Aseptic Processing

„Bei der Planung einer entsprechenden Prozessanlage nehmen Lebensmittelbetriebe und Anlagenplaner meist zuerst Tanks, Separatoren und andere große Komponenten in den Blick. In die Überlegungen sollten aber möglichst früh auch kleinere Komponenten wie Ventile und Pumpen mit einfließen, weil sie durchaus großen Einfluss auf die Produkt- und Prozesssicherheit haben.” Das betont Pascal Bär, Senior Director Product Management für aseptische Ventiltechnologie bei GEA.

GEA führt dazu unter anderem eine umfassende Auswahl aseptischer Ventile unter der Marke Aseptomag®. Die Reihe umfasst etwa Ventile zum Absperren von Rohrleitungen, zum Umschalten und Abfüllen, zur Regelaufgabe und zur Probennahme sowie Doppelkammerventile für die vermischungssichere Trennung sich kreuzender Produktleitungen. Im Unterschied zu klassischen hygienischen Ventilen, zeichnen sich aseptische Ventile durch eine hermetische Abdichtung produktführender Innenräume von der Umgebung aus. Diese sind generell insbesondere nach der thermischen Haltbarmachung der sensiblen Produkte erforderlich. Ab dann muss man eine Kontamination von außen in den sterilen Prozessbereich sicher verhindern.

Zur Auswahl stehen Metallfaltenbälge aus Edelstahl, PTFE-Bälge und Stangen- beziehungsweise Schaftmembrane. „Jede dieser Technologien kann in verschiedenen Industrien und Anwendungen eingesetzt werden. Dabei prägt die Kombination aus Werkstoff und dessen spezieller Form unterschiedliche Schutzeigenschaften für die verarbeiteten Stoffe. Welche Technologie am Ende in einer Anlage zum Einsatz kommt, hängt von den Anforderungen an Produkt und Prozess ab“, so Bär.

Aseptik-Ventile mit Metallfaltenbalg zeichnen sich durch die akkordeonartige Formgebung und Dünnwandigkeit aus, was sie stabil und flexibel zugleich macht. Schon vor Jahrzehnten eingeführt, gelten sie nach wie vor als die höchste Klasse aseptischer Ventile und gelten etwa bei Babynahrung quasi als Standard. Dies liegt zum einem daran, dass Edelstahl ein bewährter inerter Werkstoff ist. Der weitere Vorteil besteht in ihrer unlösbaren verschweißten Verbindung, was bei anderen Arten einer hermetischen Abdichtung nichtmöglich ist. Auf diese Weise lassen sich der sogenannte „Fahrstuhl-Effekt“ und damit Verschleppungen innerhalb des produktführenden Raumes mechanisch sicher ausschließen. Als Fahrstuhl-Effekt wird die Bewegung des Ventilschafts aus der unsterilen Außenwelt in den produktführenden Raum hinein genannt, die Schadstoffe oder Keime von außen in Kontakt mit dem Lebensmittel bringen kann. Verschleppungen können durch lösbare Verbindungen zwischen zwei oder mehr Teilen entstehen, insbesondere wenn die Werkstoffe der einzelnen Bauteile unterschiedlich auf die vorherrschenden Prozessbedingungen reagieren.

In diesem Zusammenhang stellt der Experte weiter fest, es gebe durchaus auch Bereiche, für die sich problemlos klassische Hygieneventile oder Ventile mit Stangenmembrane anbieten. Beispielsweise bei der Herstellung von Ready-to-Drink-Tee, Fruchtsaftgetränken und ähnlichen gezuckerten oder säurehaltigen Flüssigkeiten. GEA wolle dem Kunden je nach den vorliegenden Bedingungen und Anforderungen an die Ventiltechnik mit einem breiten Portfolio und kompetenter Beratung die bestmögliche Lösung anbieten: „GEA-Ventile sollen sich den Produkten und Prozessen anpassen und nicht die Prozessführung einzelnen, angebotenen Ventilarten.“

GEA ist nicht nur Vorreiter bei der Entwicklung von Ventilen auf Basis der Edelstahl-Faltenbalgtechnologie, sondern auch bei Doppelsitzventilen in hygienischer und aseptischer Ausfertigung. Durch eine integrierte Sterilkammer garantieren aseptische Doppelkammerventile eine vermischungssichere Absperrung zwischen zwei unverträglichen Stoffströmen in den Prozessanlagen. Diese treten oft am Übergabepunkt zwischen zwei Haupt-Anlageteilen auf, wie beispielsweise an der Schnittstelle zwischen UHT und Steriltank.

Verschiedene Prozessbereiche unterliegen aufgrund ihrer Beanspruchung oftmals unterschiedlichen Reinigungszyklen. Wenn gerade in einer Leitung ein automatischer CIP-Zyklus erfolgt, soll sichergestellt sein, dass in der anderen Leitung problemlos weiter produziert werden kann. Ein Metallfaltenbalg stellt auch in diesem Fall sicher, dass von außen nichts in den produktführenden Prozessbereich hineingelangt. Dazu kommt bei Doppelkammerventilen nun noch die mit appliziertem heißem Dampf steril gehaltene Sterilkammer dazwischen. Die Doppelsicherung durch die beiden Ventilsitzdichtungen und das zusätzliche sterile Medium sowie ein kontrollierter Überdruck, wäre auch im Falle einer defekten Dichtung eine Vermischung unterschiedlicher Medien ausgeschlossen.

Zur Auswahl stehen je nach Komplexität einer Anlage Doppelkammerventile mit einer, zwei oder sogar drei integrierten und individuell betreibbaren Sterilkammern. Dabei verfügt jede Sterilkammer über ein Einlass- und Auslassventil, deren Ruhestellung ebenfalls voneinander unabhängig ausgewählt werden kann. Zur Prozessüberwachung lässt sich der Auslass mit einem Temperaturfühler versehen. Da die Sperre üblicherweise mit Dampf betrieben wird, neigen viskose oder zuckerhaltige Lebensmittel zu Anbränden und ähnlichen Materialschäden. Durch Verschließen des Auslassventils unterbricht man daher den aktiven Dampfzyklus und betreibt das Ventil mit einer kälteren, sterilen Kondensatsperre.

Die AXV-Ventile mit drei Kammern als Premium-Ausführung der Doppelkammerventiltechnologie ermöglichen zusätzlich einen dauerhaften Betrieb der Anlage. So kann auf der einen Seite eine Wartung durchgeführt werden, während die Produktion auf der anderen Seite fortgesetzt wird.

Aseptomag®-Faltenbalgventile erfüllen höchste Hygienestandards. Gestaltungsrichtlinien wie die der EHEDG und 3-A sind Teil des Konstruktionsprozesses für Komponentenentwickler. Die modulare Konstruktion aus Gehäuse, Innenteil und Antrieb erleichtert zudem die Wartung: Anwender lösen einfach die Klammer, die die Komponenten zusammenhält, können Antrieb inklusive Innenteil abnehmen und Verschleißteile wie Dichtungen und Faltenbalg bei Bedarf austauschen. Neukunden stellt GEA auf Wunsch als Empfehlung auch Informationen zu Wartungsintervallen zur Verfügung. Unabhängig davon ist die Anpassung an individuelle Prozessanforderungen möglich, etwa Ventile aus Sondermaterialien oder in einem speziellen Design.

Was die Steuerung betrifft, setzt sich laut Produktmanager Bär die Ausstattung mit digitalen Steuerköpfen direkt am Ventil immer mehr durch. Dabei könnten die Ventile mittels der GEA-eigenen Steuerköpfe (T.VIS®) nahtlos und mit minimalem Verkabelungsaufwand in eine automatisierte Prozessanlage integriert werden – alles mit Blick auf die Tatsache, dass man in entsprechenden Anlagen in der Regel Dutzende an Ventilen benötigt.

Weitere Informationen:

https://www.gea.com/de/