Anlagenkonstruktionen für sichere Lebensmittelabfüllung

Beim Abfüllen von Lebensmittelpulvern treffen mehrere hygienekritische Faktoren aufeinander: Produktanhaftungen in Kesseln und Leitungen, Staubemissionen am Befüllstutzen, potenzielle Kreuzkontaminationen bei Produktwechseln sowie die Gefahr undichter Sackverschweißungen. Der Bruttopneumatikpacker BVP und passende Features vom Verpackungsmaschinen-Hersteller Greif-Velox zeigen, wie sich diese Herausforderungen durch die Anwendung von EHEDG- und GMP-Prinzipien konstruktiv adressieren lassen – von der Kesselgeometrie über integrierte Absaugsysteme bis zur Verschweißungstechnik.

Hygienegerechtes Anlagendesign

Hygienic Design basiert auf dem Prinzip, durch kons­truktive Maßnahmen zu verhindern, dass Kontaminationsrisiken entstehen, anstatt diese nachträglich durch aufwendige Reinigungsmaßnahmen zu beseitigen. Das Umsetzen orientiert sich an etablierten Standards der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) sowie den Grundsätzen der Good Manufacturing Practice (GMP).

Zentrale Anforderungen an hygienegerechte Anlagenkonstruktionen umfassen: Toträume zu vermeiden, die vollständige Drainierbarkeit aller produktberührenden Bereiche sowie glatte, geschlossene Oberflächen zu verwenden. Diese Prinzipien reduzieren nachweislich, dass Produktreste haften bleiben, und verhindern, dass sich mikrobielle Nischen bilden. Beim BVP werden diese Anforderungen durch eine optimierte Kesselgeometrie mit radialen Übergängen und einem Mindestradius von mehr als 3 mm umgesetzt. Horizontale Flächen, auf denen sich Ablagerungen bilden könnten, hat der Hersteller konstruktiv eliminiert.

Die Materialauswahl folgt strengen Kriterien: Produktberührende Bauteile bestehen aus Edelstahl der Güten AISI 304 oder 316L, Kunststoffkomponenten entsprechen der EU-Verordnung 10/2011 und sämtliche Dichtungen sowie Schläuche sind FDA-konform. Optional können polierte Oberflächen mit einer Rauheit von Ra < 0,8 µm für besonders sensible Anwendungen realisiert werden.

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Effizientes Restentleeren zur Prozessoptimierung

Ein kritischer Faktor beim Abfüllen von Lebensmittelpulvern ist die vollständige Entleerbarkeit des Systems. Produktreste im Kessel führen nicht nur zu Materialverlusten, sondern bergen insbesondere bei Produktwechseln erhebliche Kontaminationsrisiken – etwa wenn allergene Substanzen nachfolgende Chargen verunreinigen.

Die Restentleerungsfunktion des BVP demonstriert, welchen Einfluss konstruktive Details auf die Praxistauglichkeit haben. Durch die Kombination aus optimierter Kesselform und einem pneumatischen Luftspülsystem verbleiben nach dem Entleeren weniger als 12 g Produktrest im System. Diese nahezu vollständige Entleerung wird durch ein definiertes Gefälle aller produktberührenden Bereiche sowie durch den gezielten Einsatz von Prozessluft erreicht, die auch stark haftende Partikel aus dem Kessel befördert.

Die praktische Bedeutung zeigt sich an einem Kundenbeispiel: Beim Abfüllen mi­kronisierter Wachse konnte ein Kunde des Maschinenherstellers die Reinigungszeit bei Produktwechseln von 30 min auf fünf min reduzieren, was einer Zeitersparnis von 80 % entspricht. Die pneumatische Öffnungseinrichtung ermöglicht zudem eine einfache Sichtkontrolle nach dem Entleeren, sodass die Wirksamkeit der Restentleerung unmittelbar verifiziert werden kann.

Integriertes Absaugsystem gegen Kontaminationen

Staubemissionen während des Abfüllvorgangs stellen ein doppeltes Risiko dar: Sie gefährden einerseits die Produktreinheit und verunreinigen andererseits die Produktionsumgebung. Das vom Maschinenhersteller entwickelte Aspiration Shield, ein über dem Befüllstutzen positioniertes Absaugsystem, arbeitet in Kombination mit einer beweglichen Absaugwanne unterhalb des Füllstutzens. Dieses zweistufige Absaugen erfasst Stäube direkt dort, wo sie entstehen, und verhindert, dass sie in die Produktionsumgebung gelangen. Für Lebensmittelhersteller bedeutet dies zum einen eine verbesserte Arbeitssicherheit, zum anderen reduziert dies auch den Reinigungsaufwand in den umliegenden Produktionsbereichen. Gleichzeitig werden Produktverluste minimiert, die durch austretendes Material entstehen würden.

Verpackungsintegrität als Qualitätsmerkmal

Wie dicht die Verpackung ist, ist ein essenzieller Aspekt der Lebensmittelsicherheit: Undichte Verschweißungen können nicht nur zu Produktverlusten während des Transports oder unsauberen Paletten führen, sondern öffnen auch Eintrittspforten für Feuchtigkeit, Mikroorganismen und Fremdstoffe. Die Valvoseal-Safe-Technologie des Maschinenherstellers setzt daher auf das Ultraschallverschweißen mit einer patentierten „Waffle Welding“-Technik, die eine doppelte Dichtungslinie erzeugt. Untersuchungen der Technischen Hochschule Lübeck belegen eine um 60 % höhere Verschweißungsfestigkeit im Vergleich zu konventionellen Verfahren. Diese Verschweißung reduziert nicht nur Reklamationskosten aufgrund von Transportschäden, sondern trägt auch zur positiven Markenwahrnehmung bei – staubfreie, sauber versiegelte Säcke signalisieren hohe Produktqualität.

Ergänzt wird die mechanische Verschweißung durch das Valvodetect-System, das mittels optischer und pneumatischer Kontrolle sicherstellt, dass Säcke korrekt aufgesteckt und vollständig versiegelt sind. Fehlerhafte oder fehlpositionierte Säcke werden automatisch erkannt und vor dem Palettieren ausgeschleust. Diese präventive Qualitätskontrolle verhindert, dass kontaminierte Verpackungen in die nachgelagerte Prozesskette gelangen.

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Reinigbarkeit als Wirtschaftlichkeitsfaktor

Darüber hinaus entscheidet die Reinigbarkeit einer Abfüllanlage maßgeblich über deren Wirtschaftlichkeit. Häufige Produktwechsel – wie zwischen verschiedenen Mehlsorten oder Proteinpulvern – erfordern gründliche Reinigungsprozeduren, die ohne durchdachtes Anlagendesign zu erheblichen Stillstandzeiten führen.

So ermöglicht der werkzeuglos zugängliche Fluidisierungsboden des BVP, produktberührende Bereiche schnell und gründlich zu reinigen. Optional können am Vorbehälter Reinigungsöffnungen integriert werden, die eine effektive Sichtkontrolle und manuelles Reinigen ohne aufwendige Demontage gestatten. Diese konstruktiven Details reduzieren die Reinigungszeiten und senken auch den Verbrauch an Reinigungsmitteln und Wasser. Für kritische Produktwechsel, insbesondere bei allergenen Substanzen, stehen integrierte Nassreinigungssysteme zur Verfügung. Diese ermöglichen automatisierte, reproduzierbare Reinigungsprozesse, die über SPS- oder ERP-Systeme vollständig dokumentiert werden können. Die digitale Reinigungshistorie erfüllt nicht nur GMP-Anforderungen, sondern unterstützt auch die internationale Auditfähigkeit gemäß HACCP-, HARPC- und FSMA-Standards.

Kondensat-Management

Auch Kondensatbildung in Pneumatiksystemen kann zum Hygienerisiko werden. Feuchtigkeit in technischen Komponenten kann mikrobielle Kontamination begünstigen und die Funktionssicherheit beeinträchtigen. Abhängig von der Produktionsumgebung und dem abzufüllenden Produkt kann es sinnvoll sein, kritische Bereiche wie Pneumatikschränke zu beheizen. Diese kons­truktive Maßnahme verhindert, dass sich Kondenswasser in technischen Komponenten niederschlägt und später mit dem Produkt oder der Produktionsumgebung in Kontakt kommt. Je nach Kundenanforderung stellt der Maschinenhersteller unterschiedliche Systeme zur Drainageführung zur Verfügung – von manuellen bis zu vollautomatisierten Lösungen.

Total Cost of Ownership senken

Die Investition in hygienegerechtes Anlagendesign amortisiert sich über mehrere Effekte: Reduzierte Reinigungszeiten senken die Personalkosten und erhöhen die Produktionskapazität. Verringerte Produktverluste durch effizientes Restentleeren und verbessertes Absaugen reduzieren die Materialkosten. Geringere Reklamationsraten aufgrund dichter Versiegelungen verringern Qualitätskosten. Und die verbesserte Auditfähigkeit durch dokumentierte Prozesse erleichtert den Zugang zu internationalen Märkten. Präzises Dosieren optimiert die Materialnutzung, während automatisierte Nassreinigung die Stillstandzeiten bei Produktwechseln verkürzt. Diese Faktoren tragen gemeinsam dazu bei, die Total Cost of Ownership über den gesamten Anlagenlebenszyklus zu senken. So zeigt sich: Hygienic Design ist mehr als die Summe einzelner technischer Merkmale – es ist eine Konstruktionsphilosophie, die Lebensmittelsicherheit, Prozesseffizienz und Wirtschaftlichkeit miteinander verbindet.