Selezione delle guarnizioni giuste per la lavorazione di alimenti e bevande

La sigillatura nelle applicazioni per alimenti e bevande è estremamente impegnativa. Non solo le guarnizioni devono resistere a temperature estreme, vapore e usura in situazioni dinamiche, ma devono anche soddisfare i requisiti normativi ed essere compatibili con diversi tipi di alimenti e ingredienti, come grassi, oli e acidi. Inoltre, il design igienico, la resistenza ai regimi di pulizia aggressivi e l’evitamento del residuo di sapore sono le priorità principali.

Questo articolo discute i materiali di tenuta utilizzati nelle applicazioni di lavorazione di alimenti e bevande, i casi d’uso per ciascuno e i fattori comuni che possono influenzare le prestazioni delle tenute, i tempi di attività delle apparecchiature e le prestazioni dei prodotti alimentari e delle bevande, nonché i vantaggi della collaborazione con un produttore di tenute esperto per garantire che la soluzione di tenuta soddisfi al meglio i requisiti dell’applicazione.

Materiali di tenuta utilizzati nelle applicazioni per alimenti e bevande

Una delle chiavi per prolungare la vita delle guarnizioni utilizzate nelle applicazioni per alimenti e bevande è abbinare il materiale al sistema di lavorazione o al sistema di lavorazione in cui viene utilizzato. Le guarnizioni devono essere resistenti agli alimenti e alle bevande lavorate, nonché alle sostanze chimiche utilizzato nei regimi di pulizia, spesso a temperature elevate.

Uno dei materiali più comunemente utilizzati per gli O-ring e le guarnizioni nella lavorazione di alimenti e bevande è la gomma etilene propilene diene (EPDM), un elastomero a base di idrocarburi non polari completamente saturi. La sua geometria polimerica gli conferisce una compatibilità superiore con i fluidi polari anche a temperature elevate. L’EPDM dimostra un’elevata resistenza chimica, è adatto per l’uso con detergenti alcalini e acidi ed è una scelta eccellente nella maggior parte delle applicazioni lattiero-casearie, ad eccezione dei prodotti con un alto contenuto di grassi. Le sue applicazioni tipiche sono riempimento, erogazione, pompe, guarnizioni per tubi e flange, valvole e connettori rapidi.

Per applicazioni che utilizzano grassi e oli animali e vegetali, la gomma acrilonitrile-butadiene (NBR) è una buona scelta quando gli O-ring non saranno esposti a regimi di pulizia severi, ozono o vapore surriscaldato. L’NBR è un copolimero di butadiene e acrilonitrile e la percentuale di questi nella formulazione dell’NBR determina le caratteristiche prestazionali del materiale.

I materiali in fluoroelastomero (FKM) sono ottimizzati per ambienti con vapore nell’industria alimentare e delle bevande. Dimostrano una buona idoneità all’uso a contatto con oli e grassi vegetali, grassi animali e latticini ad alto contenuto di grassi. Hanno anche una buona resistenza all’ozono e all’invecchiamento.

Il gold standard per la tenuta in elastomero, il perfluoroelastomero (FFKM) è più costoso di altri materiali di tenuta ma è compatibile praticamente con tutti i fluidi. È ideale per lavorazioni e regimi di pulizia estremamente aggressivi in ​​cui le guarnizioni possono deteriorarsi molto rapidamente. Sebbene più costose, le guarnizioni FFKM possono estendere la manutenzione pianificata e, quindi, ridurre sostanzialmente il costo totale di proprietà.

I materiali in silicone sono ideali per l’uso nella produzione di alimenti e bevande grazie alla loro intrinseca inerzia alla crescita di batteri, muffe e funghi. Il silicone ha un’eccellente resistenza al calore, flessibilità al freddo e proprietà dielettriche ed è la scelta preferita nelle applicazioni esposte all’ozono e all’ossigeno. I componenti in silicone stampati a iniezione si prestano a geometrie complesse che offrono ai progettisti di prodotti più opzioni, soprattutto se combinati con metalli e plastica utilizzando la tecnologia multicomponente. La tecnologia multicomponente consente di combinare più parti di un assieme in un unico componente, prevenendo lo spazio morto in cui possono crescere i batteri.

Le guarnizioni in politetrafluoroetilene (PTFE) offrono una gamma di servizi più ampia rispetto alle guarnizioni elastomeriche quando si tratta di temperatura, pressione, tenuta dinamica contro la superficie in movimento negli alberi e la vasta gamma di fluidi che le guarnizioni incontrano. Il PTFE è un materiale inerte che lo rende resistente a quasi tutti i prodotti chimici e gli acidi. In particolare, dimostra eccezionali caratteristiche di basso attrito, riducendo al minimo l’usura. Ciò lo rende ideale per applicazioni dinamiche come miscelatori o pompe di chiusura.

Poiché il PTFE ha un’elasticità limitata, le guarnizioni in PTFE sono solitamente energizzate con un O-ring in elastomero o una molla. Nelle applicazioni per alimenti e bevande, l’elastomero deve essere compatibile con i mezzi di processo e di pulizia. Le molle possono, a seconda della loro posizione all’interno di un sistema di lavorazione, essere incapsulate per evitare spazi morti.

I materiali ingegnerizzati a base di plastica, come il polietereterchetone (PEEK) e il polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE), sono ideali per apparecchiature alternative e oscillanti che richiedono un’elevata resistenza all’usura e possono incontrare mezzi abrasivi e controsuperfici. Questi materiali sono ideali per una varietà di applicazioni di lavorazione degli alimenti, come riempitrici, valvole, pompe, miscelatori, separatori, omogeneizzatori, centrifughe, cilindri di dosaggio e sensori.

Prolungamento della durata della tenuta

La selezione del materiale di tenuta giusto per l’applicazione è fondamentale per garantire la durata della tenuta e per estendere il periodo tra la manutenzione pianificata. Il guasto della guarnizione può portare a potenziali contaminazioni o addirittura interruzioni della linea. Pertanto, i materiali, siano essi elastomeri o plastiche, devono far fronte a un’ampia varietà di tipi di alimenti, nonché ai processi clean-in-place (CIP) e sterilizzazione-in-place (SIP).

I processi CIP e SIP automatizzati sono attualmente i metodi migliori per la pulizia dei sistemi di elaborazione. Garantiscono sicurezza ed efficienza, prevengono la contaminazione microbiologica degli alimenti e riducono al minimo la ricontaminazione delle apparecchiature di processo. Tuttavia, i prodotti chimici aggressivi utilizzati nei detergenti possono causare rapidamente gravi danni alle guarnizioni elastomeriche, specialmente in applicazioni con carico e pressioni. Con le alte temperature e la sterilizzazione a vapore, che ora è comunemente fino a 302 ° F, questo deterioramento è intensificato.

Quando si specificano le guarnizioni, è quindi importante riconoscere le condizioni di tenuta all’interno dell’ambiente di lavorazione e selezionare guarnizioni speciali che siano testate e si siano dimostrate compatibili con i parametri operativi del sistema.

L’abbinamento del materiale di tenuta agli ingredienti per alimenti o bevande e ai prodotti chimici per la pulizia può massimizzare l’intervallo tra la manutenzione programmata e la resa di produzione. Con i dettagli dei requisiti specifici di un trasformatore, i produttori di guarnizioni specializzati possono proporre soluzioni convenienti conformi a tutti i principali standard e che hanno dimostrato di resistere ai regimi di pulizia, per quanto rigorosi.

Miglioramento delle caratteristiche di attrito

Gli elastomeri hanno un alto coefficiente di attrito, il che significa che tendono ad aderire l’uno all’altro durante l’assemblaggio automatizzato o alle superfici di accoppiamento quando inseriti in un alloggiamento. La tecnologia di rivestimento migliora le caratteristiche di attrito delle guarnizioni in elastomero, aumenta la resistenza all’usura e riduce le forze di inserimento.

Per i processi di alimenti e bevande, il rivestimento deve soddisfare le stesse normative e standard della guarnizione. È anche fondamentale che il rivestimento non si deteriori e non si sfaldi dalla guarnizione. Trattamenti alternativi specializzati che migliorano le caratteristiche di attrito evitano questo problema.

Design igienico

Guarnizioni, guarnizioni e superfici ruvide di tubi e apparecchiature sono potenziali rifugi di batteri e creano sfide igieniche per l’industria di trasformazione di alimenti e bevande. La soluzione è il design igienico. Durante la fase di progettazione iniziale è necessaria una stretta collaborazione tra il produttore di apparecchiature per alimenti e bevande e il fornitore di guarnizioni per garantire che le opzioni di progettazione igienica siano massimizzate. Uno dei modi migliori per ottenere un design igienico consiste nell’utilizzare la tecnologia multicomponente in cui più parti sono combinate in un unico componente per eliminare lo spazio morto. Lavorare con esperti in questo campo richiede un approccio ingegneristico olistico che non guardi solo al sigillo, ma anche al suo alloggiamento e alle sue controparti.

Una situazione spiacevole

Il riporto di sapore, un problema sgradevole nella lavorazione di alimenti e bevande, è stato reso più impegnativo dalla tendenza dell’industria delle bevande verso sapori sempre più intensi. Le bevande ad alta concentrazione di aromi tendono naturalmente a lasciare tracce di aroma percettibili nelle linee di imbottigliamento. Nonostante le misure di pulizia e i piani di produzione adeguati, nelle macchine imbottigliatrici possono rimanere piccole tracce di aroma, che possono essere assorbite dalla bevanda successiva.

I materiali elastomerici utilizzati nei componenti di tenuta delle macchine riempitrici che entrano in contatto con le bevande hanno dimostrato di essere un fattore significativo. Gli aromi utilizzati per le bevande, soprattutto se utilizzati in alte concentrazioni, si diffondono nei materiali elastomerici. Le guarnizioni possono quindi rilasciare gli aromi assorbiti anche dopo un accurato risciacquo tra i processi di riempimento delle bevande. Le conseguenze del trasferimento di sapore sono transizioni dispendiose da un prodotto all’altro, scarti di prodotto, tempi di fermo non intenzionali, ispezioni aggiuntive e reclami.

Argomento di studio

Krones, specialista nell’imbottigliamento di bevande, ha collaborato con Trelleborg Sealing Solutions per analizzare le ragioni alla base del trasferimento involontario di sapore durante il processo di riempimento. Le aziende hanno riscontrato che i componenti di tenuta in elastomero sono un fattore rilevante nel trascinamento dell’aroma. Hanno determinato che la selezione del materiale di tenuta ottimale è fondamentale per prevenire il trasferimento di aromi da un processo di riempimento all’altro.

Hanno anche dimostrato che i materiali FKM e FFKM dimostrano efficacia quando si tratta di prevenire il trasferimento di sapore e aroma. I materiali FFKM non assorbono gli aromi e non mostrano praticamente alcun effetto rilevabile sul gusto delle bevande successive, anche in condizioni sfavorevoli. Ciò rende questi materiali di tenuta ideali per l’uso su linee di imbottigliamento che elaborano bevande con sapori intensi. L’analisi dei materiali di tenuta ha mostrato che l’assorbimento dell’aroma era maggiore per FPDM rispetto ai materiali FKM, che hanno dimostrato prestazioni significativamente migliori, rendendolo adatto per l’uso con molte bevande.

Sigillato secondo gli standard

Oltre ad affrontare i molti fattori che influenzano le apparecchiature di lavorazione, i materiali di tenuta devono anche soddisfare i requisiti normativi per i materiali a contatto con gli alimenti. Queste normative sono particolarmente importanti per i produttori di attrezzature per alimenti e bevande che vendono i loro prodotti a livello globale. In particolare, i requisiti dell’industria alimentare internazionale sono al centro dell’attenzione. Includono le ben consolidate normative UE sul contatto con gli alimenti e le normative della Food and Drug Administration (FDA) degli Stati Uniti, nonché la recente certificazione della normativa alimentare cinese nel mercato cinese delle attrezzature alimentari.

Guardando al futuro

Più che mai, le aziende cercano di aumentare la sicurezza delle loro macchine e applicazioni, mirando allo stesso tempo a ridurre la manutenzione e il costo dei tempi di fermo imprevisti. Numerose soluzioni di rilevamento, insieme all’Internet delle cose (IoT), stanno diventando soluzioni economicamente valide nella gestione avanzata dei sigilli e consentono il monitoraggio remoto dei dispositivi e la raccolta dei dati.

Poiché le guarnizioni sono spesso componenti critici all’interno dei sistemi di elaborazione, l’intelligenza artificiale (AI) può offrire vantaggi reali ai produttori. Dalla selezione dei sensori all’analisi dei dati, i produttori di guarnizioni possono collaborare con i produttori di apparecchiature per sviluppare modelli predittivi di guasto, creare dashboard di integrità del sistema e migliorare il funzionamento del sistema.

Conclusione

Le soluzioni di sigillatura sono fondamentali per le prestazioni delle apparecchiature di lavorazione e possono avere un impatto significativo sul successo commerciale dei prodotti alimentari e delle bevande. La collaborazione con un produttore di guarnizioni esperto può aiutare a garantire che il miglior materiale di tenuta e design sia selezionato per affrontare i molti fattori che influenzano le prestazioni delle apparecchiature di elaborazione, comprese le sostanze chimiche con cui le guarnizioni vengono a contatto, le proprietà meccaniche, i regimi CIP e SIP, il trascinamento dell’aroma, l’igiene progettazione e la necessità di conformarsi agli standard e alle normative del settore.

NESSUN MINIMO D'ORDINE - SPEDIZIONE A PARTIRE DA €5.90, GRATIS PER ORDINI SOPRA I €200
SPEDIZIONE A PARTIRE DA €5.90