Wenn ein halbflüssiges Produkt an den Prozessleitungen haftet und in den Abfluss gespült wird, sinken auch die Gewinne. Sie wollen, dass jedes Gramm Ihres Joghurts, Puddings oder Arzneimittels in der Füllmaschine landet. Daher können Sie, wie die meisten Verarbeiter, ein Produktrückgewinnungssystem verwenden, um alles, was in den Rohrleitungen zurückbleibt, aufzufangen.

Die Produktrückgewinnung erfolgt in der Regel über ein "Molchsystem". Dabei handelt es sich um einen flexiblen Zylinder mit einer Silikondichtung am Ende, der durch das Rohr geschoben wird, um das restliche Produkt am anderen Ende herauszudrücken. Die Kraft, die hinter diesen Systemen steckt, ist in der Regel ein inertes Medium wie Druckluft oder Wasser.

Die Rückgewinnung eines Produkts nützt wenig, wenn dadurch die gesamte Charge verdorben wird. Verunreinigungen können entstehen, wenn eine mangelhafte Dichtung oder ein Riss im Molchapparat Verunreinigungen aus dem Brauchwasser oder der Druckluft aufnimmt und sich diese Verunreinigungen in der warmen, feuchten Umgebung vermehren. Darüber hinaus durchläuft die nächste Produktcharge dieselben Verarbeitungsrohre und trifft auf alles, was sich dort ablagert. Wegen dieses Risikos des Kontakts mit Lebensmitteln ist es am besten, sterile Luft oder steriles Wasser für diesen Herstellungsprozess zu verwenden.

Wie werden steriles Wasser und sterile Luft hergestellt?

Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung steriler Luft oder sterilen Wassers bei der Verarbeitung von Lebensmitteln und Getränken:

• Umkehrosmose (RO),
• Pasteurisierung,
• Sterilisation mit ultraviolettem (UV) Licht,
• Ozonierung, und
• Mikrofiltration (für Druckluft oder Wasser).

Jede Methode hat ihre Vor- und Nachteile. Umkehrosmoseanlagen verfügen über eine empfindliche Membran, deren Austausch kostspielig sein kann, weshalb sie oft nur für Wasser mit Inhaltsstoffen verwendet werden. Pasteurisierung, UV-Sterilisierung und Ozonisierung sind alle wirksam, erfordern jedoch einen zusätzlichen Prozessschritt. 

Die Mikrofiltration entwickelt sich zu einer anerkannten Alternative für die Herstellung von sterilem Wasser oder Luft. Der richtige Mikrofilter erfüllt die 3-A-Norm und hat Kostenvorteile, da das Entkeimungselement direkt in die Prozesslinie integriert werden kann. Die Mikrofiltration erzeugt pasteurisiertes Wasser für eine Reihe von Verwendungszwecken, einschließlich Prozessrückgewinnung und Clean-in-Place-Systeme.

Nach den Standards der pharmazeutischen Produktion muss ein steriler Luft- oder Wasserfilter eine gleichbleibende Porengröße von 0,2 Mikrometern Durchmesser haben und 99,99999 % aller Krankheitserreger zurückhalten. (Die kleinsten Bakterien sind 0,2 Mikrometer groß.)

Prüfen Sie vor dem Kauf eines Filters sorgfältig dessen technisches Datenblatt auf eine Mikrongröße von 0,2 und auf einen logarithmischen Reduktionswert von 7, der die erforderliche Rückhaltung darstellt. Nicht alle Filterhersteller erfüllen die diesbezüglichen Richtlinien der Industrie.

Arbeiten Sie mit einem Anbieter wie Donaldson zusammen, der die höchsten unabhängigen Standards für Luft oder Flüssigkeiten einhält, die in Anwendungen mit Lebensmittelkontakt oder Inhaltsstoffen verwendet werden.

Was bedeutet Sterilfiltration?

Um sterile Luft oder steriles Wasser nach pharmazeutischen Standards zu erzeugen, muss ein Filter eine konstante Porengröße von 0,2 Mikrometern haben und 99,99999 % aller Partikel in diesem Größenbereich entfernen.

Auf dem technischen Datenblatt des Filters wird diese Leistung als "0,2-Mikrometer-Filter mit einem Log-Reduktionswert (LRV) von >7" angegeben.

Im Gegensatz dazu haben die nominell bewerteten Filter eine ungefähre Porenverteilung von und eignen sich nicht für die Herstellung steriler Gebrauchsgegenstände. Nominale Filter sind im Allgemeinen für nicht sterile Anwendungen akzeptabel, z. B. zur Vorfilterung von Dampfkesselspeisewasser.

Ein nominaler Vorfilter (links) wird für Wasser oder Druckluft empfohlen, bevor diese die sterile Mikrofiltermembran (rechts) passiert.

Optimale Gestaltung und Wartung der sterilen Mikrofiltration

Donaldson hat kürzlich mit einem führenden Joghurtunternehmen zusammengearbeitet, das alle seine Produktrückgewinnungssysteme in Anlagen auf der ganzen Welt auf Kartuschen-Mikrofiltration umgestellt hat.

Hier sind einige wichtige Praktiken, die Sie beachten sollten, wenn Sie die Mikrofiltration für ähnliche Zwecke der Produktrückgewinnung einsetzen wollen:

Schutz von Mikrofiltern durch Vorfiltration

Das Abfangen harter Partikel kann zu einer vorzeitigen Abnutzung des Mikrofilters führen, der in erster Linie für Mikroben gedacht ist. Da dieses Element kostspielig ist, sollten Sie es mit einer Reihe von Vorfiltern schützen, die alle Arten von Sedimenten filtern.

Wie viele Vorfilter Ihre Luft oder Ihr Wasser benötigt, hängt von der Qualität der Quelle ab. Jede kommunale Wasserversorgung ist anders, und der Filtrationsbedarf kann sich saisonal ändern, wenn der Grundwasserspiegel steigt und sinkt. Im Allgemeinen sollte man jedoch mit der Filtration von Stadtwasser mit einem 100- oder 50-Mikron-Vorfilter beginnen und dann in 10-Mikron-Schritten zu feineren Filtern übergehen. Ein 1-Mikron-Vorfilter wird empfohlen, bevor das Wasser oder die Luft den letzten Mikrofilter erreicht.

In einem Druckluftsystem gehören zu den potenziellen Verunreinigungen neben Sedimenten und Mikroorganismen auch Öl und Kondenswasser. Genau wie bei einer Wasserleitung wird durch stufenweise Filterung saubere, trockene Luft erzeugt. Konditionieren Sie die Luft mit preisgünstigen Vorfiltern und verfeinern Sie sie schrittweise mit feineren Filtern. In der Nähe des Ortes, an dem die Luft verwendet wird, sollte der letzte Mikrofilter darauf ausgerichtet sein, Bakterien mit hoher Effizienz zu filtern.

Sie können mit weniger Elementen auskommen, aber Ihr endgültiger Mikrofilter ist einem größeren Risiko der Verstopfung oder vorzeitigen Abnutzung ausgesetzt. Eine optimal gestaltete Filterabfolge hilft, die Lebensdauer der Filter zu verlängern und trägt so letztlich zu niedrigeren Gesamtkosten bei.

Planen Sie den Standort des Filters auf der Grundlage des Risikos

Wenn Ihre Anlage mehrere Verbrauchsstellen für sterile Luft oder steriles Wasser hat, bringen Sie Vorfilter an den größeren Versorgungsleitungen und End-Mikrofilter an den Zweigleitungen so nahe wie möglich an der Verbrauchsstelle an. Die genaue Platzierung hängt vom verfügbaren Platz in Ihrer Anlage ab.

Im günstigsten Fall hat ein Prozess eine kompakte Grundfläche, weil kürzere Leitungswege das Kontaminationsrisiko senken. Wenn zwischen dem letzten Vorfilter und dem Endfilter 1.000 Meter Kohlenstoffrohr liegen, sind das 1.000 Meter potenzieller Kohlenstoffablagerungen, Rost, Kesselstein und Ablagerungen, die Ihren teuren Endfilter erreichen könnten. Planen Sie in diesem Fall zusätzliche Vorfilter für größere Rohrlängen ein. Führen Sie eine Risikoanalyse für jeden Ihrer Standorte durch und gestalten Sie Ihr System so, dass die Risiken minimiert werden.

Maximieren Sie die Lebensdauer des Filters mit Qualitätstechnologie

Die Kosten für ein Filtersystem hängen zum großen Teil davon ab, wie lange die Elemente halten. Vorfilter laufen ab, wenn sie verstopft sind. Um eine Verstopfung festzustellen, bringen Sie Druckmessgeräte vor und hinter dem Filter an und wechseln Sie den Filter bei einem bestimmten Druckabfall.

Der Mikrofilter ist anders. Wenn Sie ihn wie empfohlen mit einer Vorfiltration geschützt haben, sollten Sie einen Mikrofilter nicht wegen Verstopfung wechseln müssen. Allerdings müssen Sie die Bakterien, die sich auf der Membran ansammeln, regelmäßig abtöten. Dies geschieht in der Regel durch Dampfsterilisation. Die Hitzebelastung des Filters begrenzt die Anzahl der Sterilisationszyklen, die er verträgt. Wechseln Sie das Element aus, wenn es die vom Hersteller empfohlene maximale Anzahl von Zyklen erreicht hat.

Es liegt auf der Hand, dass die Verwendung von Elementen, die eine möglichst hohe Anzahl von Dampfzyklen vertragen, einen Kostenvorteil mit sich bringt - ein Bereich, in dem sich Donaldson-Filter auszeichnen. Donaldson LifeTec® Flüssigkeitsmikrofilter mit PTFE-Membranen verfügen über 20 Prozent mehr Filtrationsmedien, um hohe Durchflussraten zu ermöglichen. Ihre stabilen Stützkörbe halten auch hohen Temperaturen stand. Für Druckluft sind Donaldson P-SRF V Luftfilter erhältlich.

Donaldson-Tests zeigen, dass sie bis zu 160 Sterilisationszyklen halten, gegenüber 100 bis 150 für den nächsten vergleichbaren Filter, mit einem logarithmischen Reduktionswert von 9 bei 0,2 Mikron. Diese jüngsten technologischen Fortschritte tragen dazu bei, Produktionsausfallzeiten und Wartungskosten weiter zu reduzieren. Auch wenn hochwertige Filter anfangs teurer sind, sinken die Gesamtbetriebskosten mit jedem Tag, den sie im Einsatz sind, erheblich.

Arbeiten Sie mit einem professionellen Filtrationspartner zusammen

Als Donaldson den Joghurtverarbeiter bei der Installation einer Kartuschen-Mikrofiltration für seine Produktionslinie unterstützte, gab es eine Zusammenarbeit von Anfang bis Ende. Donaldson stellte eine Laboranalyse der Wasserqualität zur Verfügung, testete verschiedene Mikron-Qualitäten, um die richtige Balance des Vorfilterschutzes zu bestimmen, und lieferte Produktexpertise bezüglich der richtigen Dampfsterilisation, um die Lebensdauer der Mikrofilter zu verlängern.

Die Mikrofiltration ist eine effektive, 3-A-konforme Methode zur Herstellung von pasteurisiertem Wasser und sauberer, trockener Druckluft. Da Ihre Produktionslinien hohen Anforderungen ausgesetzt sind, sollten Sie mit einem qualifizierten Filtrationsunternehmen zusammenarbeiten, um die beste Leistung und den besten Wert für Ihr Sterilfiltrationssystem zu erzielen. Sie können Ihnen helfen, die Risiken Ihrer Anlage zu verstehen und die richtigen Standorte und die richtige Reihenfolge für die Filtration zu bestimmen. Sie können auch Produkte und Technologien anbieten, die dazu beitragen, dass Ihre Produktrückgewinnungssysteme zu niedrigeren Gesamtkosten in Betrieb bleiben.

Wenn Sie mit einem Spezialisten von Donaldson Process Filtration in Kontakt treten möchten, wenden Sie sich noch heute an   .

Connor Rojina ist Anwendungsingenieur in der Abteilung Prozessfiltration der Donaldson Company. Er ist aktives Mitglied von 3-A Sanitary Standards, Inc. und dem Compressed Air and Gas Institute. Er verfügt über große Erfahrung mit Technologien, Anwendungen und Vorschriften im Zusammenhang mit Flüssigkeitsfiltration, kulinarischem Dampf und Sterilluftproduktion in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.