert wurde.
Schmierstoffkonzepte auf Mineralöl- oder Synthetikölbasis können unter Medien- und Temperatureinfluss (Anwendungstemperaturen bis zu +135 °C) nach einiger Zeit Verfärbungen zeigen. Das sieht nicht nur unhygienisch aus, sondern weist auf einen chemischen Abbau der Inhaltsstoffe hin, was mit einem Nachlassen der Schmierstoff-Performance einhergeht. Das weiße Barrierta L 55/2 hingegen behält seine Farbe unter den genannten Anwendungsparamatern: die Funktionsfähigkeit wird nicht beeinträchtigt.
Gleiches gilt für die Auswahl des Dichtungswerkstoffes: Eine teureres hochfluoriertes Elastomer kann sich durch längere Standzeiten und damit einer höheren Produktivität bezahlt machen. Das blaue Fluoroprene XP ist bis zu Temperaturen von +200 °C einsetzbar und weist eine breite chemische Resistenz auf. Diese sorgt dafür, dass das Material nicht nur in der Pharmazie einsetzbar ist. Auch Anwendungen der Milchindustrie mit sehr fetthaltigen Produkten und der Getränkeindustrie, die Aromen einsetzt, sind ohne Einschränkungen bei der Reinigung möglich.
Auswahl hängt vom Produkt ab
Der Grundsatz aus der Chemie „Gleiches löst sich in Gleichem“ ist bei diesem tribologischen System gar nicht so einfach in die Praxis umzusetzen. Geht man von einem polaren Produkt aus, was in der Prozessindustrie mit den wässrigen Systemen die Regel ist, wählt man – der oben genannten chemischen Regel folgend – ein unpolares Dichtungsmaterial wie EPDM. Dieses ist nicht nur in der üblichen schwarzen Farbe, sondern auch als weiße Variante erhältlich. Nun bleibt noch das Schmiermittel, das weder mit dem wässrigen Produkt noch mit der Dichtung interagieren soll. Die Praxis zeigt, dass ein neutrales Glied wie Paraliq GTE 703 zur Schmierung die beste Wahl ist.
Bei Anwendungen mit hohen Temperaturen und aggressiven Medien verwendet man möglichst inerte Produkte. Dies ist auf der Schmierstoff-Seite Barrierta L 55/2 und auf der Elastomer-Seite Fluoroprene XP 40 oder Simriz (FFKM). Bei beiden handelt es sich um perfluorierte beziehungsweise hoch fluorierte Systeme, die sich chemisch nur schwer angreifen lassen. In manchen Anwendungen muss man auf diese High-End-Produkte zurückgreifen, weil Prozessmedien und -parameter für günstigere Produkte zu aggressiv oder die herzustellenden Produkte zu empfindlich und hochwertig sind.
Klüber Lubrication und Freudenberg Process Seals haben diverse Beständigkeitstests durchgeführt, um die Verträglichkeit ihrer Produkte miteinander zu verifizieren. Dazu wurden bei einer Temperatur von +100 °C Dichtungsmaterialien in Schmierfetten über 1000 Stunden eingelagert. Bild 2 veranschaulicht grafisch die Volumenänderung, die im Anschluss an den Elastomeren gemessen wurde. Sowohl das schwarze EPDM 291 als auch das weiße EPDM 253815 sind mit Paraliq GTE 703 verträglich. Fluoroprene XP 40 zeigt quasi keine Veränderungen; während in Barrierta L 55/2 ein minimaler Volumenschwund von 0,1 % zu verzeichnen ist. Der Grenzwert für Volumenänderungen von Dichtungen in hygienisch ausgelegten und totraumfreien Nuten liegt bei 5 %. Diese Grenze wird bei Weitem unterschritten, sodass die gezeigten Kombinationen von den Anlagenbetreibern bedenkenlos verwendet werden können.
prozesstechnik-online.de/cav0912439
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