Sicherheitsaspekte bei der Entstaubung von Silos und Behältern
In der Nahrungsmittelindustrie bestehen Produkte in der Regel aus einem komplexen Gemisch unterschiedlichster Inhaltsstoffe, die während des Produktionsprozesses nach einer vorgegebenen Rezeptur zusammengeführt werden. Um einen engpassfreien Produktionsablauf zu gewährleisten, müssen die in den jeweiligen Produktionsstufen benötigten Materialien stets in ausreichender Menge zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein. An verschiedenen Stellen der Produktionslinien werden daher die zu verarbeitenden Rohstoffe, Zwischen- oder Endprodukte bevorratet – meist in Silos oder anderen Lager- bzw. Zwischenbehältern. Je nach den Eigenschaften des Produkts ist dessen Lagerung jedoch nicht immer unproblematisch: werden trockene Schüttgüter und Pulver verarbeitet, entstehen im Innern von Lagerbehältern oft eine staubige, explosive Atmosphäre, die ein besonderes Gefahrenpotenzial in sich birgt. Die Anforderungen an geeignete Entstaubungssysteme sind dem entsprechend hoch.
Doppelfunktion: Filtration und Druckregulierung
Warum der Einsatz hochwertiger Entstaubungssysteme vor allem bei der Lagerung trockener, pulvriger Produkte vorgeschrieben ist, wird bereits am Beispiel der Befüllung von Silos deutlich: wird z.B. das Produkt von einem Tankfahrzeug mit Druckluft ins Silo eingeblasen, entsteht im Innern eine Wolke aus feinstem Staub, die durch den Druckanstieg, zusätzlich verursacht durch die steigende Materialsäule, aus dem Silo verdrängt wird. Hier erfüllt ein Entstaubungsfilter gleich zwei wichtige Funktionen: er führt einen Druckausgleich herbei, da die verdrängte Luft sofort durch den Filter aus dem Silo entweichen kann. Darüber hinaus werden die im Rohgasstrom befindlichen Staubpartikel beim Passieren der Filterelemente abgetrennt, so dass saubere Luft aus dem Filter ausströmt – die klassische Funktion eines Staubfilters.
Ähnlich verhält es sich bei der Entstaubung größerer Zwischenbehälter. Selbst wenn die Befüllung ohne Luftdruck erfolgt, also z.B. manuell durch Sackaufgabe, entsteht dabei im Innern ein explosives Partikelgemisch, das dann oft mit Hilfe eines Ventilators am Filter abgesaugt wird.
Da sich die Filterelemente nach einiger Zeit zusetzen, müssen sie in regelmäßigen Abreinigungszyklen vom Staub befreit werden. Dies geschieht entweder pneumatisch durch Injektion von Druckluftstößen in die Filterelemente oder auf mechanischem Weg durch Vibration. Die sich ablösenden Partikel fallen dann aus den Filterelementen nach unten zurück in den Lagerbehälter. Sind die Abreinigungsintervalle zu lang oder versagt das Abreinigungssystem, verstopft der Filter, d.h. er verliert seine Filtrationsleistung und vor allem seine Druckregulierungsfunktion. Auf dem Silo muss deshalb aus Sicherheitsgründen neben dem Entstaubungsfilter ein Druckausgleichsventil und optional auch ein Druckmesser installiert werden, damit im Notfall bei defektem Filter plötzlich auftretender Überdruck schnell gemessen werden und gegebenenfalls über das Ventil aus dem Silo entweichen kann. Wer hier auf „Nummer Sicher“ gehen will, installiert zusätzlich am Filtergehäuse einen Druckmesser, um die Abreinigung der Filterelemente automatisiert über den Differenzdruck im Filter zu steuern.
Abb. 1:
Sorgt für saubere Luft und normale Druckverhältnisse:
Silo-Entstaubungsfilter SILOTOP der WAM GmbH
Aspekte der Hygiene und Nahrungsmittelsicherheit
In keiner Branche sind die Anforderungen an Hygiene und Sicherheit so streng wie bei der Herstellung von Nahrungsmitteln, daher muss auch ein Filter in diesem Einsatzbereich besondere Anforderungen erfüllen. Im Mittelpunkt stehen dabei die Verhinderung einer Keimbildung im Innern des Filters und die Absicherung, dass keine Fremdkörper durch den Betrieb des Filters in das Produkt gelangen können.
Alle produktberührenden Bereiche im Filterinnern müssen rückstandsfrei zu reinigen sein. Ideal ist korrosionsbeständiger Edelstahl mit glattem Oberflächenfinish (Branchenstandard). Kunststoffe bzw. Polymere sind unbedenklich, solange deren Nahrungsmitteltauglichkeit zertifiziert ist.
Das Filter darf konstruktionsbedingt keine Toträume aufweisen, in denen sich trotz gründlicher Reinigung kleinste Produktrückstände festsetzen, verderben und einzelne Produktchargen mit Keimen belasten könnten. Auch innen liegende Schweißnähte oder Schrauben zur Verbindung einzelner Gehäusekomponenten müssen so ausgeführt sein, dass sich keine Ablagerungen bilden können.
Die Auswahl der Filterelemente bzw. Filtermedien ist abhängig vom gelagerten Produkt und dem Volumen des zu filtrierenden Rohgasstroms. Je größer das Rohgasvolumen, desto mehr Filterfläche wird für die Entstaubung benötigt. Gefaltete Medien bieten mehr Filterfläche als glatte Oberflächen, jedoch sind sie für kompaktierende Schüttgüter ungeeignet: in den Falten können sich Produktreste festsetzen, die sich trotz regelmäßiger Abreinigung nicht lösen lassen und Keime bilden können. Auch sind gefaltete Filtermedien nicht zu empfehlen bei abrasiven Materialien, da die Angriffsfläche für Abrieb zu groß ist und das Filterelement zu schnell verschleißen würde. Bei feuchten und fettigen Materialien kommen z.B. teflonbeschichtete Filtermedien zum Einsatz, die entsprechend wasser- bzw. ölabweisend sind.
Alle verwendeten Werkstoffe am Filter, ob Gehäusekomponenten oder Filterelemente, müssen für den Einsatz im Nahrungsmittelbereich zertifiziert sein.
Abb. 2:
Gefaltete Filterelemente (rechts im Bild) bieten zwar mehr Filterfläche,
sind jedoch bei abrasiven und kompaktierenden Materialien ungeeignet
Eine weitere Gefahr für die Nahrungsmittelsicherheit geht von Fremdkörpern aus, die während der Produktion versehentlich in das Produkt gelangen. An den sensiblen Stellen im Produktionsprozess wie z.B. bei der Anlieferung von Rohstoffen bevor diese eingelagert werden, sind zwar entsprechende Detektionssysteme installiert, die zuverlässig jeden Fremdkörper wie Metallteile entdecken und entfernen. Jedoch sollte die Zahl der Gefahrenquellen für Fremdkörper im Produkt auf ein Minimum reduziert werden.
Auch ein Entstaubungsfilter auf einem Zwischenbehälter oder Silo ist eine solche Gefahrenquelle: Schrauben, Muttern oder Werkzeuge, die bei der Wartung verloren gehen können, oder andere mechanische Teile, die sich versehentlich beim Betrieb im Gehäuse lösen und in den Lagerbehälter fallen. Aus diesem Grund müssen die Filter vorbeugende, konstruktionstechnische Sicherheitsmechanismen wie unverlierbare Teile vorweisen. Idealerweise ist auch die Wartung des Filters komplett ohne Werkzeug durchführbar.
Abb. 3:
Unverlierbare Befestigungsschrauben an der Wartungstür
eines WAMFLO „Food“ – Filters der WAM GmbH
Vorsicht Explosionsgefahr
Auch in der Nahrungsmittelbranche gelten die Richtlinien zum Explosionsschutz (ATEX), d.h. in Anlagen mit explosionsgefährlichen Atmosphären darf nur Equipment eingesetzt werden, das entsprechend abgesichert ist. Für die Entstaubung von Silos und Behältern, in denen pulvrige Schüttgüter gelagert werden, bedeutet das im Speziellen, dass sich keinerlei Zündquellen am Filter befinden dürfen, die eine Staubwolke im Filter bzw. Behälter zur Explosion bringen könnte. Es sollten sich keine elektronischen Komponenten im Filtergehäuse befinden, und auch die Filtersteuerung sowie der Ventilator müssen abgesichert sein, da sie die Ursache für Funkenbildung sein können.
Wichtig bei der Wahl des Filtermediums in solchen Umgebungen ist, dass die Fasern aus leitfähigen Werkstoffen bestehen.
Schließlich ist auf durchgängige Erdung des Filters zu achten und dass er in Schutzart IP66 ausgeführt ist.
Entstaubung in pneumatischen Fördersystemen
Die in der Produktion benötigten Materialien werden gerade in der Nahrungsmittelindustrie häufig pneumatisch gefördert. Bei der Verarbeitung pulvriger Schüttgüter kommt es auch in pneumatischen Fördersystemen an verschiedenen Stellen verstärkt zu Staubbildung: werden z.B. Silos oder andere größere Lagerbehälter über eine pneumatische Förderleitung befüllt, kommen auch hier Entlüftungsfilter zum Einsatz, durch die der verdrängte Rohgasstrom entweichen und vom Staub befreit werden kann. Oft werden aber auch einzelne Produktionsmaschinen wie z.B. Mischer pneumatisch beschickt. In solchen Fällen wird das Produkt zunächst aus der Förderleitung in einen kleineren Zwischenbehälter oder Trichter eingeleitet, bevor es dem jeweiligen Produktionsorgan zugeführt wird. Durch das Einblasen des Produkts entsteht Staub, der mit Hilfe eines über dem Trichter installierten Filters abgesaugt und abgeschieden wird. Solche Filter werden daher auch als Abscheider bezeichnet.
100% Zurückverfolgbarkeit
Alles was zur Herstellung von Nahrungsmitteln eingesetzt wird, muss vollständig bis zu seinem Ursprung rückverfolgbar sein. Werden bei einem Produkt im Einzelhandel z.B. Kontaminationen festgestellt, so muss für den Produzenten in kürzester Zeit nachvollziehbar sein, welchen Weg das Produkt und seine Bestandteile in der Wertschöpfungskette zurückgelegt haben. Insbesondere mit welchen Rohwarenchargen das betroffene Produkt gefertigt wurde und welche Anlagenteile es in der Produktion durchlaufen hat. Dies schließt auch die installierten Filterlösungen mit ein. Bevor also ein Filter in der Produktion zum Einsatz kommt, muss sichergestellt sein, dass der Hersteller im Bedarfsfall jederzeit die Herkunft und Unbedenklichkeit aller Filterkomponenten dokumentieren kann – bis zu ihrem Ursprung.
Abb. 4:
Speziell für den Einsatz mit Nahrungsmitteln entwickelt:
Rundfilter WAMFLO „Food“ der WAM GmbH mit Steuerung und Ventilator
WAM GmbH: Sicherheitsaspekte bei der Entstaubung von Silos und Behältern
Wenn es staubig wird:
Sicherheitsaspekte bei der Entstaubung von Silos und Behältern
In der Nahrungsmittelindustrie bestehen Produkte in der Regel aus einem komplexen Gemisch unterschiedlichster Inhaltsstoffe, die während des Produktionsprozesses nach einer vorgegebenen Rezeptur zusammengeführt werden. Um einen engpassfreien Produktionsablauf zu gewährleisten, müssen die in den jeweiligen Produktionsstufen benötigten Materialien stets in ausreichender Menge zur richtigen Zeit am richtigen Ort sein. An verschiedenen Stellen der Produktionslinien werden daher die zu verarbeitenden Rohstoffe, Zwischen- oder Endprodukte bevorratet – meist in Silos oder anderen Lager- bzw. Zwischenbehältern. Je nach den Eigenschaften des Produkts ist dessen Lagerung jedoch nicht immer unproblematisch: werden trockene Schüttgüter und Pulver verarbeitet, entstehen im Innern von Lagerbehältern oft eine staubige, explosive Atmosphäre, die ein besonderes Gefahrenpotenzial in sich birgt. Die Anforderungen an geeignete Entstaubungssysteme sind dem entsprechend hoch.
Doppelfunktion: Filtration und Druckregulierung
Warum der Einsatz hochwertiger Entstaubungssysteme vor allem bei der Lagerung trockener, pulvriger Produkte vorgeschrieben ist, wird bereits am Beispiel der Befüllung von Silos deutlich: wird z.B. das Produkt von einem Tankfahrzeug mit Druckluft ins Silo eingeblasen, entsteht im Innern eine Wolke aus feinstem Staub, die durch den Druckanstieg, zusätzlich verursacht durch die steigende Materialsäule, aus dem Silo verdrängt wird. Hier erfüllt ein Entstaubungsfilter gleich zwei wichtige Funktionen: er führt einen Druckausgleich herbei, da die verdrängte Luft sofort durch den Filter aus dem Silo entweichen kann. Darüber hinaus werden die im Rohgasstrom befindlichen Staubpartikel beim Passieren der Filterelemente abgetrennt, so dass saubere Luft aus dem Filter ausströmt – die klassische Funktion eines Staubfilters.
Ähnlich verhält es sich bei der Entstaubung größerer Zwischenbehälter. Selbst wenn die Befüllung ohne Luftdruck erfolgt, also z.B. manuell durch Sackaufgabe, entsteht dabei im Innern ein explosives Partikelgemisch, das dann oft mit Hilfe eines Ventilators am Filter abgesaugt wird.
Da sich die Filterelemente nach einiger Zeit zusetzen, müssen sie in regelmäßigen Abreinigungszyklen vom Staub befreit werden. Dies geschieht entweder pneumatisch durch Injektion von Druckluftstößen in die Filterelemente oder auf mechanischem Weg durch Vibration. Die sich ablösenden Partikel fallen dann aus den Filterelementen nach unten zurück in den Lagerbehälter. Sind die Abreinigungsintervalle zu lang oder versagt das Abreinigungssystem, verstopft der Filter, d.h. er verliert seine Filtrationsleistung und vor allem seine Druckregulierungsfunktion. Auf dem Silo muss deshalb aus Sicherheitsgründen neben dem Entstaubungsfilter ein Druckausgleichsventil und optional auch ein Druckmesser installiert werden, damit im Notfall bei defektem Filter plötzlich auftretender Überdruck schnell gemessen werden und gegebenenfalls über das Ventil aus dem Silo entweichen kann. Wer hier auf „Nummer Sicher“ gehen will, installiert zusätzlich am Filtergehäuse einen Druckmesser, um die Abreinigung der Filterelemente automatisiert über den Differenzdruck im Filter zu steuern.
Abb. 1:
Sorgt für saubere Luft und normale Druckverhältnisse:
Silo-Entstaubungsfilter SILOTOP der WAM GmbH
Aspekte der Hygiene und Nahrungsmittelsicherheit
In keiner Branche sind die Anforderungen an Hygiene und Sicherheit so streng wie bei der Herstellung von Nahrungsmitteln, daher muss auch ein Filter in diesem Einsatzbereich besondere Anforderungen erfüllen. Im Mittelpunkt stehen dabei die Verhinderung einer Keimbildung im Innern des Filters und die Absicherung, dass keine Fremdkörper durch den Betrieb des Filters in das Produkt gelangen können.
Alle produktberührenden Bereiche im Filterinnern müssen rückstandsfrei zu reinigen sein. Ideal ist korrosionsbeständiger Edelstahl mit glattem Oberflächenfinish (Branchenstandard). Kunststoffe bzw. Polymere sind unbedenklich, solange deren Nahrungsmitteltauglichkeit zertifiziert ist.
Das Filter darf konstruktionsbedingt keine Toträume aufweisen, in denen sich trotz gründlicher Reinigung kleinste Produktrückstände festsetzen, verderben und einzelne Produktchargen mit Keimen belasten könnten. Auch innen liegende Schweißnähte oder Schrauben zur Verbindung einzelner Gehäusekomponenten müssen so ausgeführt sein, dass sich keine Ablagerungen bilden können.
Die Auswahl der Filterelemente bzw. Filtermedien ist abhängig vom gelagerten Produkt und dem Volumen des zu filtrierenden Rohgasstroms. Je größer das Rohgasvolumen, desto mehr Filterfläche wird für die Entstaubung benötigt. Gefaltete Medien bieten mehr Filterfläche als glatte Oberflächen, jedoch sind sie für kompaktierende Schüttgüter ungeeignet: in den Falten können sich Produktreste festsetzen, die sich trotz regelmäßiger Abreinigung nicht lösen lassen und Keime bilden können. Auch sind gefaltete Filtermedien nicht zu empfehlen bei abrasiven Materialien, da die Angriffsfläche für Abrieb zu groß ist und das Filterelement zu schnell verschleißen würde. Bei feuchten und fettigen Materialien kommen z.B. teflonbeschichtete Filtermedien zum Einsatz, die entsprechend wasser- bzw. ölabweisend sind.
Alle verwendeten Werkstoffe am Filter, ob Gehäusekomponenten oder Filterelemente, müssen für den Einsatz im Nahrungsmittelbereich zertifiziert sein.
Abb. 2:
Gefaltete Filterelemente (rechts im Bild) bieten zwar mehr Filterfläche,
sind jedoch bei abrasiven und kompaktierenden Materialien ungeeignet
Eine weitere Gefahr für die Nahrungsmittelsicherheit geht von Fremdkörpern aus, die während der Produktion versehentlich in das Produkt gelangen. An den sensiblen Stellen im Produktionsprozess wie z.B. bei der Anlieferung von Rohstoffen bevor diese eingelagert werden, sind zwar entsprechende Detektionssysteme installiert, die zuverlässig jeden Fremdkörper wie Metallteile entdecken und entfernen. Jedoch sollte die Zahl der Gefahrenquellen für Fremdkörper im Produkt auf ein Minimum reduziert werden.
Auch ein Entstaubungsfilter auf einem Zwischenbehälter oder Silo ist eine solche Gefahrenquelle: Schrauben, Muttern oder Werkzeuge, die bei der Wartung verloren gehen können, oder andere mechanische Teile, die sich versehentlich beim Betrieb im Gehäuse lösen und in den Lagerbehälter fallen. Aus diesem Grund müssen die Filter vorbeugende, konstruktionstechnische Sicherheitsmechanismen wie unverlierbare Teile vorweisen. Idealerweise ist auch die Wartung des Filters komplett ohne Werkzeug durchführbar.
Abb. 3:
Unverlierbare Befestigungsschrauben an der Wartungstür
eines WAMFLO „Food“ – Filters der WAM GmbH
Vorsicht Explosionsgefahr
Auch in der Nahrungsmittelbranche gelten die Richtlinien zum Explosionsschutz (ATEX), d.h. in Anlagen mit explosionsgefährlichen Atmosphären darf nur Equipment eingesetzt werden, das entsprechend abgesichert ist. Für die Entstaubung von Silos und Behältern, in denen pulvrige Schüttgüter gelagert werden, bedeutet das im Speziellen, dass sich keinerlei Zündquellen am Filter befinden dürfen, die eine Staubwolke im Filter bzw. Behälter zur Explosion bringen könnte. Es sollten sich keine elektronischen Komponenten im Filtergehäuse befinden, und auch die Filtersteuerung sowie der Ventilator müssen abgesichert sein, da sie die Ursache für Funkenbildung sein können.
Wichtig bei der Wahl des Filtermediums in solchen Umgebungen ist, dass die Fasern aus leitfähigen Werkstoffen bestehen.
Schließlich ist auf durchgängige Erdung des Filters zu achten und dass er in Schutzart IP66 ausgeführt ist.
Entstaubung in pneumatischen Fördersystemen
Die in der Produktion benötigten Materialien werden gerade in der Nahrungsmittelindustrie häufig pneumatisch gefördert. Bei der Verarbeitung pulvriger Schüttgüter kommt es auch in pneumatischen Fördersystemen an verschiedenen Stellen verstärkt zu Staubbildung: werden z.B. Silos oder andere größere Lagerbehälter über eine pneumatische Förderleitung befüllt, kommen auch hier Entlüftungsfilter zum Einsatz, durch die der verdrängte Rohgasstrom entweichen und vom Staub befreit werden kann. Oft werden aber auch einzelne Produktionsmaschinen wie z.B. Mischer pneumatisch beschickt. In solchen Fällen wird das Produkt zunächst aus der Förderleitung in einen kleineren Zwischenbehälter oder Trichter eingeleitet, bevor es dem jeweiligen Produktionsorgan zugeführt wird. Durch das Einblasen des Produkts entsteht Staub, der mit Hilfe eines über dem Trichter installierten Filters abgesaugt und abgeschieden wird. Solche Filter werden daher auch als Abscheider bezeichnet.
100% Zurückverfolgbarkeit
Alles was zur Herstellung von Nahrungsmitteln eingesetzt wird, muss vollständig bis zu seinem Ursprung rückverfolgbar sein. Werden bei einem Produkt im Einzelhandel z.B. Kontaminationen festgestellt, so muss für den Produzenten in kürzester Zeit nachvollziehbar sein, welchen Weg das Produkt und seine Bestandteile in der Wertschöpfungskette zurückgelegt haben. Insbesondere mit welchen Rohwarenchargen das betroffene Produkt gefertigt wurde und welche Anlagenteile es in der Produktion durchlaufen hat. Dies schließt auch die installierten Filterlösungen mit ein. Bevor also ein Filter in der Produktion zum Einsatz kommt, muss sichergestellt sein, dass der Hersteller im Bedarfsfall jederzeit die Herkunft und Unbedenklichkeit aller Filterkomponenten dokumentieren kann – bis zu ihrem Ursprung.
Abb. 4:
Speziell für den Einsatz mit Nahrungsmitteln entwickelt:
Rundfilter WAMFLO „Food“ der WAM GmbH mit Steuerung und Ventilator
WAM GmbHsearch?q=WAM auf der Anuga Food Tecindex 4.php: Halle 10.1, Stand G80
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