ANLAGEN AUS ROSTFREIEM EDELSTAHL

Bereits heute kennzeichnen die Mineralwasserherstellung hochmoderne integrierte Prozesse mit durchgängigem Hygienic Design vom Zufluss bis zur Abfüllung der Produkte. Abgestimmt auf die spezifischen Gegebenheiten – Wassereigenschaften, Prozess, chemische Bedingungen sowie Vorgaben an den Geschmack des Endproduktes – sind dabei maßgeschneiderte Anlagen aus rostfreiem Edelstahl Standard.

Abhängig von den Eigenschaften der Quelle wird das Wasser nach der Entnahme zunächst entmineralisiert, enthärtet und gegebenenfalls entgast, um den enthaltenen Sauerstoff zu entfernen. Sauerstoff reduziert die Haltbarkeit des Wassers. Zudem schäumt unzureichend entgastes Wasser und kann durch unregelmäßige Karbonisierung den Geschmack verändern. Wenn das Wasser mit natürlicher Quellkohlensäure versetzt ist, wird der CO2-Anteil aus gebundener und freier Kohlensäure zunächst abgetrennt, verdichtet und verflüssigt. Anschließend wird er in Tanks gelagert, dann erneut verdampft und beim Abfüllen exakt dosiert dem Wasser wieder zugeführt. Bei der Abfüllung in PET-Flaschen sind Flaschenblasanlagen die nächste Etappe der Mineralwasserherstellung. Glasflaschen werden zunächst nach Farbe sortiert, unter reinraumähnlichen Bedingungen gereinigt, von Etiketten befreit und anschließend auf Bruch oder Restverunreinigung kontrolliert. Danach durchlaufen beide Flaschentypen Etikettierer, bei kohlensäurehaltigen Sorten auch einen Karbonator, der dem Wasser Kohlendioxidgas zusetzt, bevor sie schließlich die Abfüllanlage erreichen. Je nach Anforderung, Aufbereitungsprozess und Wassereigenschaften werden für die in der Produktion eingesetzten Aggregate entsprechend hoch legierte Edelstähle verwendet.

Vier Werkstoffgüten sind bei der Mineralwasserherstellung etabliert: Für Anlagen und Geräte, die lediglich mit schwach sauren oder alkalischen Lösungen in Kontakt kommen, erfüllt oft schon die Güte 1.4301 die Anforderungen. Eine deutlich höhere Beständigkeit gegenüber Korrosion und Erosion bietet – durch den Zusatz von zwei bis 2,5 Prozent Molybdän – die austenitische Werkstoffgüte 1.4404. Zahlreiche Anlagen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind deshalb aus diesem Edelstahl gefertigt. Dafür sprechen auch seine guten Verarbeitungseigenschaften durch den geringeren Kohlenstoffgehalt.

Der ebenfalls gegen viele Korrosionsformen beständige, nichtrostende austenitische Stahl 1.4435 fällt aufgrund ähnlicher Eigenschaften wie die Güte 1.4404 ebenfalls unter die amerikanische Norm-Bezeichnung AISI 316L. Seine Hochglanzpolierbarkeit verleiht ihm eine exzellente Oberflächenbeschaffenheit. Der nichtrostende austenitische Sonderstahl 1.4539 gewährleistet durch seinen hohen Molybdängehalt und den Zusatz von Kupfer bei gleichzeitig sehr niedrigem Kohlenstoffgehalt besonders gute Beständigkeit gegen Lochfraß, Spannungskorrosion und interkristalline Korrosion.

Filter unterschiedlicher Feinheit

Für die gebotene Prozess- und Produktintegrität ist ein prozessübergreifend abgestimmtes System aus Edelstahlfiltern unterschiedlicher Feinheit für Flüssigkeiten, Druckluft, Gase und Dampf von entscheidender Bedeutung. Das zulaufende Quellwasser wird mit einem 25-Mikron-Filter vorfiltriert, um Ablagerungen, Schmutzpartikel und größere Mikroorganismen zu entfernen. Wasser, das zur Verdünnung der CIP-Reagenzien eingesetzt wird, durchläuft zuvor eine Tiefenfiltration mit fünf Mikron. Die für ein einwandfreies Produkt besonders kritische, sterile Endfiltration vor dem Abfüllen erfordert Membranfilter mit 0,2 Mikron.

Mittels steriler Druckluftfiltration werden Mikroorganismen aus der Druckluft entfernt, die zum Blasen von Flaschen benötigt wird. In Puffer- oder Speichertanks verhindern Tankentlüftungsfilter das Eindringen von Verunreinigungen aus der umgebenden Luft. Auch bei den Verbrauchsmaterialien wie Filterpackungen, -kerzen, -kartuschen oder -membranen führt an hochwertigem Edelstahl beispielsweise der Werkstoffgüte 1.4404 kein Weg vorbei. Neben einer für die geforderten Durchflussmengen unverzichtbaren Festigkeit sprechen dafür dauerhafte Beständigkeit gegen chemische und mechanische Reinigung, Temperaturbeständigkeit, Sterilisierbarkeit sowie die hohe Präzision des Partikelrückhalts durch absolute Porengrößen.

Prozess- und Lagerbehälter wie Speicher-, Puffer- und Abfülltanks, CIP-Behälter oder Dampfkessel erfordern Edelstahlkonstruktionen von höchster Qualität. Aus diesem Grund werden hierfür die Werkstoffgüten 1.4404 und 1.4435 besonders häufig verwendet. Modernste Fertigungstechnologien ergänzen die Anforderungen an hygienische, sterile Tanks gemäß den Richtlinien der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG). Deren Standards schreiben für jedes Bauteil sowie Schweißnähte im Lebensmitteltankbau eine Rauheit der Oberfläche von Ra ≤ 0,8 Mikrometer vor. Zudem dürfen die Behälter weder Toträume, Spalten oder scharfe Kanten aufweisen noch Schrauben oder Federn im Innenraum enthalten. Außerdem müssen auch die in den Tanks verwendeten Ventile, Dichtungen und Sensoren über eine EHEDG-Zertifizierung verfügen.

Die geforderte Fertigung aus rostfreiem säurebeständigem Stahl gewährleistet die vorgeschriebene Korrosionsbeständigkeit, verhindert das Auftreten von Bakterien im gelagerten Produkt und schützt den Inhalt vor Umwelteinflüssen. Für eine vollständige Entleerung und gründliche Reinigung der Tanks sind die meist zylindrischen Behälter zudem häufig mit konvexem oder konischem Boden ausgestattet. Je nach Anforderung ergänzen Heiz- und Kühlmantel, Rührwerk und CIP-Anschluss die Behälterkonstruktion.

Konformität mit allen Richtlinien

Auch für Pumpen und Rührwerke, die bei der Mineralwasserherstellung eingesetzt werden, sind die Hygieneanforderungen höchst anspruchsvoll. Ob Drehkolbenpumpen für Transfer, Austrag, Mischen, Dosieren oder Abfüllen, Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen für die Flaschenabfüllung oder Peripheralradpumpen, die kleine Fördermengen pulsationsfrei gegen hohe Drücke pumpen: Konformität mit allen geltenden Richtlinien für die Lebensmittelindustrie durch hygienische und hochreine Prozesse ist hier unerlässlich. Starkwandige Pumpengehäuse aus gewalztem und tiefgezogenem Edelstahl der Güten 1.4404, 1.4435 oder 1.4539 mit totraum- und spaltfreien Förderräumen sowie elektropolierten Oberflächen für medienberührte Bauteile mit Rauheitswerten bis Ra ≤ 0,4 Mikrometer sind hier Standard.

Ebenso sind CIP- und SIP-Fähigkeit bei bis zu 140 Grad Celsius Sterilisationstemperatur gängige Praxis. Rührwerke mit robusten und hygienerechten Motoren, deren kritische Komponenten aus Edelstahl der Güte 1.4571 gefertigt sind, sorgen für eine vollständige Durchmischung der Tankinhalte. Auch hier gewährleistet nichtrostender Stahl trotz ständigen Wasserkontakts und Einsatzes aggressiver Reinigungschemikalien die von der EHEDG geforderte hohe Korrosionsbeständigkeit. Dadurch wird Verschleiß und Bruch zuverlässig vorgebeugt und somit eine Kontamination des Endproduktes verhindert. Prozessübergreifend – ob beim Transport zwischen den einzelnen Aggregaten oder als Füllrohre – leisten nicht zuletzt auch Rohre und Ventile aus Edelstahl der Güte 1.4404 in der Mineralwasserindustrie einen zentralen Beitrag zu Hygiene und Sterilität bei zugleich optimierten Fließeigenschaften.

Diesen Artikel finden Sie in LT 12/2023 auf den Seiten 32 und 33.

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