In CIP- und SIP-Prozessen werden chemisch immer aggressivere Reinigungsmittel eingesetzt, um Verschmutzungen und Organismen in möglichst kurzer Zeit zu beseitigen. Oft sind die tatsächlichen Reinigungsbedingungen aggressiver als 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, höhere Produktivität durch verkürzte Reinigungszeiten zu erreichen. Sterilisation mit Dampf bei immer höheren Dampftemperaturen und Drücken ist eine weitere Belastungsart, gegen die die Dichtungen beständig sein müssen.
Für diese hohen Belastungen in Nahrungsmittelanlagen eignen sich nur wenige Dichtungswerkstoffe, wie zum Beispiel EPDM, FKM, HNBR und Silikon (VMQ). Doch weisen diese Elastomertypen, wie verschiedene Untersuchungen ergaben, einzelne Schwächen auf:
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- EPDM ist hervorragend gegen Säuren, Laugen und oxidierende Medien sowie gegen Reinigungsmedien und Sterilisation - auch mit Dampf –
- beständig. Doch in fetthaltigen Medien bei höheren Temperaturen und Konzentrationen quillt EPDM. Deshalb kann EPDM nicht als universelles Dichtungsmaterial verwendet werden.
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- Die üblichen FDA-konformen FKM-Werkstoffe sind in sauren oder alkalischen Reinigern nicht beständig. Auch in Dampf ist die Beständigkeit begrenzt.
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- HNBR ist ebenfalls unbeständig in sauren Reinigern, sodass keine universelle Einsetzbarkeit gegeben ist.
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- Silikon ist nur äußerst gering gegenüber Dampf beständig.
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- Perfluorelastomere (FFKM) bieten eine umfassende Beständigkeit, gelten jedoch für die Anforderungen in der Lebensmittelindustrie als „overengineered“ und werden aufgrund des hohen Preises selten eingesetzt.
Weder EPDM noch die genannten Alternativwerkstoffe sind als Universallösung geeignet. Die Folge sind kürzere Standzeiten, höherer Verschleiß und damit mehr Wartungszyklen mit höheren Kosten. Um diese Defizite auszugleichen, hat Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik mit Fluoroprene XP-40 einen speziell für die Lebensmittelindustrie maßgeschneiderten Dichtungswerkstoff entwickelt. Der neue Werkstoff vereint alle in dieser Branche benötigten Beständigkeitsanforderungen und bietet gleichzeitig einen entscheidenden Preisvorteil gegenüber Perfluorelastomeren.
Dichtungen aus Fluoroprene XP-40 lassen sich selbst dann einsetzen, wenn EPDM aufgrund einer zu hohen Fettkonzentration des abzudichtenden Mediums nicht mehr in Frage kommt. Der neue Dichtungswerkstoff ist sowohl in Säure, Lauge und Dampf hervorragend beständig, aber auch Fette sowie die häufigsten Aromastoffe können ihm nichts anhaben. Fluoroprene XP-40 ist ein Dichtungswerkstoff, der die Vorgaben der Food and Drug Administration (FDA21 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.
Überlegen auch unter Extrembelastung
Seine universelle Einsetzbarkeit beweist der Werkstoff 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 CIP-Medien-Herstellern 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 der Dichtungswerkstoff sogar bei höheren Temperaturen und in stärker konzentrierten (20-prozentig) Säuren als bei Reinigungen in der Lebensmittelindustrie üblich eine herausragende Beständigkeit. 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 der neu entwickelte Werkstoff seine exzellente Hitzebeständigkeit. Damit ist er auch bei steigenden Sterilisationstemperaturen für schnelle und effektive Reinigungszyklen problemlos einsetzbar. Neben der Beständigkeit gegen aggressive Reinigungsmedien muss natürlich auch die Beständigkeit gegen die Lebensmittel selbst gewährleistet sein. Aus diesem Grund wurde die Verträglichkeit des Fluoroprene XP-40 gegenüber fetthaltigen Lebensmitteln geprüft. Exemplarisch wurde dieser neue Dichtungswerkstoffe im Kontakt mit reinem Olivenöl und Butter mit 82 Prozent Fettgehalt getestet (s.Abb. 3). In beiden Fällen ist quasi keine Quellung nachweisbar. Ähnlich ist es mit der Beständigkeit gegenüber Aromastoffen. Während FKM-Werkstoffe selbst bei Raumtemperatur in „Pfirsich“, „Himbeere“ und „Fantasy Fruit“ bereits erheblich quellen, ist für den Dichtungswerkstoff von Freudenberg Proces Seals eine gute Verträglichkeit gegeben. Damit beweist das Fluoroprene XP-40 eine universelle Beständigkeit gegen die Lebensmittel selbst sowie auch gegen die immer aggressiveren Reinigungsbedingungen. Mit der Farbe „dunkelblau“ ist Fluoroprene XP-40 eindeutig von EPDM unterscheidbar und verringert damit die Verwechselungsgefahr. Durch den universellen Einsatz von Fluoroprene XP-40 reduziert sich zudem der Bevorratungsaufwand für Dichtungen gleicher Größen, die bisher in unterschiedlichen Materialtypen vorgehalten werden mussten.
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