Produktsicherheit bei Granulation und Coating – Hygienedesign bei Wirbel- und Strahlschichtanlagen

Wirbelschicht- und Strahlschichtanlagen unterschiedlichster Bauformen und Größen kommen für Granulations-, Agglomerations-, Coating- und Wärmeübertragungsprozesse in vielen Industriezweigen zur Anwendung. Dabei steht die Produktsicherheit bei der Etablierung derartiger Prozesse an erster Stelle. Für die Einhaltung der jeweiligen Hygienebedingungen werden spezielle Planungs- und Gestaltungsgrundsätze bei der Anlagenkonzeption berücksichtigt. Dazu gehören sowohl der Stahlbau, die Isolierung, als auch Bedien-Paneele und Wanddurchführungen.

» Autor: Frank Ohlendorf, Leiter Planung und Konstruktion, Process Technology Food, Feed & Fine Chemicals, Glatt Ingenieurtechnik GmbH

» Im Original veröffentlicht im Fachmagazin ‚cav – chemie anlagen verfahren‘, Ausgabe 09/2012, Konradin-Verlag Robert Kohlhammer GmbH

Zusätzlich zu den gesetzlichen Vorgaben aus der EG Maschinenrichtlinie 2006/42/EG liefern neben  den Normen EN-ISO 14159 über die  Hygieneanforderungen bei der Gestaltung von Maschinen und EN 1672-2 zu den Hygieneanforderungen innerhalb der allgemeinen Gestaltungsleitsätze für Nahrungsmittelmaschinen, GMP-Richtlinien sowie FDA- und 3A-Vorschriften, vor allem aber die EHEDG-Richtlinien Beispiele zur sauberen Gestaltung von Ausrüstungen, Anlagen und komplexen Produktionsstätten. Diese sind bei der Ausführung von Produktionsanlagen für Lebensmittelprodukte bindend, jedoch ebenso in allen anderen Branchen, in denen vergleichbare Anforderungen bestehen, anwendbar. Als Systemanbieter für Prozesstechnik zu Feststoffverfahren arbeitet die Glatt Ingenieurtechnik Weimar als aktives Mitglied in der EHEDG-Arbeitsgruppe „Behandlung von Trockenfeststoffen“ (EHEDG- subgroup „dry material handling“) an der Erarbeitung von Richtlinien auf diesem Gebiet mit. Die Resultate jahrelanger praktischer Erfahrungen fließen in die entsprechenden Dokumente ein.

Glatt setzt die Schwerpunkte bei der Konzeption hygienisch gestalteter Prozessanlagen und kompletter Produktionsstätten sowohl auf die Definition von produktberührenden Bereichen, die Festlegung der Hygienezonen, des Reinigungskonzeptes, der Produkt-, Rohstoff- und Personalflüsse, der möglichen Konstruktionsmaterialien und deren Oberflächenfinish sowie der Medienversorgung, als auch auf die Ausführung von Hilfskonstruktionen für Stahlbau, Halterungen, Wände, Durchbrüche usw.. Die Berücksichtigung der Wartungs- und Instandhaltungsanforderungen spielt dabei von Anfang an eine wichtige Rolle.

Darüber hinaus sind die speziellen Aspekte der Wirbelschicht- und Strahlschichtanlagen zu beachten. Hierzu zählen die konstruktive Gestaltung sämtlicher Details des Wirbelschicht- / Strahlschicht-Apparates selbst (z. B. Luftverteiler, innere Oberflächen, Abdichtungen), die Planung und Installation des gesamten Prozessluftsystems (z. B. Filtration, Konditionierung, Temperierung, Entstaubung, Ventilation), die Planung und Installation des gesamten Flüssigkeitssystems bei Anlagen zur Granulation, Agglomeration und Coating ( u. a. zur Förderung, Filtration, Temperierung, Verdüsung), die Planung und Installation des gesamten Feststoffsystems (z. B. Förderung, Dosierung, Siebung, Mahlung), die Ausführung und der Einbau von Mess-, Steuer- und Regelungstechnik, die Planung und Installation von sicherheitstechnischen Ausrüstungen wie z.B. zur  Explosionsunterdrückung, Druckentlastung, Brandschutz wie auch die Planung und Installation von Ausrüstungen und Anlagen peripherer Verfahrensschritte.

Um hygienekonform produzieren zu können, muss auf die unterschiedlichsten Anforderungen, die sich aus dem gemeinsam mit dem Kunden erarbeiteten HACCP-Konzept ergeben, eingegangen werden. Glatt Ingenieurtechnik verfügt über langjährige Erfahrungen auf diesem Gebiet. Mehrere Produktionsanlagen mit speziellen Hygiene- und Reinigungsanforderungen wurden bereits erfolgreich im Kundenauftrag errichtet. Abbildung 1 zeigt eine kontinuierlich arbeitende, für staubexplosive Stoffsysteme zugelassene Produktionsanlage, die höchsten Ausführungsansprüchen genügt. Diese Anlage zeichnet sich u. a. durch ein GMP-Raumkonzept, FDA-zugelassene Komponenten sowie eine Planung und Konstruktion entsprechend den EHEDG-Richtlinien aus.

Bei der Entwicklung und Konstruktion von im Glatt Technologiezentrum in Weimar zur Verfügung stehenden Wirbelschicht- und Strahlschichtanlagen im Labor-, Pilot- und Produktionsmaßstab wurden die erforderlichen Hygieneanforderungen  eingehalten. Damit steht unseren Kunden eine Anlagentechnik für anwendungstechnische Untersuchungen zur Verfügung, die zusätzlich zu verfahrenstechnischen Daten auch viele Informationen zur technischen Gestaltung in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen liefert. Hier sind intensive Diskussionen und eine enge Zusammenarbeit mit den Kunden möglich und gewollt. Ein Bereich des Technologiezentrums der Glatt Ingenieurtechnik ist als Lebensmittelbetrieb mit etabliertem HACCP-Konzept zugelassen. Die eigenen Betriebserfahrungen befördern unmittelbar die Weiterentwicklung von Verfahren sowie der Apparate- und Anlagentechnik.

Zu den wesentlichen Merkmalen hygienischer Anlagen gehört eine vollständig geschlossene Produktführung. Das ist ein erster wichtiger Schritt für ein geringstes Verunreinigungsrisiko. Die geschlossene Anlagenbauart wird auch in extremen Situationen wie im Brand- oder Explosionsfall aufrecht erhalten.

Großes Augenmerk liegt auf der Reinigbarkeit der Anlagen, beginnend mit der Sorge um geringste Produktablagerungen. Eine effektive, automatisierte Nassreinigung mit schnellstmöglicher anschließender Trocknung aller Oberflächen muss immer öfter validierbar sein. Dafür sorgt u.a. die Integration der automatisierten Waschprozedur in die Anlagensteuerung.

Häufige und schnelle Produktwechsel gehören für viele Kunden zum Geschäftskonzept. Diese Herausforderung lässt sich durch die Auswahl geeigneter konstruktiver Lösungen für Dichtungen, Flanschverbindungen, Anschlüsse von Sensoren, Schaugläser, Stutzen und Armaturen realisieren. Die Entwicklung einer Hygiene-Düse (Abb. 2) vervollständigte unsere Auswahl geeigneter Zubehörteile.

Die größte Herausforderung besteht jedoch darin, waschbare Filter in das Hygienekonzept einzubeziehen. Diese weisen die größten Oberflächen auf und sind besonders reinigungsintensiv. Die jeweiligen Anforderungen bestimmen auch hier den Aufwand für die optimale Lösung.

Eine hohe Sorgfalt bei der Konstruktion der peripheren Details in den Produktionsräumen gewährt dem Betreiber einen geringstmöglichen Aufwand für die Sauberhaltung der Anlage und damit die größtmögliche Sicherheit für stabile Hygienebedingungen. Dazu gehören sowohl der Stahlbau, die Isolierung, als auch Bedien-Paneele und Wanddurchführungen.