Die Viskosität verändert alles.
Ein Behälter, der auf einem Datenblatt „Wasserbasis“ großzügig dimensioniert erscheint, kann zu einem Engpass in der Produktion werden, wenn Tomatenmark, Honig, Fruchtpüree, Kakaomasse, Glukosesirup, Milchkonzentrat oder mit Stärke verdickte Soße bei ihrer tatsächlichen Verarbeitungstemperatur auf die Produktionslinie gelangen.
Warum vergleichen Kunden also immer noch nominale Umlaufgeschwindigkeiten, als ob sich jeder Gegenstand wie Wasser verhalten würde?
Meiner ehrlichen Meinung nach verbringt die Lebensmittelindustrie viel zu viel Zeit damit, über nominale Mikronwerte zu sprechen, und viel zu wenig Zeit damit, die Dicke, den Feststoffgehalt, die Temperatur, den Differenzdruck und die Reinigungszeit zu messen. Die Anlage wird wie ein Metallbehälter behandelt. Das ist sie aber nicht. Sie ist ein Druckbehälter, eine hygienische Barriere, eine Wartungsaufgabe und in manchen Fällen eine versteckte Ursache für Chargenschwankungen.
Die Auswirkungen sind nicht nur theoretischer Natur. Daten der CDC für das Jahr 2023 zeigten, dass die Inzidenz von acht typischerweise durch Lebensmittel übertragenen Infektionen im Vergleich zum Referenzzeitraum 2016–2018 entweder angestiegen ist oder weiterhin stabil blieb. Vorläufige FoodNet-Zahlen für 2024 verzeichneten 24.624 Infektionen, 6.746 Krankenhausaufenthalte und 178 Todesfälle; 841 TP3T der gemeldeten Infektionen wurden im Inland erworben. Die Filterung kann die thermische Behandlung, die Sauberkeit, die Kontrolle von Reizstoffen oder validierte Präventionsmaßnahmen nicht beeinflussen, doch unsachgemäß konstruierte Anlagen können dennoch Probleme verursachen, die das gesamte Lebensmittelsicherheitssystem schwächen.
Wasser verdeckt Fehler.
Dickflüssige Produkte machen diese Schwachstellen besonders deutlich, da der Druckverlust mit zunehmender Dicke steigt, die Fließwege weniger nachgiebig werden, Feststoffe sich in winzigen Öffnungen festsetzen und Rückstände, die sich in Deckeln, Entlüftungsöffnungen, Dichtungsnuten oder Abflussvertiefungen ansammeln, sich nur noch schwerer entfernen lassen.
In stark spezifizierten Systemen treten immer wieder bestimmte Fehlermuster auf:
Das Letzte ist ein Problem. Ein elegantes Äußeres und ein Tri-Clamp-Anschluss machen eine Anlage noch lange nicht hygienisch.
Das Konzept der präventiven Kontrollen der FDA sieht vor, dass die Betriebe biologische, chemische und physikalische Gefahren ermitteln und prozessgerechte Kontrollmaßnahmen festlegen. Der Leitfadenentwurf des Unternehmens vom Januar 2024 unterteilt zudem physikalische Gefahren, Reinigungsmaßnahmen, Erkennung und Rückrufvorbereitungen in eigenständige Kontrollbereiche. Einfach ausgedrückt: Der Kauf eines Filters entbindet den Verarbeiter nicht von seiner umfassenderen Verantwortung, zu erkennen, was schiefgehen kann.
Ich würde jeden Vorschlag für ein Filtergehäuse, bei dem der Händler in der Vergangenheit nicht um die folgenden Informationen gebeten hat, auf jeden Fall ablehnen:
Die Viskosität muss im Zusammenhang mit Temperatur- und Scherproblemen betrachtet werden. Die Angabe “5.000 cP” ist unvollständig, wenn das Produkt bei 60 °C zwar 5.000 cP aufweist, aber nach einer Produktionsverzögerung bei 35 °C in den Filter gelangt.
Und nicht-newtonsche Produkte machen die Sache noch komplizierter. Ketchup, Mayonnaise, Joghurt, Obstzubereitungen und stärkehaltige Systeme können unter Scherbeanspruchung deutlich an Viskosität verlieren, ihre Struktur jedoch wiederherstellen, sobald die Scherbeanspruchung nachlässt. Ein einzelner im Labor ermittelter Viskositätswert reicht nicht aus, um das gesamte Druck-Fluss-Verhältnis zu beschreiben.
Zur Orientierung: 1 cP entspricht 1 mPa · s. Wasser hat bei Raumtemperatur eine Viskosität von etwa 1 cP, während Honig, Konzentrate, Pasten und Lösungen um das Hundert- oder Tausendfache viskoser sein können. Dieser Unterschied kann dazu führen, dass ein Gerät mit einer Nennleistung von 10 m TWO/h in der Praxis nur 1 m TWO/h erreicht.
Genau hier wird die Werbebroschüre etwas zweideutig.
Beutelfilter sind im Allgemeinen toleranter gegenüber Füllungen mit hohem Feststoffanteil und größeren, verformbaren Partikeln. Patronengehäuse bieten in der Regel Alternativen mit höherer Rückhaltefähigkeit, einer reproduzierbareren Bauteilgeometrie und möglicherweise einer höheren Zuverlässigkeit, wenn plissierte Filtermedien zum Einsatz kommen. Keine der beiden Bauarten sticht auf den ersten Blick besonders hervor.
A Einkartuschen-Filtergehäuse aus Edelstahl eignen sich für Pilotchargen, Zutatenströme, den Betrieb mit geringem Durchfluss oder die Endreinigung am Verwendungsort. Der Hersteller selbst weist darauf hin, dass Produkte mit hoher Viskosität oder hohem Verunreinigungsgehalt eine Vorfiltration erfordern können – eine sinnvolle Empfehlung, die jedoch häufig vernachlässigt wird.
Für einen höheren Durchsatz ist ein Filtergehäuse aus Edelstahl für mehrere Filterpatronen verteilt den Durchfluss auf mehrere Elemente. Doch zusätzliche Kartuschen sind kein Ersatz für eine unzureichende hydraulische Auslegung: Unregelmäßiger Durchfluss, schwer zu dichtende Kartuschen und schwer zugängliche Bereiche des Rohrbodens können die Leistung weiterhin beeinträchtigen.
| Immobilientyp | Passt ideal zu | Feststoffbeständigkeit | Typisches Druckabfallverhalten | Hauptvorteil | Größte Gefahr |
|---|---|---|---|---|---|
| Einzelobjekt-Immobilien | Vorfiltration von Soßen, Sirupen, Ölen und Pürees | Hoch | Bei sauberem Zustand deutlich reduziert | Einfaches Verfahren und hohe Staubaufnahmekapazität | Der Beutel wird umgangen oder zusammengefaltet, falls Unterstützung benötigt wird |
| Gehäuse für mehrere Beutel | Grobfilterung mit hohem Durchsatz | Extrem hoch | Auf ein bescheidenes Maß reduziert | Große Filterfläche | Erhebliche Produktverzögerung und Bedenken hinsichtlich der Reinigung |
| Gehäuse für eine Patrone | Pilotlinien und Polieraufgabe | Verringert | Kann bei dicken Gegenständen schnell ansteigen | Tragbare und kontrollierte Rückhaltung | Vorzeitige Verblindung |
| Platz für mehrere Kassetten | Polieren mit höherem Durchfluss | Gering bis mäßig | Weniger als eine Kartusche bei gleichem Gesamtdurchfluss | Skalierbare Filterfläche | Stabilität der Dichtung und ungleichmäßige Belastung |
| Korbfilter | Pumpenabwehr und Beseitigung robuster Partikel | Extrem hoch | Niedrig, mit Maschen in der richtigen Größe | Wiederverwendbar und robust | Kein Werkzeug zur Feinfiltration |
| Immobilien für Sinterbauteile | Hitzebeständige oder wiederverwendbare Spezialanwendung | Mäßig | Sehr medienabhängig | Mechanische Festigkeit und Reinigungsfähigkeit möglich | Hoher Druckverlust bei feinen Poren |
| Duplex-System | Kontinuierliche Produktion | Hoch | Verlassen Sie sich auf die Medien | Umstellung ohne Produktionsunterbrechung | Deutlich mehr Absperrvorrichtungen, Dichtungen und Reinigungsstellen |
Die harte Wahrheit lautet: Ein Durchflusswert ohne Angaben zu Dicke und Druckverlust ist praktisch bedeutungslos.
Eine häufig verwendete Standard-Näherungsformel für ordentliche, laminare Strömungsprobleme lautet:
Geschätztes ΔP für viskose Produkte ≈ ΔP im Wassertest × Dicke des Artikels ÷ Viskosität des Wassers
Man muss davon ausgehen, dass eine Kartusche bei Wasser und dem Soll-Durchfluss einen Druckverlust von 0,05 bar verursacht. Beträgt die Viskosität der Prozessflüssigkeit 500 cP, ergibt sich bei einer vereinfachten Viskositätskorrektur ein unrealistischer Wert von 25 bar.
Das bedeutet jedoch nicht, dass das endgültige System tatsächlich bei 25 bar betrieben wird. Scherverdünnung, Porengeometrie, verminderte Zirkulation, vergrößerte Oberfläche, Temperaturniveau und die Hydraulik vor Ort beeinflussen das Ergebnis. Es bedeutet jedoch, dass die für Wasser ausgelegte Anordnung bei weitem nicht den Anforderungen entspricht.
Dimensionieren Sie das System ausgehend von der Verfahrensgrenze in umgekehrter Richtung:
Bringen Sie Druckmessgeräte oder -transmitter auf beiden Seiten der Anlage an. Ein einziges Messgerät auf der Einlassseite liefert nur sehr wenige Informationen, da der Druck stromaufwärts aus Gründen ansteigen kann, die nichts mit dem Filter zu tun haben.
Und legen Sie die Austauschkriterien fest. “Ersetzen, wenn der Durchfluss nachlässt” ist kein Kontrollansatz.
Das beste Filtergehäuse für viskose Lebensmittel ist nicht unbedingt dasjenige mit dem geringsten Druckverlust. Es ist dasjenige, das einen akzeptablen Durchfluss gewährleistet und gleichzeitig unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen der Anlage vollständig entleerbar, inspizierbar und reinigbar ist.
Ich würde mir diese Informationen auf jeden Fall ansehen, bevor ich über den Preis spreche:
Die Organisation “3-A Sanitary Criteria” legt Standards für Anlagen und hygienisches Design in allen Bereichen der Lebensmittel- und Milchverarbeitungsindustrie fest. Die Angabe „im 3-A-Stil“ durch einen Händler ist nicht gleichbedeutend mit der Vorlage eines Konformitätsnachweises, einer Genehmigung oder einer Stilprüfung. Fragen Sie ausdrücklich nach, welche Norm, welche Fassung, welche Komponente und welche Zertifizierung gilt.
Keine Verstecke.
Wenn sich in einer Anlage unterhalb eines Rohrbodens Rückstände ansammeln oder sich hinter einer schlecht angepressten Dichtung Proteinablagerungen festsetzen, handelt es sich nicht nur um ein kosmetisches Problem; vielmehr entsteht dadurch ein wiederkehrendes Hygienerisiko, das die Betreiber während jedes Produktionszyklus in irgendeiner Form kontrollieren müssen.
Würden Sie diese Unsicherheit in einer Fertiggerichte-Produktionslinie akzeptieren?
SUS304 ist in der Regel für milde, chloridarme Lebensmittel und regulierte Reinigungsanforderungen ausreichend. SUS316L enthält Molybdän und bietet in der Regel eine deutlich bessere Beständigkeit gegen Lochfraß und Spaltkorrosion, insbesondere bei Vorhandensein von Chloridionen, sauren Bestandteilen, Salz oder aggressiven Reinigungszyklen.
Die Bezeichnung der Legierung ist jedoch nur der Anfang.
Eine “316L-Anlage” kann dennoch Befestigungselemente aus 304, einen nicht identifizierten Korb, nicht rückverfolgbares Schweißzusatzmaterial oder Elastomere enthalten, die im Laufe des Prozesses ihre Funktion verlieren. Verlangen Sie eine Routineprüfung der medienberührten Teile, anstatt sich allein auf die Bezeichnung des Hauptbehälters zu verlassen.
Überprüfen Sie die Kompatibilität mit:
Eine Passivierungsdokumentation ist möglicherweise nach der Fertigung ideal. Durch Elektropolieren lassen sich die Oberflächeneigenschaften verbessern, jedoch kann es keine negativen Geometrien, unzureichende Schweißnahtdurchdringung oder ein Abflussrohr, das auf dem Behälterboden aufliegt, beheben.
“100 Mikrometer” klingt präzise. Das ist es jedoch oft nicht.
Kleine Nennwerte geben einen ungefähren Rückhaltegrad gemäß der Prüfmethode des Herstellers an. Absolute Nennwerte beziehen sich in der Regel auf eine definierte Leistung oder eine maximale Partikelbindung, doch die Anbieter verwenden diese Begriffe uneinheitlich. Erkundigen Sie sich nach dem tatsächlichen Prüfverfahren, dem Sperrmaterial, der Flüssigkeitsdicke, dem Durchfluss, der Leistung und dem Differenzdruck.
Ermitteln Sie anschließend, was der Filter beseitigen soll:
Es handelt sich hierbei um verschiedene Gefahren und Probleme. Ein weiches 500-µm-Gel kann sich durch eine Öffnung verformen, die einen starren 500-µm-Wulst aufrechterhält. Eine lange Faser kann ein robustes Display beschädigen. Ein dichtes Stahlpartikel kann sich in Rohrleitungen absetzen, anstatt den Filter zu erreichen.
Die FDA führt aus, dass Rückrufe von Lebensmitteln durch Verunreinigungen wie Glas, Metall, Kunststoff, Bakterien, Reizstoffe und verschiedene andere Stoffe verursacht werden können. In ihren Leitlinien zu Metalleinschlüssen wird darauf hingewiesen, dass regulatorische Maßnahmen tatsächlich für harte oder scharfe Metallstücke mit einer Größe von etwa 7–25 mm befürwortet wurden, während auch kleinere Stücke für gefährdete Verbraucher eine Verletzungsgefahr darstellen können.
Der Rückruf von Perdue Foods vom 16. August 2024 betraf rund 167.171 zusätzliche Pfund tiefgefrorener, verzehrfertiger Hühnerprodukte, nachdem Berichte über darin eingebettete Metallschnüre eingegangen waren. Dies war kein Fall von Filtration einer zähflüssigen Flüssigkeit, und es wäre unzutreffend zu behaupten, dass ein Filtergehäuse allein dies mit Sicherheit verhindert hätte. Es verdeutlicht jedoch das finanzielle Ausmaß eines Vorfalls mit physikalischen Gefahren – und warum Reinigung, Sichtkontrollen, Magnete, Metalldetektion, Röntgenprüfung, Anlagenwartung und die Auswertung von Kundenbeschwerden als integriertes System funktionieren müssen.
Bei breiigen, grobkörnigen oder stark verunreinigten Produkten ist der Einbau einer großen Filterpatrone unmittelbar hinter dem Prozessbehälter oft keine gute technische Lösung.
Ein vorgestelltes Setup könnte Folgendes nutzen:
A Korbfilter aus SUS304 oder 316L kann Pumpen und nachgeschaltete Medien vor großen Fremdkörpern schützen. Es sollte als grober Schutz betrachtet werden und nicht automatisch als Schutz vor Mikroorganismen oder Feinstaub bezeichnet werden.
Die Kosten werden deutlich früher anfallen. Dennoch kann es kostengünstiger sein, da das Präzisionswerkzeug wesentlich länger hält, der Durchsatz konstant bleibt, die Bediener weniger Notfallwechsel vornehmen müssen und bei jedem Arbeitsgang deutlich weniger Material verloren geht.
Stellen Sie sich eine theoretische Anlage vor, bei der Sie die Wahl haben zwischen einem einzelnen Feinfiltergehäuse und einem mehrstufigen System, das Sie $2.000 noch mehr kostet. Wenn die kostengünstigere Auslegung jede Woche eine zusätzliche 45-minütige Stillstandszeit verursacht, pro Filterwechsel 40 kg Produkt verschwendet und viermal so viele Filterpatronen verbraucht, ist die Einsparung bei den Investitionskosten nur Schein. Der Betriebsverlust ist die entscheidende Zahl.
Eine Immobilie, die zwar gut filtert, deren Aufräumen aber zwei Stunden dauert, ist kein leistungsstarkes Wohnhaus.
Prüfen Sie bei viskosen Medien, ob die Geräte folgende Funktionen erfüllen:
Mobile Systeme können sich für Testläufe, saisonale Produktion, Nacharbeiten und gemeinsam genutzte Filteraufgaben als nützlich erweisen. Ein mitgeliefertes mobiles Filtersystem aus Edelstahl wird anhand der Beutelfilterkonfigurationen 40AM, 80AM, 40AST und 840AST sowie optionaler Ausführungsvarianten mit pneumatischen Membranpumpen vom Typ PW25/50 erläutert. Diese Informationen dienen als Ausgangspunkt, jedoch muss die hygienische Eignung des gesamten Skids – bestehend aus Rohrleitungen, Pumpeneinbauten, Armaturen, Rädern, Steuerungen und Entleerungsmöglichkeiten – noch überprüft werden. (Titel der Website)
„Tragbar“ bedeutet nicht unbedingt „hygienisch“.
Stellen Sie bei jeder Angebotsanfrage folgende Fragen:
Ein seriöser Anbieter wird mit Kostenvoranschlägen, Zeichnungen, Zertifikaten und technischen Vorgaben antworten. Ein unseriöser Anbieter wird lediglich eine Hochglanzbroschüre verschicken und immer wieder die maximale Durchflussmenge betonen.
Bewerten Sie jeden potenziellen Kunden auf einer Skala von 1 bis 5 und multiplizieren Sie die Punktzahl mit der empfohlenen Gewichtung.
| Aspekt der Option | Empfohlene Gewichtung | Was eine Bewertung von 5 aussagen sollte |
|---|---|---|
| Strömung bei realer Viskosität | 20% | Durch Schätzung oder durch einen praktischen Produkttest überprüft |
| Hygienische Anordnung | 20% | Entleerbar, überprüfbar, mit Spaltkontrolle, dokumentiert |
| Fähigkeit zur Aufnahme von Feststoffen | 15% | Die gesamte Charge wurde ohne unzulässigen Durchflussabfall abgeschlossen |
| Reinigung und Übergang | 15% | Bestätigte Reinigung mit akzeptablem Zeitaufwand und akzeptablem Materialverlust |
| Materialverträglichkeit | 10% | Alle mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Metalle und Elastomere wurden erfasst |
| Kundenbindungsleistung | 10% | Die Testmethode und die Wirksamkeit entsprechen dem Ziel der Eliminierung |
| Sicherheit und Schutz der Fahrer | 5% | Sicheres Entlüften, Öffnen, Training und Umgang mit Aspekten |
| Lebenszykluskosten | 5% | Umfasst Verbrauchsmaterialien, Arbeitsaufwand, Ausfallzeiten, Ausschuss, Einsparungen und Energie |
Ich würde den Auftrag nicht sofort an den Anbieter mit dem höchsten Gesamtangebot vergeben. Jeder Bewerber, der bei der hygienischen Konstruktion, der Sicherheit oder der Produktkompatibilität Abstriche macht, muss ungeachtet der Kosten ausgeschlossen werden.
Die effektivste Filterlösung für viskose Lebensmittel ist ein hygienischer, druckfester Behälter mit einer ausreichend großen offenen Filterfläche, um den angestrebten Durchfluss bei der tatsächlichen Betriebsviskosität des Produkts aufrechtzuerhalten und gleichzeitig eine vollständige Entleerung, eine nachweisbare Reinigung, einen schnellen Filterwechsel sowie eine dokumentierte Verträglichkeit mit dem Lebensmittel, der Temperatur, den Dichtungen und den Reinigungschemikalien zu gewährleisten.
Bei Produkten mit hohem Feststoffanteil bedeutet dies in der Regel eine Beutelunterbringung oder ein mehrstufiges Korb-Beutel-System. Für die Nachreinigung bei Produkten mit geringerem Feststoffanteil ist möglicherweise eine Mehrkartuschen-Anlage besser geeignet.
Ein Beutelfilter eignet sich in der Regel besser für viskose Flüssigkeiten mit hohem Feststoffanteil, Fasern, Zellstoff oder verformbaren Partikeln, da er einen relativ offenen Strömungsweg und ein beträchtliches Schmutzaufnahmekapazität bietet, während ein Patronenfilter im Allgemeinen besser für die Klärung von Flüssigkeiten mit geringerem Feststoffanteil geeignet ist, bei der eine strengere, reproduzierbarere Rückhaltung und eine definierte Filterleistung erforderlich sind.
Die ideale Wahl hängt vom Druckabfall, der Einbaulänge, der Art der Verunreinigungen, der Häufigkeit des Filterwechsels und der erforderlichen Produktklarheit ab – nicht allein vom Mikronwert.
Filter aus 316L-Edelstahl werden in der Regel bevorzugt, wenn das Produkt oder der Reinigungsprozess Chloride, Salz, aggressive Säuren, erhöhte Temperaturen oder anhaltende Probleme mit Spaltkorrosion aufweist, während 304 für mildere Produkte und regulierte Reinigungschemikalien geeignet sein kann, sofern eine dokumentierte Werkstoffbewertung eine ausreichende Rostbeständigkeit bestätigt.
Definieren Sie alle medienberührten Komponenten, bestehend aus Körben, Federn, Befestigungselementen, Abflussrohrarmaturen, Ventilen und Schweißzusatzwerkstoffen. Lehnen Sie die Angabe “316L-Konstruktion” als Alternative für eine vollständige Stückliste ab.
Die Abmessungen des Filtergehäuses werden berechnet, indem zunächst der erforderliche Filterquerschnitt ermittelt wird, der notwendig ist, um den erforderlichen Durchfluss bei der niedrigsten Betriebstemperatur des Mediums, der tatsächlichen Viskosität, der erwarteten Feststoffmenge und der zulässigen Druckdifferenz zu gewährleisten. Anschließend wird ausreichend Platz für Verschmutzungen, Schwind, Fertigungstoleranzen sowie eine Sicherheitsmarge unterhalb der Druckgrenzwerte für Gehäuse, Pumpe, Dichtung und Komponenten einkalkuliert.
Die Fließfähigkeitsbewertungen sollten unter Verwendung validierter Viskositätsanpassungen oder – im Idealfall – anhand repräsentativer Produkttests umgerechnet werden. Für nicht-newtonsche Produkte sind in der Regel rheologische Daten erforderlich, nicht nur ein einzelner cP-Wert.
Der geeignete Mikronwert für die Soßenfiltration ist die größte Porengröße bzw. Filtermedienqualität, die die definierten unerwünschten Partikel zuverlässig entfernt, ohne dabei die gewünschten Fruchtfleischanteile, Gewürze, Texturkomponenten, Farbstoffe oder geschmacksgebenden Feststoffe zu entfernen, und dabei gleichzeitig einen angemessenen Druckunterschied aufrechterhält und die erforderliche Charge vor der Reinigung oder dem Filterwechsel fertigstellt.
Zunächst müssen die tatsächlichen Schadstoffe und die Partikel der bevorzugten Produkte ermittelt werden. Beginnen Sie nicht mit einem ungefähren Wert von 50, 100 oder 200 µm, der von einer anderen Soßenlinie übernommen wurde.
Ein aussagekräftiges Angebot für die Filtration hochviskoser Lebensmittel sollte folgende Angaben enthalten: Viskosität des Mediums bei der jeweiligen Temperatur, Durchflussmenge, bestellte Menge, Beschreibung der Feststoffe, angestrebte Rückhalteeffizienz, Pumpendaten, zulässiger Differenzdruck, Materialauswahl, Wahl der Dichtungen, Oberflächenbeschaffenheit, Reinigungsverfahren sowie die erforderlichen Unterlagen.
Teilen Sie die tatsächlichen Bedingungen mit. Wir benötigen die Berechnung. Vergleichen Sie anschließend den vorgeschlagenen Platzbedarf für den Hygienefilter mit dem tatsächlichen Produkt – nicht mit einem Eimer Wasser.
