Druckluft in der Lebensmittel-Branche

Die Lebensmittelindustrie nutzt Druckluft in beinahe jedem Produktionsprozess. Verunreinigungen in der Druckluft, wie z.B. Viren, Bakterien, Pilze, Hefen, Mineralöle, Öle, Partikel oder Gase können das Lebensmittel kontaminieren. Möglicherweise werden unerwünschte Geschmacksstoffe oder Feuchtigkeit an das Produkt abgegeben, was drastische Qualitätseinbußen zur Folge hat.

Angesichts eines großen öffentlichen Interesses und sensibilisierter Endverbraucher steigen die Anforderungen an die Produzenten hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit. Die Lebensmittelindustrie muss einwandfreie Produkte liefern und dafür braucht es ein intelligentes Qualitätsmanagement.

Ein Worst-Case-Szenario ist für Hersteller der Rückruf eines bereits auf den Markt gelangten kontaminierten Produktes. So hat das Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit im Jahr 2019 insgesamt 198 Warnungen zu Lebensmitteln veröffentlicht.

Eine erste Einführung: Was hat Druckluft eigentlich mit leckerem Eis zu tun?

Im Video erfahren Sie, welchen Einfluss Druckluft auf die Produktion, Verarbeitung und Sicherheit von Lebensmitteln hat. Wir nehmen exemplarisch die Anwendung von Druckluft bei der Speiseeisproduktion unter die Lupe und erklären, worauf Produzenten achten sollten, um Verunreinigungen von Druckluft und Endprodukt zu vermeiden. Außerdem stellen wir relevante Richtlinien und Normen vor und zeigen auf, welche Schäden für Verbraucher und Unternehmen durch kontaminierte Druckluft entstehen können.

Bitte beachten Sie: Dieses Video gibt nur einen ersten Einblick in unser eLearning. 

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Anwendungen in der Lebensmittel-Branche

Ein wichtiges Einfallstor für Verunreinigungen wird häufig unterschätzt: die Druckluft. Viele Lebensmittelhersteller betrachten die Druckluft lediglich als Energieträger in ihren Produktionsprozessen. Somit findet das Medium keine ausreichende Berücksichtigung bei den Maßnahmen zur Gefahrenanalyse und Risikominimierung.

Typische Anwendungsgebiete für Druckluft in der Lebensmittelindustrie sind Prozesse wie Reinigen, Abfüllen, Mischen, Besprühen, Schneiden, Transportieren und Verpacken. Bei diesen unterschiedlichen Arbeitsschritten kommt es, abhängig von der Anwendung, zu einem direkten und/oder indirekten Kontakt zwischen der Druckluft und dem Produkt.

Lebensmittelherstellung

Bei dem Einsatz von Druckluft im Herstellungs- und Verarbeitungsprozess von Lebensmitteln muss diese immer öl- und keimfrei sein, da die Druckluft in direkten Kontakt mit den Produkten gelangt. Deshalb wird eine entsprechende Druckluftaufbereitung benötigt, z.B. mit einem Sterilfilter für direkte Produktberührung. Da es keine Auflagen für die Überwachung der Druckluft gibt, sind die Hersteller eigenverantwortlich und sollten ein für sie geeignetes Gefahren- und Risikomanagement (HACCP) implementieren. Ein kontinuierliches Monitoring der Druckluftqualität sorgt für Prozesssicherheit und vermindert Fehlproduktion. Denn hierzu könnte es, beispielsweise im Rahmen der Eisherstellung, leicht kommen. Bei diesem Prozess wird Druckluft in die Eis-Grundmasse eingeblasen, um diese aufzuschlagen. Wenn die Druckluft nicht diese notwendige Reinheitsklasse hat, wird die Eiskonsistenz negativ beeinflusst. 

Bei der weiteren Verarbeitung von Lebensmitteln wird Druckluft u.a. zum Abkühlen von Gebäck und Schokolade, beim Abblasen von Teig- und Schokoladenresten, Besprühen und Glasieren von Teigwaren sowie zum Coating von Kartoffelprodukten verwendet. 
 
Daneben kann Druckluft zur Reinigung genutzt werden, zum Ausblasen von Formen, bei der CIP Reinigung von Produktionsanlagen oder zum Waschen von Obst und Gemüse. Hier wird Druckluft dem Wasser zugeführt, damit dieses sich bewegt und bessere Wascheffekte erzielt werden.

 

Transporte in der Produktion

Aber nicht nur die Rohstoffe, sondern auch die End- und Zwischenprodukte im Herstellungsprozess müssen von einem Prozessschritt zum nächsten befördert werden. Beispielsweise werden sowohl die Zutaten für Schokolade als auch die produzierte Kakaomasse pneumatisch gefördert. Diese wird mit Hilfe der Molchtechnik aus der Rohrleitung geschoben, wobei die Druckluft benötigt wird, um den Molch zu schieben.

Verpacken und Abfüllen

Als besonders kritisch wird bei Verpackungsmaterialien der Übertrag von Mineralölkohlenwasserstoffen (MOSH/MOAH) auf die Lebensmittel betrachtet - insbesondere Recycling-Wellpappe und der in der Recyclingkette verwendeten mineralölhaltigen Zeitungsdruckfarben. Druckluft als Kontaminationsquelle wurde dabei lange Zeit nicht berücksichtigt.

Beim Verpacken und Abfüllen von Produkten muss der Zustand des Endproduktes unverändert bleiben. Die Getränke und Lebensmittel müssen somit schonend behandelt werden und es darf zu keiner Kontaminierung kommen. Dies bedeutet, dass die eingesetzte Druckluft in diesem Bereich öl- und keimfrei sein muss. Im Bereich Verpackungen und Abfüllen bei Lebensmitteln wird die sogenannte Sterilluft im Prozess z.B. beim Tiefziehen von Bechern, Thermoformen von anderen Verpackungen, Aufblasen von Verpackungen und Abfüllen von Flüssigprodukten benötigt. Ebenfalls wird die Druckluft zum Ausblasen von Fehlproduktion oder zum Reinigen von Verpackungsmaterialen genutzt.

Bei Getränken wird Druckluft unter anderem benötigt, wenn PET-Flaschen zum Abfüllen benutzt werden. Die Flaschen werden dabei durch sogenanntes Streckblasen mit Druckluft aufgeblasen. Ferner wird Druckluft allgemein für die Reinigung von Flaschen benutzt, beispielsweise werden hierdurch Verunreinigungen wie Staub entfernt. In Brauereien werden Flaschen mit Kronkorken verschlossen, die mit Druckluft transportiert werden. Ist die Druckluft hier mit Öl verunreinigt, dann vermindert dieses später die Schaumbildung beim Bier. Hier wird deutlich, inwiefern die Druckluft Auswirkungen auf die wichtigen sensorischen Eigenschaften des Produkts haben kann. 

Transporte von Zulieferern

In der Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden viele Rohstoffe verarbeitet und transportiert. Lose Lebensmittel, wie Granulate, Reis, Getreide, Zucker oder Kaffee werden in Silos und Tanks transportiert. In den allgemeinen Regeln für Lebensmitteltransporte ist unter anderem festgehalten, dass Lebensmittel nur in gekennzeichneten Transportbehältern befördert werden dürfen und besonderen Hygieneanforderungen unterliegen. Zum Entladen wird oftmals Druckluft verwendet, die dann in direkten Kontakt mit den Lebensmitteln gelangt. Die vorherigen Maßnahmen für die Behälter wären hinfällig, wenn die Druckluft verunreinigt ist und es so zu einer Kontamination kommt.

Eine Besonderheit stellt das Gefährdungspotential an Übergangspunkten im Produktionsprozess in der Lebensmittelindustrie dar. Ihre Sicherheitsstandards gelten auch für Lieferanten, z. B. für Verpackungen, Rohstoffe, Lebensmittel, Silo-Transporte. Die Übergangspunkte sollten daher in der Gefahrenanalyse (HACCP) berücksichtigt werden.

Steuerung von Anlagen

In der Produktion von Lebensmitteln und Getränken werden bei der Vielfalt der Produkte ebenso unterschiedliche Maschinen und Werkzeuge benötigt, darunter auch pneumatische Geräte. Die Druckluft wird hier meist als Steuerluft, d.h. als pneumatischer Antrieb zur Steuerung von Greifern oder Ventilen verwendet. An die Materialen der pneumatischen Geräte werden Ansprüche, wie korrosionsbeständig, ungiftig und nicht-absorbierend, gestellt. Die Anforderungen an die Druckluft selbst hängen vor allem davon ab, ob sie mit den Nahrungsmitteln in direkten Kontakt kommt oder nicht. 

In Bereichen, in denen die Druckluft zur Steuerung eingesetzt wird, gelangt diese selten in direkten Kontakt mit den Lebensmitteln, dennoch ist eine optimale Druckluftaufbereitung wichtig. Verunreinigungen in der Druckluft können den Verschleiß der Komponenten beschleunigen und zum Verklemmen der Komponenten führen. Durch die Einhaltung der Druckluftqualität und eine optimale Auslegung können somit Ausfallzeiten und Energiekosten minimiert sowie Produktkontaminationen verhindert werden.

Fermentierung

Bei der Lebensmittelherstellung spielen neben den mechanischen Prozessen auch biotechnologische Prozesse, sogenannte Fermentationsprozesse, eine Rolle. Dieser Prozess wird durch Fremdorganismen gestört, weshalb es unabdingbar ist, dass prozessfremde Organismen entfernt werden. Deshalb müssen die beteiligten Stoffe und die Anwendung steril sein. Dies gilt natürlich auch für die Druckluft, für deren Aufbereitung oftmals ein Sterilfilter verwendet wird. Druckluft wird beispielsweise für die Belüftung der Würze bei Brauerei-Prozessen, zur Produktion von Stickstoff oder zum Mischen und Transport von Hefe beim Gärprozess eingesetzt. 

Mit Ausnahme des Abblasens von Kronkorken bereits verschlossener Flaschen steht die Druckluft in direkten Kontakt mit dem Lebensmittel und muss daher die höchsten Reinheitsvorschriften erfüllen, bezüglich des Restölgehalts sogar besser als Klasse 1. Bei der Würzebelüftung und dem Austrebern sollte Sterilluft verwendet werden.

Lebensmittelsicherheit und Risikomanagement

Es gelten für die Lebensmittelproduktion allgemeine Qualitäts- und Sicherungsstandards. Ebenfalls existieren national wie international anerkannte Richtlinien, die explizit die Anwendung von Druckluft im Lebensmittelherstellungsprozess betreffen. Nach der Verordnung (EG) Nr. 178/2002 sind Hersteller jedoch grundsätzlich verpflichtet, ein sicheres Produkt zu erzeugen. Da die Druckluftqualität unmittelbar auf die Sicherheit des Lebensmittels auswirkt, müssen die Produzenten ihre Druckluftqualität überwachen.

Die Lebensmittelsicherheitsnorm ISO 22000 basiert auf der allgemeinen Qualitätsmanagementnorm ISO 9001 und enthält spezifische Anforderungen für den Bereich der Lebensmittelsicherheit. Ein wesentlicher Bestandteil ist die Definition von Managementsystemen und Prozessen, die zur Planung und Umsetzung in der Lebensmittelproduktion erforderlich sind.

Das Medium Druckluft muss bei den Maßnahmen zur Gefahrenanalyse und Risikominimierung berücksichtigt werden. Hier liegt der Fokus auf den sogenannten Präventivprogrammen, die von den Unternehmen selbst definiert und umgesetzt werden. Grundsätzlich ist bei dem Einsatz von Druckluft eine Gefahrenanalyse gemäß dem HACCP-Konzept durchzuführen. Daraus folgt die Identifizierung und Festlegung von kritischen Lenkungspunkten und Maßnahmen zur Risikominderung bzw. Risikovermeidung.

Zentrale Begriffe und Themen der Lebensmittelsicherheit

Hazard Analysis Critical Control Points – Gefahrenanalyse und kritische Kontrollpunkte

HACCP steht für die prinzipielle Vorgehensweise bei der Identifizierung und Einschätzung von Gefahren, die mit dem Verarbeitungsprozess von Lebensmitteln zusammenhängen. Nach dieser grundsätzlichen Erfassung und Beurteilung aller Faktoren, durch die die Lebensmittelsicherheit beeinträchtigt werden könnte, ist es das Ziel geeignete Maßnahmen für die gesamte Produktionskette festzulegen. Für den Prozess der Druckluftaufbereitung sind die kritischen Lenkungspunkte (CCP - Critical Control Points) zu definieren und geeignete Maßnahmen zur Risikominimierung - sogenannte operative Präventivprogramm (oPRP) - festzulegen und zu dokumentieren.

Das HACCP-Konzept ist im Lebensmittelrecht verankert und gilt für alle Unternehmen die gewerbsmäßig in der Prozesskette der Lebensmittelproduktion oder dem Handel mit Lebensmitteln tätig sind. Jeder Lebensmittelunternehmer ist verpflichtet die Anwendung eines HACCP-Konzeptes durch eine geeignete Dokumentation nachzuweisen.

Eine kontinuierliche Überwachung der Druckluftqualität mit geeigneter Sensorik und Monitoringsystemen ist unerlässlich. Die Messdaten sind mit der geforderten Druckluftqualität und der hausinternen Druckluftspezifikation des Herstellers abzugleichen und zu dokumentieren. Eine lückenlose Dokumentation gewährleistet auch bei internen und externen Audits eine optimale Überwachung der Druckluftqualität.

Präventivprogramme

Werden vom Unternehmen selbst definiert und umgesetzt. Beispiele für PRP sind unter anderem die Festlegung von Maßnahmen zur Einhaltung der Hygiene, Schädlingsbekämpfung, spezielle bauseitige Maßnahmen, Fremdkörpermanagement und die Wartung- und Instandhaltung von Anlagen, worunter auch die Druckluftaufbereitung fällt.

In der ISO 22000 werden Steuerungsmaßnahmen, die nicht als CCP definiert wurden, als Präventivprogramme bzw. operative Präventivprogramme (oPRP) bezeichnet. Diese Kontroll- und Steuerungsmaßnahmen regeln speziell die wesentlichen Maßnahmen für die Lebensmittelsicherheit.

Critical Control Points – kritische Lenkungspunkte

Prozessschritte oder der Punkte in dem Druckluftsystem an denen eine Kontrolle möglich ist. Abhängig vom Ergebnis der Gefahrenanalyse ist die Festlegung von kritischen Lenkungspunkten (CCP – Critical Control Points) erforderlich.

In den CCP werden Minimal- und Maximalwerte festgelegt, ab denen ein Eingreifen mit Präventivprogrammen erforderlich ist.

Mineral Oil Saturated Hydrocarbons | Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons

MOSH, (Mineral Oil Saturated Hydrocarbons) paraffinartige, gesättigte Mineralölkohlenwasserstoffe

MOAH, (Mineral Oil Aromatic Hydrocarbons) aromatische Mineralölkohlenwasserstoffe

Mineralöle können auf unterschiedlichsten Wegen in ein Lebensmittel gelangen. Bereits bei der Ernte ist eine Kontamination durch Schmieröl der Erntemaschinen oder der Hydraulik möglich. Auch Mineralöle in den Produktverpackungen aus Recyclingkarton und den Druckfarben der Gestaltung einer Verpackung können ein Lebensmittel kontaminieren.

Betrachtet man die Erzeugung von Druckluft, werden in den meisten Fällen öleingespritzte oder auch öl-freie Schraubenverdichter verwendet. Hier wird Mineralöl im Kompressor zu Kühl- und Dichtzwecken der Verdichterstufe genutzt. Die erzeugte Druckluft ist unweigerlich mit Mineralöl kontaminiert. Deswegen befindet sich nachgeschaltet immer eine Druckluftaufbereitung zur Reduzierung von Öleintrag, Feuchtegehalt und Partikeln.

Als Alternative werden häufig „öl-freie“ Kompressoren eingesetzt. Bei dem ölfrei-verdichtendem Prinzip wird der Druckluft zwar kein Öl durch den Verdichtungsprozess hinzugefügt, dennoch werden Kohlenwasserstoffe aus der Umwelt (Umgebungsluft), z. B. nicht vollständig verbrannter Diesel oder Emissionen von Industrieanlagen angesaugt und durch den Kompressor verdichtet und aufkonzentriert.

Ölfrei verdichtet steht nicht automatisch für ölfreie Druckluft. Denn auch hier ist eine entsprechende Nachaufbereitung zur Reduzierung des Kohlenwasserstoffgehaltes erforderlich.

direkter oder indirekter Kontakt mit Druckluft

Von einem direkten Kontakt spricht man, wenn die Druckluft gezielt auf das Produkt oder auf die mit dem Produkt in Berührung kommende Primärverpackung gerichtet wird. So dient die Druckluft zum Beispiel zum Verdampfen von Flüssigkeiten oder als Transportmedium für trockene Lebensmittel. Pulverartige Stoffe wie Kaffee, Mehl oder Milchpulver oder auch gemahlene Gewürze werden damit befördert. Bei solchen trockenen Produkten gelten hohe Anforderungen in puncto Luftfeuchtigkeit, denn sie kommen aufgrund ihrer großen Oberfläche intensiv in Kontakt mit der Restfeuchte. Damit das Pulver nicht verklumpt oder verunreinigt wird, muss die Druckluft absolut trocken und rein sein.  Auch bei der Verarbeitung nicht-trockener Lebensmittel gelangt Druckluft in direkten Kontakt mit dem Produkt. In manchen Anwendungen wird die Druckluft sogar direkt in das Produkt eingebracht. Beim direkten Kontakt mit Lebensmitteln ist also eine hohe Sorgfalt gefordert.

Indirekter Kontakt mit Lebensmitteln entsteht, wenn die expandierte Druckluft ein Produkt über eine gewisse Distanz und mit Umgebungsluft verdünnt erreicht. Typisch für Druckluftanwendungen mit indirektem Produktkontakt sind Reinigung und Trocknung, z.B. das Ablasen von Verpackungsoberflächen zur Qualitätskontrolle, sowie der Transport von Lebensmittelverpackungen. Bei einem indirekten Kontakt zwischen der Druckluft und dem Lebensmittel ist die Anforderung an die Druckluftqualität nicht so hoch wie bei einem direkten Kontakt. Trotzdem muss beachtet werden, dass über den Umweg der Verpackung auch das Lebensmittel kontaminiert werden kann.

Anwenderberichte aus der Lebensmittelindustrie

Druckluft im Lebensmittelkontakt

Pulverförmige Lactose wird bei der Meggle AG mit Druckluft durch Rohrleitungen bewegt. Absolut trocken und ölfrei muss die Förderluft sein, damit die Lactose nicht verklumpt. Dies garantieren EVERDRY Adsorptionstrockner und Aktivkohleadsorber von BEKO.

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Ölfreie Druckluft bei Lavazza

Zwei installierte BEKOKAT von BEKO TECHNOLOGIES aus Neuss garantieren der Firma LAVAZZA eine konstant öl- und keimfreie Druckluft höchster Qualität, welche die äußerst strengen Vorgaben der ISO 8573-1, Klasse 1 Ölgehalt sogar noch übertrifft. 

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Druckluft für pulverförmige Rohstoffe

Rund 150 Tonnen pulverförmiger Rohstoffe für Milchaustauscher müssen täglich beim Unternehmen Nukamel von Tanklastzügen in Silos befördert werden. Als Transportmedium dient niedrig verdichtete Druckluft als Förderluft. Enthält sie zu viel Feuchtigkeit, droht die Verklumpung.

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Saubere Luft in der Nahrungsmittelverarbeitung

Um den extrem hohen Anforderungen an die Druckluft im Nahrungsmittelbereich zu genügen, nutzt die Fa. Nölke in Versmold unseren METPOINT OCV zur Überwachung ihrer Druckluft. Diese wird hier in der Wurstproduktion als Steuer- und Förderluft eingesetzt.

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Druckluftaufbereitung in der Getränkeindustrie

Auf Grund der äußerst strengen Vorschriften im Lebensmittelbereich setzt die RheinfelsQuellen H. Hövelmann GmbH & Co. KG zwei BEKOKAT ein, um eine absolut ölfreie Druckluft zu erzeugen, gerade weil die Luft als Prozessluft teilweise in direkten Lebensmittelkontakt kommt.

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