Der Dichtungswerkstoff Fluoroprene XP-40 zeigt eine hohe Beständigkeit gegenüber CIP-/SIP-Reinigungsmedien. Gleiches gilt für Lebensmittel typische Inhaltsstoffe wie Fette oder Aromen. Der Universaldichtungswerkstoff ist nach dem 3-A-Sanitary-Standard-Test 18-03 Klasse 1 geprüft und übersteigt die hier definierten Anforderungen bei weitem. Die Regularien der FDA 21 CFR 177.2600 sind ebenfalls erfüllt. Der O-Ring-Werkstoff ist auch problemlos für Formteile und Membranen verwendbar, so dass Freigabeprüfungen für verschiedene Materialien entfallen. Weiterer Pluspunkt: Fluoroprene XP-40 verlängert die Wartungszyklen und reduziert so Service- und Reparaturkosten.
Dr. Volker Peterseim und Nicole Schneider
In CIP- und SIP-Prozessen werden immer aggressivere chemische Reinigungsmittel eingesetzt, um Verschmutzungen und Organismen in möglichst kurzer Zeit zu beseitigen. Oft sind die tatsächlichen Reinigungsbedingungen härter als die in den 3-A-Sanitary-Standards festgelegten Testbedingungen. Dies liegt zum einen an dem Trend, keine oder nur noch wenige Konservierungsstoffe zu verwenden, zum anderen an dem Ziel, eine höhere Produktivität durch verkürzte Reinigungszeiten zu erreichen. Sterilisation mit Dampf bei immer höheren Dampftemperaturen und Drücken ist eine weitere Belastung, die Dichtungen verkraften müssen. Für die genannten Belastungen, die für Produktionsanlagen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie typisch sind, eignen sich nur wenige Dichtungswerkstoffe. Dazu zählen beispielsweise EPDM, FKM, HNBR oder Silikon (VMQ). Doch haben diese Elastomertypen, wie verschiedene Untersuchungen ergaben, einzelne Schwächen:
- EPDM ist hervorragend gegen Säuren, Laugen, oxidierende Medien sowie gegen Reinigungsmedien und Sterilisation (auch mit Dampf) beständig. Doch in fetthaltigen Medien bei höheren Temperaturen und Konzentrationen quillt EPDM und kann deshalb nicht als universelles Dichtungsmaterial verwendet werden.
- Die üblichen FDA-konformen FKM-Werkstoffe sind in sauren oder alkalischen Reinigungsmitteln nicht beständig. Auch in Dampf ist die Beständigkeit begrenzt.
- HNBR ist ebenfalls in sauren Reinigungsmitteln unbeständig, so dass keine universelle Einsetzbarkeit gegeben ist.
- Silikon ist nur in geringem Maße gegenüber Dampf beständig.
- Perfluorelastomere (FFKM) bieten zwar eine umfassende Beständigkeit, gelten jedoch für die Anforderungen in der Lebensmittelindustrie als „over engineered“ und zu teuer.
Weder EPDM noch die anderen genannten Alternativwerkstoffe sind als Universallösung geeignet. Kommen sie zum Einsatz, können kürzere Standzeiten, höherer Verschleiß und damit mehr Wartungszyklen die Folge sein. Um diese Defizite auszugleichen, hat Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik mit Fluoroprene XP-40 einen speziell für die Lebensmittelindustrie maßgeschneiderten Dichtungswerkstoff entwickelt. Er vereint alle in dieser Branche benötigten Beständigkeitsanforderungen und bietet gleichzeitig einen entscheidenden Preisvorteil gegenüber Perfluorelastomeren (Bild 2).
Alternative zu EPDM
Dichtungen aus Fluoroprene XP-40 sind auch dann einsetzbar, wenn EPDM aufgrund einer zu hohen Fettkonzentration des abzudichtenden Mediums nicht mehr in Frage kommt. Denn dieser Dichtungswerkstoff ist sowohl in Säure, Lauge und Dampf hervorragend beständig, aber auch Fette sowie die häufigsten Aromastoffe können ihm nichts anhaben. Selbstverständlich ist Fluoroprene XP-40 ein Dichtungswerkstoff, der die Vorgaben der FDA 21 CFR 17.2600 erfüllt und so nachweislich für den Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist. Da die Anlagen in der Lebensmittelindustrie immer häufiger für die Herstellung und Verarbeitung verschiedener Produkte mit unterschiedlichen Rezepturen eingesetzt werden, bietet dieser Dichtungswerkstoff den entscheidenden Vorteil der universellen Beständigkeit.
Seine universelle Einsetzbarkeit beweist Fluoroprene XP-40 auch im direkten Vergleich mit drei speziellen FKM-Typen. Unter der für Lebensmittelanwendungen maximalen Belastung wurden Fluoroprene XP-40, ein FKM TFE-P und ein FKM-Terpolymer TFE-E-PVME getestet. Dazu wurden in Zusammenarbeit mit führenden Herstellern von CIP-/SIP-Medien die aggressivsten Reinigungsmedien der verschiedenen Reinigerkategorien ausgewählt und die maximale Belastung für diese Elastomere im Test nachvollzogen. Dazu erfolgte die Lagerung der verschiedenen Elastomerproben (nach DIN ISO 1817) bei höchster angegebener Einsatzkonzentration und -temperatur über eine Woche.
Dabei zeigte Fluoroprene XP-40 sogar bei höheren Temperaturen und in stärker konzentrierten (20%ig) Säuren als bei Reinigungsprozessen in der Lebensmittelindustrie üblich eine herausragende Beständigkeit. In Bild 3 ist exemplarisch die Volumenquellung im Vergleich zu den ebenfalls geprüften FKM-Werkstoffen dargestellt. Vor allem in Säuren und unter Dampfeinwirkung ist die Quellung des Fluoroprene XP-40 signifikant geringer und sogar einem FDA-Perfluorelastomer überlegen. Auch beim Druckverformungsrest als Maß für die verfügbaren elastischen Rückstellkräfte – kurz DVR – in Heißwasser als auch in Luft bei 200° C beweist das Fluoroprene XP-40 seine exzellente Hitzebeständigkeit. Damit ist es auch bei steigenden Sterilisationstemperaturen für schnelle und effektive Reinigungszyklen problemlos einsetzbar.
Aromen, Fette und Co.
Wichtig ist auch die Beständigkeit von Dichtungswerkstoffen gegenüber für Lebensmittel typische Inhaltsstoffe. Vor diesem Hintergrund wurde exemplarisch die Beständigkeit von Fluoroprene XP-40 gegenüber Olivenöl und Butter – beide haben einen Fettgehalt von 82 % – getestet. In beiden Fällen ist keine Quellung nachweisbar (Bild 4). Ähnliche Ergebnisse ergaben Versuchsreihen, in denen Fluoroprene XP-40 mit verschiedenen Aromastoffen in Kontakt gebracht wurde. Während FKM-Werkstoffe selbst bei Raumtemperatur in Pfirsich-, Himbeer- und Fantasy-Fruit-Aromen erheblich quellen, ist dies bei Fluoroprene XP-40 nicht der Fall (Bild 5).
Fazit: Fluoroprene XP-40 hat in den verschiedenen Versuchsreihen eine universelle Beständigkeit gegenüber verschiedenen Reinigungsmitteln und für Lebensmittel typische Inhaltsstoffe bewiesen. Durch seine Farbe ist der dunkelblaue Werkstoff eindeutig von EPDM unterscheidbar und eine Verwechselung kaum möglich. Ein weiterer Vorteil für den Anwender ist, dass sich durch die universelle Einsetzbarkeit von Fluoroprene XP-40 der Bevorratungsaufwand für Dichtungen, Formteile und Membranen, die bisher in unterschiedlichen Materialtypen vorgehalten werden mussten, deutlich reduziert.
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Weitere Informationen zum Produkt
Anwendungsorientierte Dichtungstechnik
U.S. Food and Drug Administration
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