Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Hygiene: Ausgabe 05/2016, 09.05.2016

Behälterreinigung mit Hochdruck

Für Reinigungsprozesse in der Lebensmittelindustrie bieten Hersteller verschiedene Methoden an. Eine davon ist die Reinigung mit Hochdruck, die jedoch in der Lebensmittelbranche bisher noch zögerlich zum Einsatz kommt – das kann sich aber bald ändern.

Autor: Stefan Exner, Geschäftsführer

Bilder: Peter Moog und Cie AG

War die Reinigung mit Wasser unter hohem Druck im Lebensmittelbereich bisher vor allem bei der Rohr- und Aussenreinigung anzutreffen, gewinnt diese Technik aktuell bei der Innenreinigung von Produktions-, Lager- und Transportbehältern zunehmend an Bedeutung. Vorreiter dafür ist die Weinherstellung: Dort ist die Innenreinigung von Fässern und Tanks mit Hochdruck schon seit über 15 Jahren etabliert.

Traditionell werden in der Lebensmittelproduktion Reinigungslösungen im Niederdruckbereich eingesetzt. Eine Vielzahl von stationären Sprühkugeln und rotierenden Reinigungsköpfen mit unterschiedlichen Öffnungen sind heute verfügbar. Für ihren Einsatz bestehen seit vielen Jahren Erfahrungswerte für die Auslegung der Geräte und der geeigneten Prozessparameter, um eine zuverlässige, selbstständige Reinigung zu ermöglichen.

Warum also Alternativen betrachten?

Zunächst eine kleine Begriffsbestimmung: Je nach Wasserdruck unterscheiden Fachleute meist in Niederdruck (Leitungsdruck, mit Druckerhöhung bis maximal 20 bar), Mitteldruck (20 bis 80 bar), Hochdruck (80 bis 500 bar) und Höchstdruck (ab 500 bar). Ab 20 bar ist eine spezielle Hochdruckpumpe nötigt, um den entsprechenden Wasserdruck bereitzustellen. Da Höchstdruck nur bei Spezialanwendungen im Strassenbau, beziehungsweise ab 3000 bar zum Schneiden von Stahl, zum Einsatz kommen und Mitteldruck im Segment 25 bis 30 bar nur bei der Schaumreinigung sinnvoll ist, konzentrieren wir uns hier auf die Unterschiede zwischen Hoch- und Niederdruck.

Wie unterscheidet sich die Reinigungswirkung?

Bei der Reinigung mit Niederdruck löst sich der Schmutz im Wasser auf, beziehungsweise schwemmt das Wasser die nicht aufgelösten Schmutzpartikel fort. Um die Adhäsion des Materials an den Behälterwänden respektive an Rühr- oder Mischwerken aufzuheben, ist eine ausreichende Einwirkzeit, verbunden mit einer grossen Wassermenge und oft auch der Zusatz von Reinigungschemikalien, nötigt.

Dagegen erzeugt der Wasserdruck bei einer Reinigung mit Hochdruck eine starke physikalische Aufprallkraft, welche die mechanische Ablösung adhäsiver oder angetrockneter Substanzen von Behälterwänden oder Rühr- / Mischwerken bewirkt. Die gelösten Schmutzpartikel werden danach mit dem Wasser fortgeschwemmt. Die Einwirkzeit entfällt weitgehend, die Reinigungszeit der Anlage, der Wasserverbrauch, die Abwassermenge und Chemiezusätze lassen sich reduzieren.

Die Unterschiede bei der Reinigungszeit, der Wasser-/Abwassermenge und dem erforderlichen Zusatz von Reinigungschemie variieren je nach Einsatzgebiet. Typische Erfahrungswerte zeigen beim Hochdruckeinsatz eine Zeitersparnis von 50 bis 75 Prozent und eine Wasserersparnis von 70 bis 80 Prozent. Beide Verfahren können bei Bedarf mit Wassertemperaturen oberhalb 68°C arbeiten, um eine ausreichende Desinfektion der Behälter sicherzustellen.

Beschädigt der hohe Wasserdruck nicht die empfindliche Anlagentechnik?

INOX-Behälter mit den üblichen Wandstärken sowie Rühr- / Mischwerke aus INOX lassen sich von Wasserdrücken bis 500 bar weder in ihrer Form noch in der Oberflächenbeschaffenheit verändern. Bei Dichtungen, Ventilen und Ähnlichem, muss die Beständigkeit gegenüber höheren Drücken analysiert werden, die Erfahrung zeigt aber, dass Hochdruck bis 200 bar auch hier keinerlei Probleme verursacht.

Neben dem Druck selbst ist dabei auch die Form des Wasserstrahls massgebend. Ein Punktstrahl hat bei gleichem Wasserdruck wegen der geringeren Aufprallfläche einen höheren Impact als der meistens eingesetzte Fächerstrahl, bei dem der Strahl sich fächerförmig ausdehnt und als Streifen auf dem Material auftrifft. Am häufigsten sind Düsen, die eine Fächeraufdehnung von 5° realisieren, eingesetzt.

Ist die Hochdruckreinigung im Lebensmittelbereich damit überall die bessere Lösung?

Die beschriebenen physikalischen Eigenschaften der Hochdruckreinigung wirken nicht bei allen Substanzen gleichermassen. Bei Fluiden mit geringer Viskosität, also hoher Fliessfähigkeit und guter Wasserlöslichkeit kann die Niederdruckreinigung ihre Stärken ausspielen. Dagegen kommen bei Feststoffen und bei Fluiden mit hoher Viskosität die Vorteile der Hochdruckreinigung zum Tragen. Neben der Weinherstellung sind Hochdruckreinigungsanlagen bereits erfolgreich in der Schokoladen-, Joghurt- oder Marmeladenproduktion sowie bei der Teig- und Bierherstellung eingesetzt.

Warum ist die Hochdruckreinigung heute eher die Ausnahme als der Regelfall?

In der Lebensmittelindustrie ist die Hochdruckreinigung für Behälter eher die Ausnahme denn die Regel. Die Gründe dafür sind:

  • Tradition: Viele Lebensmitteltechnologen, Verfahrenstechniker und Anlagenbauer kennen die Niederdrucktechnik aus umfangreicher, eigener Erfahrung.
  • Höhere Investitionskosten: Während der meist höhere Investitionsaufwand bei der Hochdruckreinigung bereits zu Beginn festliegt und mit Inbetriebnahme fällig wird, sind die Einsparungen bei den Betriebskosten vor der Inbetriebnahme noch nicht exakt quantifizierbar und führen auch erst im Verlauf der Nutzung zu den entsprechenden Einsparungen.
  • Geringe Bekanntheit: Hochdruck hat keine starke Lobby: Die spezialisierten, mittelständischen Hersteller von Hochdruckreinigungslösungen verfügen nicht über die notwendigen Kommunikationsbudgets, um diese relativ neue Technik und ihre Vorteile in der Behälterreinigung allgemein bekannt zu machen.

Bleibt der Hochdruckeinsatz im Lebensmittelbereich also die Ausnahme?

Es existieren viele Beispiele in der Geschichte der Technik, wo sich neue, bessere Techniken nicht durchsetzen konnten. Die Behälterinnenreinigung mit Hochdruck wird nicht dazu gehören.

Die zunehmende Anzahl erfolgreicher Praxisbeispiele, der steigende Stellenwert von ökologischen Aspekten im Rahmen von Corporate Social Responsibility, mehr Anlageningenieure und Betriebsleiter die nach innovativen Lösungen suchen sowie die Entwicklung neuer, speziell für den Einsatz im Lebensmittelbereich entwickelter Hochdruckreinigungsköpfe mit den entsprechenden Zulassungen, werden die weitere Entwicklung positiv beeinflussen.



Weitere Informationen:
Peter Moog und Cie AG
www.moog.swiss




Simulation der Reinigung mit Hochdruck
in einem Weintank