Auswahl von hygienischen Kugelhähnen für die Lebensmittel- und Biotechnologieverarbeitung

Die Hygiene in einer Lebensmittel- oder Biotechnologieanlage ist eine systembezogene Eigenschaft. Sie ergibt sich aus der Auslegung der gesamten Produktionslinie, dem dort durchgeführten Reinigungsverfahren und der Überprüfung, die belegt, dass das Verfahren funktioniert. Kein Ventil allein gewährleistet dies, und ein polierter Ventilkörper mit Tri-Clamp-Anschluss ist für sich genommen kein Beweis für irgendetwas.

Das ist wichtig, weil der Begriff “hygienisch” ein breites Spektrum an Anforderungen abdeckt. Eine Brauerei, die Spülwasser abtrennt, eine Molkerei, die täglich automatisierte Reinigungsvorgänge durchführt, und ein Biotechnologieunternehmen, das einen sterilen Prozess dokumentiert, haben nicht dieselben Anforderungen hinsichtlich Reinigbarkeit, Entwässerbarkeit, Rückverfolgbarkeit der Materialien oder Dokumentation. Ein Ventil, das für den einen Fall vollkommen geeignet ist, kann für den anderen inakzeptabel sein. In diesem Leitfaden geht es darum, diese Situationen voneinander zu unterscheiden und zu klären, was Sie vor der Bestellung prüfen und welche Unterlagen Sie anfordern sollten.

Beginnen Sie mit den Reinigungsanforderungen

Bevor Sie Ventile miteinander vergleichen, sollten Sie festlegen, wie die Leitung tatsächlich gereinigt werden soll. Die meisten Anlagen lassen sich in drei Betriebsarten einteilen, die jeweils sehr unterschiedliche Anforderungen an ein Ventil stellen.

COP (Reinigung außerhalb des Arbeitsbereichs). Das Ventil wird aus der Leitung ausgebaut oder zerlegt, gereinigt, geprüft und wieder zusammengebaut. Entscheidend sind dabei eine einfache Demontage, gute Zugänglichkeit und die Verfügbarkeit von Ersatzdichtungen. Hier spielen Ventile mit Klemmanschluss ihre wahren Stärken aus: a Manuelles Kugelventil für den Sanitärbereich mit Tri-Clamp-Anschlüssen wird innerhalb weniger Minuten aus der Produktionslinie entnommen, und jede Innenfläche kann direkt geprüft werden. Ein großer Teil der Aufgaben im Lebensmittel- und Getränkebereich lässt sich auf diese Weise gut bewältigen.

CIP (Clean-in-Place). Die Reinigungslösung wird durch die montierte Leitung zirkuliert. Ob ein bestimmtes Ventil ausreichend gereinigt wird, hängt nicht allein von den Eigenschaften des Ventils ab. Es hängt von der inneren Geometrie des Ventils, seiner Ausrichtung und Position in der Leitung, den Reinigungschemikalien, der Strömungsgeschwindigkeit, der Temperatur und der Einwirkzeit ab – und wird durch die anlageneigene Reinigungsvalidierung, wie beispielsweise Abstrich- oder Spültests, nachgewiesen, nicht durch eine Angabe im Katalog. Insbesondere Kugelhähne verfügen über einen Hohlraum um die Kugel herum. Durch gekapselte Sitzkonstruktionen wird der Bereich dieses Hohlraums, den das Produkt erreichen kann, eingeschränkt; sie machen das Ventil jedoch nicht unabhängig vom Hohlraum und entbinden Sie nicht von der Notwendigkeit, die Reinigung in Ihrer tatsächlichen Konfiguration zu überprüfen. Behandeln Sie die CIP-Eignung als eine technische Frage, die mit dem Lieferanten für jedes Modell und jede Installation geklärt werden muss.

SIP (Dampfsterilisation oder Sterilisation vor Ort). Bei der Sterilisation wirken anhaltende Temperatur- und Druckbelastungen, denen Ventilsitze, Dichtungen und alle Antriebe standhalten müssen; zudem sind Kondensatbildung und die Entwässerungsfähigkeit im gesamten System zu berücksichtigen. Auf unseren Produktseiten für hygienische Anwendungen werden keine Temperaturangaben veröffentlicht. Wenn SIP Teil Ihres Prozesses ist, geben Sie daher bereits bei der Anfrage die Sterilisationstemperatur, den Druck und die Dauer an und bitten Sie um eine schriftliche Bestätigung für das jeweilige Modell.

Das bedeutet keineswegs, dass hygienische Kugelhähne nicht in CIP-Systemen eingesetzt werden können. Es bedeutet vielmehr, dass diese Eigenschaft bei jeder einzelnen Installation nachgewiesen werden muss und nicht einfach aufgrund der Katalogangaben vorausgesetzt werden darf.

Was macht ein Ventil für den Einsatz in hygienischen Bereichen geeignet?

Gehen Sie diese Punkte der Reihe nach durch und achten Sie dabei auf die Verben: bestätigen, anfordern, überprüfen. Eine Hygienespezifikation setzt sich aus Dokumenten zusammen, nicht aus Adjektiven.

• Mit Flüssigkeit in Berührung kommende Werkstoffe. Lassen Sie sich alle mit dem Produkt in Berührung kommenden Materialien schriftlich bestätigen: Gehäuse, Kugel, Sitze, Spindeldichtung und Klemmdichtung. Wenn ein Teil mit dem Produkt in Berührung kommt und nicht auf der Liste steht, fragen Sie nach dem Grund.
• Oberflächenbeschaffenheit. Falls Ihre Betriebsanweisung eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit vorschreibt, geben Sie diese als Zahl (Ra-Wert) an und fordern Sie den tatsächlichen Oberflächenbericht für das Modell an. “Poliert” und “hygienische Oberfläche” sind Beschreibungen, keine Messwerte.
• Sitzgestaltung. Fragen Sie nach, wie der Sitz den Hohlraum handhabt. Eingekapselte (mit Füllmaterial versehene) Sitze reduzieren den freiliegenden Hohlraum um den Kugelkopf herum; fragen Sie den Lieferanten, was dies für Ihre Reinigungsroutine bedeutet, anstatt diesen Ausdruck als Garantie zu betrachten.
• Entwässerungsfähigkeit und Ausrichtung. Ob ein Ventil entleert wird, hängt ebenso sehr von der Einbaulage wie vom Ventil selbst ab. Vergewissern Sie sich, in welcher Einbaulage das Ventil montiert werden soll und was im Ventil verbleibt, wenn die Leitung entleert wird.
• Anschlussnorm. Die Normen für Klemmhülsen und Rohre variieren je nach Region und Werk. Überprüfen Sie die Klemmengröße und die Norm für den Rohraußendurchmesser anhand Ihrer bestehenden Leitungen vor der Bestellung – nicht erst danach. Unser Leitfaden zu Ventilanschlüsse deckt die wichtigsten Arten ab.
• Die Dichtung. Die Klemmdichtung ist ein produktberührendes Teil und ein Verschleißteil. Für sie sind dieselben Materialunterlagen wie für das Ventil sowie ein Austauschplan erforderlich.
• Zugang für Reinigungsarbeiten. Stellen Sie bei Wartungsarbeiten am COP sicher, dass ausreichend Platz vorhanden ist, um die Klemmen zu lösen und das Ventil zu entfernen, ohne benachbarte Geräte zu beeinträchtigen.

Ein Hinweis zu Tri-Clamp selbst: Die Klemmverbindung ermöglicht eine schnelle und wiederholbare Demontage, was im COP-Betrieb einen echten hygienischen Vorteil darstellt. Sie allein bescheinigt jedoch weder die interne Konstruktion des Ventils noch dessen Oberflächenbeschaffenheit oder dessen Reinigungsfähigkeit vor Ort. Diese Aspekte sind separat zu beurteilen.

Auswahl von Werkstoffen und Dichtungen

Körper und Ball. Unser Hygienekugelhähne sind aus Edelstahl 316 gefertigt. Der übliche Grund, im Gastronomiebereich auf 316 statt auf 304 zu bestehen, ist die Chloridbelastung: Chloride begünstigen Lochfraßkorrosion, und das Molybdän in 316 verbessert die Beständigkeit dagegen. Ob dieser Schutz ausreichend ist, hängt jedoch weiterhin von der Chloridkonzentration, der Temperatur und der Einwirkzeit in Ihrem Prozess sowie Ihrem Reinigungszyklus ab. Falls Ihre Spezifikation eine andere Güteklasse, eine kohlenstoffarme Variante oder bestimmte Gussäquivalente vorsieht, sprechen Sie dies bereits in der Anfragephase an und lassen Sie dies anhand des Werkstoffzertifikats des Modells bestätigen, anstatt von einer bestimmten Annahme auszugehen.

Reinigungschemikalien gelten als Prozessmedien. Laugen, Säuren und chlorhaltige Desinfektionsmittel können für das Ventil aggressiver sein als das Produkt selbst, insbesondere bei erhöhten Temperaturen. Die Verträglichkeit muss sowohl für den Stahl als auch für die Polymere unter Berücksichtigung der jeweiligen Chemikalie, ihrer Konzentration, ihrer Temperatur, der Einwirkzeit und der Spülverfahren beurteilt werden. Ein Material, das im Produkt selbst unbedenklich ist, kann dennoch durch den Reinigungszyklus angegriffen werden.

Sitze und Dichtungen. Die Sitze unserer hygienischen Modelle bestehen aus PTFE; bei hygienischen Absperrklappen kommen Dichtungen aus EPDM oder Silikon zum Einsatz. Keine dieser Materialbezeichnungen ist für sich genommen ein Nachweis für die Konformität mit den Vorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln. Polymere werden zu Compounds verarbeitet, und die Konformität bezieht sich auf den jeweiligen Compound, was durch eine Konformitätserklärung gemäß der in Ihrem Markt geltenden Verordnung nachgewiesen wird – beispielsweise FDA 21 CFR 177 in den Vereinigten Staaten oder Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 in der EU. Fordern Sie dieses Dokument für die tatsächlichen Sitz- und Dichtungsmischungen des von Ihnen gekauften Ventils an und bewahren Sie es in den Betriebsunterlagen auf.

Die Wahl zwischen manuellen, pneumatischen und 3-Wege-Ventilen

Handbetätigte Ventile Eignen sich für die Isolierung von Niederfrequenzschwingungen an gut zugänglichen Stellen: Tankauslässe, Schlauchstationen, Umschaltstellen, die der Bediener ohnehin aufsucht. Im COP-Betrieb ist ihre Einfachheit ein Vorteil: Es müssen weniger Teile demontiert, geprüft und dokumentiert werden.

Pneumatikventile Sie bewähren sich dort, wo Zyklen häufig sind, wo das Ventil schwer zu erreichen ist oder wo das Steuerungssystem die Ventile zuverlässig nacheinander ansteuern muss. Machen Sie sich klar, was sich durch die Automatisierung ändert: a Hygienisches pneumatisches Kugelventil hat denselben medienberührten Weg wie das manuelle Gegenstück. Der Antrieb verbessert die Wiederholgenauigkeit und Regelbarkeit; er verbessert jedoch nicht die Hygiene. Wählen Sie die Ausfallposition (Federrückstellung in einen definierten Zustand oder doppeltwirkend) entsprechend dem Prozessrisiko aus: Legen Sie fest, wie sich das Ventil bei Ausfall der Luftversorgung oder des Signals verhalten soll, und geben Sie dies an.

3-Wege-Ventile Leiten Sie den Durchfluss mit einem einzigen Ventilkörper anstelle von zwei Ventilen und einem T-Stück um oder führen Sie ihn zusammen, indem Sie eine Kugel mit L- oder T-Anschluss verwenden. Im hygienischen Einsatz erfordern diese eine besonders sorgfältige Prüfung, da ein Anschluss immer außerhalb des Hauptströmungswegs liegt: Je nach Anordnung und Position der Anschlüsse kann es vorkommen, dass in diesem Strang während der Reinigung nur wenig oder gar keine Zirkulation stattfindet. Verwenden Sie ein 3-Wege-Kugelhahn für Sanitäranwendungen wobei der Durchflussweg, die Sitzkonstruktion und Ihre Reinigungsüberprüfung für jede Position, die das Ventil einnehmen kann, einwandfrei sind. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein 3-Wege-Kugelhahn konstruktionsbedingt Toträume beseitigt oder als Ersatz für eine mischsichere Absperrung dient. Die Mixproof-Funktion ist eine spezielle Doppelabdichtungstechnologie mit eigenen Konstruktionsregeln; ein 3-Wege-Kugelhahn mit einer Kugel ist kein solches Gerät.

Für scherempfindliche oder Niederdruck-Förderaufgaben, Klemmverschluss-Typ Hygiene-Absperrklappen kommen auch in Lebensmittelpflanzen häufig vor; es gelten dieselben Fragen hinsichtlich Material und Dokumentation.

Vor der Bestellung anzufordernde Unterlagen

Aus hygienischen Gründen ist die Dokumentation Bestandteil des Produkts. Je nachdem, wie anspruchsvoll Ihr Einsatz ist, fordern Sie bitte Folgendes an:

• Modell und Größe, wie sie im Datenblatt angegeben sind
• Materialien für Gehäuse, Kugel, Sitz und Dichtung, im Einzelnen aufgeführt
• Bericht über die tatsächliche Oberflächenbeschaffenheit, falls Ihre Spezifikation eine bestimmte Oberflächenbeschaffenheit vorschreibt
• Standardausführung mit Hülse oder Rohr für die Endanschlüsse
• Druck- und Temperaturgrenzwerte für die montierte Armatur, einschließlich des Stellantriebs, sofern vorhanden
• Nachweise für die Anwendung von CIP oder SIP, sofern Ihr Prozess dies erfordert – und die Grenzen, die diese Nachweise tatsächlich abdecken
• Werkstoffzertifikat und Rückverfolgbarkeit für die mit der Flüssigkeit in Berührung kommenden Metallteile
• Konformitätserklärung für die tatsächlich verwendeten Sitz- und Dichtungswerkstoffe
• Jede Zertifizierung durch Dritte, über die dieses Modell tatsächlich verfügt – fragen Sie nach dem Zertifikat, nicht nach dem Logo

Zu den Normen, auf die in Hygienevorgaben möglicherweise Bezug genommen wird, gehören 3-A-Hygienestandards, EHEDG Richtlinien und ASME BPE. Wenn Ihre Spezifikation eine dieser Anforderungen enthält, sollte diese in Ihrer Angebotsanfrage aufgeführt werden, damit die Lieferanten direkt darauf eingehen können.

Wann ein Kugelhahn nicht die richtige Wahl ist

Manche Anwendungen erfordern mehr als nur ein gut gefertigtes Kugelventil für den Sanitärbereich. Wenn Ihr Prozess eine validierte CIP-Reinigung mit strengen Grenzwerten für Toträume, eine mixproof-Trennung zwischen unverträglichen Produkten, eine aseptische oder sterile Verarbeitung, eine pharmazeutische Dokumentation oder eine Spezifikation vorsieht, die eine Kennzeichnung durch eine unabhängige Stelle vorschreibt, sollten Sie diese Anforderungen klären, bevor Sie sich für eine bestimmte Hardware entscheiden. Andere Ventiltypen, wie Membranventile und mixproof-Doppelsitzventile, gibt es gerade deshalb, weil Kugelhähne bei diesen Aufgaben an ihre Grenzen stoßen.

Was die Zertifizierung angeht, ist unser Standpunkt klar: Unser Werk arbeitet nach ISO 9001, und unsere Produkte tragen die CE-Kennzeichnung. Unsere Standardmodelle für den Sanitärbereich verfügen weder über das 3-A-Symbol noch über ein EHEDG-Zertifikat. Falls Ihre Spezifikation eines davon vorschreibt, kann ein Ventil ohne dieses Zertifikat kein Ventil mit Zertifikat ersetzen, auch wenn beide noch so ähnlich aussehen mögen – und wir möchten dies lieber bereits in der Angebotsphase ansprechen, als dass es erst bei Ihrer Wareneingangskontrolle zutage tritt.

Checkliste für Angebotsanfragen

Kopiere dies in deine Anfrage und gib die dir bekannten Informationen ein. Je mehr davon stimmt, desto schneller erhältst du eine Antwort:

• Produkt- und Prozessmedien, einschließlich der Konzentration
• Reinigungsverfahren (COP, CIP, SIP) und die verwendeten Reinigungschemikalien sowie die Temperaturen
• Normaler und maximaler Betriebsdruck und -temperatur
• Hygiene- oder Zertifizierungsanforderungen aus Ihrer Spezifikation, die ausdrücklich genannt werden
• Erforderliche Unterlagen: Werkstoffzertifikate, Oberflächenbeschaffenheitsberichte, Konformitätserklärungen
• Größe sowie Standard der Hülse oder des Rohrs
• Ventilfunktion: Absperren, Umleiten oder Mischen
• Betriebshäufigkeit (Zyklen pro Tag oder Woche)
• Betätigung: manuell oder pneumatisch sowie die erforderliche Ausfallstellung

Häufig gestellte Fragen

Sind alle hygienischen Kugelhähne für CIP geeignet?

Nein. Die CIP-Eignung hängt von der inneren Geometrie des Ventils, seiner Position und Ausrichtung in der Rohrleitung, den Reinigungschemikalien, der Strömungsgeschwindigkeit, der Temperatur und der Verweildauer ab und wird durch die anlageneigene Reinigungsvalidierung bestätigt. Betrachten Sie dies als eine Frage, die für jedes Modell und jede Installation separat zu prüfen ist, und nicht als eine Eigenschaft, die man einfach aus einem Katalog ablesen kann.

Macht eine Tri-Clamp-Verbindung ein Ventil hygienisch?

Nein. Dank der Tri-Clamp-Verbindung lässt sich das Ventil schnell demontieren, was für die Reinigung vor Ort von großem Vorteil ist. Der interne Aufbau des Ventils, die verwendeten Werkstoffe, die Oberflächenbeschaffenheit und die Reinigungsfähigkeit sind separate Aspekte, die einer eigenen Dokumentation bedürfen.

Ist PTFE automatisch lebensmittelecht?

Kein Polymer ist allein aufgrund seiner Bezeichnung lebensmittelecht. Die Konformität bezieht sich auf die jeweilige Mischung und wird durch eine Konformitätserklärung gemäß den geltenden Vorschriften, wie beispielsweise FDA 21 CFR 177 oder Verordnung (EG) Nr. 1935/2004, nachgewiesen. Fordern Sie dieses Dokument für die tatsächlich in Ihrem Ventil verwendeten Sitz- und Dichtungsmischungen an.

Verfügen diese Ventile über eine 3-A- oder EHEDG-Zertifizierung?

Wir sind nach ISO 9001 und CE zertifiziert. Unsere Standardmodelle für den Sanitärbereich verfügen weder über das 3-A-Symbol noch über ein EHEDG-Zertifikat. Falls Ihre Spezifikation eines davon erfordert, geben Sie dies bitte in Ihrer Anfrage an, und wir werden Ihnen klar und deutlich mitteilen, was wir entsprechend liefern können und was nicht.

Wann ist Edelstahl 316 anstelle von 304 erforderlich?

Der übliche Auslöser ist eine Chloridbelastung – sei es durch das Produkt selbst oder durch chlorhaltige Reinigungschemikalien –, da Chloride Lochfraß begünstigen und das Molybdän in 316 diesem besser widersteht. Ob 316 ausreichend ist, hängt jedoch weiterhin von der Konzentration, der Temperatur und der Einwirkzeit in Ihrem spezifischen Prozess ab.

Nennen Sie uns den Auftrag, und wir sagen Ihnen, was wir liefern können

Senden Sie die obenstehende Checkliste für die Angebotsanfrage über unser Kontaktseite. Sobald die Anforderungen festgelegt sind, kann unser Ingenieurteam prüfen, welche hygienegerechten Modelle für Ihre Anwendung geeignet sind – von manuellen Zweiwegeventilen bis hin zu pneumatische 3-Wege-Ventile, und welche Unterlagen wir genau dazu vorlegen können. Diese Antwort hängt von Ihren individuellen Umständen ab – und nur eine solche Antwort ist wirklich von Wert.