Essen

Die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ist eine der ältesten Branchen und daher auch eine der innovativsten und vielfältigsten. Es umfasst Landwirtschaft, Lebensmittelverarbeitung, Fertigung, Transport und Service. Die Öffentlichkeit interagiert unwissentlich täglich mit diesen Gruppen, indem sie verpackte Lebensmittel im Supermarkt kauft oder Cola aus einem Getränkeautomaten ausgibt.

Der Durchschnittsmensch macht sich kaum Gedanken über die Materialien, aus denen die Auskleidung eines Lebensmittelbehälters oder der Schlauch einer Getränkemaschine besteht. Woher wissen Benutzer also, dass sie sicher sind? Seien Sie versichert, es gibt mehrere von den Behörden festgelegte Anforderungen, um sicherzustellen, dass die Speisen und Getränke die Menschen nicht krank machen.

Hersteller müssen das Lebensmittelkontaktmaterial auswählen, das mit ihrer Lebensmittelkategorie kompatibel ist, um das Risiko einer Kontamination zu verringern. Lebensmittelkontaktmaterialien sind alle Materialien, die vorhersehbar direkten oder indirekten Kontakt mit Lebensmitteln oder Trinkgetränken haben. Beispielsweise besteht die Hauptfunktion der Schläuche einer Getränkemaschine darin, Flüssigkeiten zu transportieren und gleichzeitig zu verhindern, dass Gerüche, Mikroorganismen und Schädlinge die kohlensäurehaltigen Getränke verunreinigen. Dennoch können Chemikalien aus dem Inneren des Schlauchs auf das Getränk übertragen werden. Diese Migration von Chemikalien, auch Auslaugung genannt, beeinträchtigt die Lebensmittelsicherheit und -qualität.

Lebensmittel werden in fünf Kategorien eingeteilt: wässrig, sauer, alkoholisch, fetthaltig und trocken. Die Migration kann in jeder dieser Kategorien auf folgende Weise erfolgen:

Diese Migration von Chemikalien wird, wie praktisch alle chemischen und physikalischen Prozesse, durch Hitze noch beschleunigt. Die Migration kann auch mit zunehmender Zeit, Materialdicke und chemischer Konzentration beschleunigt werden.

Die Auswahl des richtigen Materials für eine Anwendung erfordert umfangreiche Tests. Es sollte nicht überraschen, dass diese in der Lebensmittelindustrie verwendeten Materialien durch staatliche, bundesstaatliche und internationale Gesetze stark reguliert sind. In den Vereinigten Staaten ist die Food and Drug Administration (FDA) eine der häufigsten Regulierungsbehörden. Die FDA ist für den Schutz und die Förderung der öffentlichen Gesundheit verantwortlich. Erst 1958 erhielt die FDA vom US-Kongress die Befugnis, Lebensmittelzusatzstoffe durch den Food Additives Amendment zu regulieren. Die Einhaltung der FDA-Konformität für Lebensmittelzusatzstoffe erfolgt auf drei Arten: bestehende, neue und ausgenommene Materialien.

Titel 21 des Code of Federal Regulations (CFR), Teile 170–199, enthält allgemeine und spezifische Vorschriften zu bereits vorhandenen Lebensmittelkontaktmaterialien. Für jedes Material sind auch extraktive Beschränkungen vorgesehen.

Ein Hersteller muss alle neuen Materialien registrieren, die noch nicht vorhanden sind. Hierzu ist eine Lebensmittelkontaktmeldung (FCN) erforderlich. Das häufigere und weniger langwierige Verfahren ist die Lebensmittelzusatzstoff-Petition (FAP).

Aufgrund des vernachlässigbaren Gesundheitsrisikos wird für die Ausnahme des Lebensmittelkontaktmaterials das Einreichungsverfahren „Threshold of Regulation“ (TOR) verwendet.

Es liegt in der Verantwortung des Herstellers des Produkts, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen, um die Einhaltung der Lebensmittelqualität zu gewährleisten.

Wenn es um Trinkwasserzusätze geht, ist der Name National Sanitation Foundation (NSF) nicht weit dahinter. NSF International ist eine unabhängige, gemeinnützige Organisation, die Standards für Trinkwasser festlegt. Die Zertifizierungen sind häufig mit dem American National Standards Institute (ANSI) verbunden und erfordern für die Genehmigung Tests durch von der NSF akkreditierte Drittorganisationen.

Eine der strengsten Behörden liegt in der Medizinbranche. Die US Pharmacopeia (USP) verfügt über sechs Zertifizierungsklassen. USP-Klasse VI, die strengste, erfordert die Herstellung von Verbindungen aus Inhaltsstoffen mit klarer Biokompatibilitätshistorie, die strengere Anforderungen für Sickerwässer erfüllen.

Um die Vorschriften einzuhalten, verlangen Lebensmittelverarbeitungsbetriebe bei ihren Materialbestellungen Zertifikate. Ein in der Industrie häufig verwendetes bevorzugtes Material ist Polytetrafluorethylen (PTFE). Lebensmittel sind chemisch aggressiv und können mit den Materialien, mit denen sie in Berührung kommen, starke Wechselwirkungen eingehen.

PTFE ist einer der chemisch inerten, ungiftigsten und nicht brennbarsten Stoffe, der Schmutz und Flüssigkeiten abweist, einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist und selbst bei kryogenen Temperaturen thermisch stabil ist. PTFE nimmt außerdem kein Wasser auf und der Kontakt mit Milchprodukten oder mit Feuchtigkeit gefüllten Lebensmitteln beeinträchtigt ihren Geschmack nicht.

Diese Eigenschaften von PTFE bieten Vorteile bei der Abdichtung. Konkret werden bei einer Flechtpackung dünne Filamente aus PTFE-Garn zu einer Gitterstruktur geflochten, in Ringe geschnitten und in einer Stopfbuchse verdichtet. Aufgrund des niedrigen Reibungskoeffizienten von PTFE kann die Packung mit oder ohne Schmiermittel verwendet werden. Der aus weißem Paraffin-Mineralöl hergestellte Schmierstoff ist eine Mischung aus flüssigen Kohlenwasserstoffen. Paraffinischer und naphthenischer Natur (aus Erdöl gewonnen) entspricht den FDA- und NSF-Registrierungsrichtlinien. Einige Endbenutzer bevorzugen jedoch trockenes PTFE, um jegliches Risiko einer Kontamination mit ihrer Prozessflüssigkeit auszuschließen.

Mischer und Rührwerke werden häufig zum Kombinieren von Lebensmittelzutaten verwendet und können aufgrund des hohen Wellenschlags eine Herausforderung bei der Abdichtung darstellen. Wenn eine Welle die Packung in radialer Richtung zu sehr zusammendrückt, kann dies ihre Dichtfähigkeit beeinträchtigen und zu einem vorzeitigen Ausfall führen. Die Flechtpackung um einen Elastomerkern verleiht der Packung ein Formgedächtnis und ermöglicht es ihr, der radialen Wellenbewegung standzuhalten. Viele Elastomere sind FDA-konform, darunter Buna-N (Nitril) und Silikon.

Obwohl alle in der obigen Tabelle mit FDA-Zulassung aufgeführten Inhaltsstoffe der Lebensmittelqualität entsprechen, sollte immer eine gute Herstellungspraxis (GMP) umgesetzt werden, um das Risiko einer Kontamination zu minimieren. Das GMP-System stellt sicher, dass Produkte konsequent nach Qualitätsstandards hergestellt und kontrolliert werden. Wenn beispielsweise das FDA-konforme PTFE-Filament in derselben Flechtmaschine geflochten wird, in der auch ein nicht FDA-konformes Material verwendet wurde, liegt eine Kontamination vor. Zu den weiteren Risiken gehören eine falsche Etikettierung des Behälters, in den es gegeben wird, oder der Umgang mit dem Material ohne die richtige Ausrüstung.

Auch vor Ort im Lebensmittelverarbeitungsbetrieb kann es zu einer Kontamination kommen. Bei der Installation von Packungen in trockenen oder abrasiven Anwendungen ist häufig ein Spülsystem erforderlich. Die Spülung dient der Schmierung der Packungsringe oder dient als Hochdruckbarriere, die das Eindringen von Feststoffen in die Stopfbuchse verhindert. Wasser ist ein übliches Spülmedium. Beim Einsatz in der Lebensmittelverarbeitung muss die Anlage dafür sorgen, dass das Wasser ordnungsgemäß gefiltert wird. Durch die Wasserfiltration werden Sedimente, Chemikalien, Mineralien und organische Stoffe entfernt, die für den menschlichen Verzehr gefährlich sein können.

Leider besteht immer noch die Möglichkeit, dass verfälschte Lebensmittel und Getränke an die Öffentlichkeit gelangen. Eine ungepflegte Versiegelung verschlechtert sich mit der Zeit und kann in den Lebensmitteln landen. Sobald dies geschieht, besteht die geeignete Strategie darin, das Lebensmittel vom Benutzer zu trennen. Unternehmen können freiwillig einen Rückruf ankündigen, um einen Ruf zu wahren, der ihre Nutzer beunruhigt. Die FDA hat auch die Befugnis, diesen Rückruf einzuleiten. Dies ist zweifellos ein Prozess, den Verarbeitungsbetriebe unbedingt vermeiden wollen.

Lebensmittelprodukte durchlaufen bereits einen Röntgen- oder Metalldetektor, um Fremdpartikel zu identifizieren, die das Produkt möglicherweise verunreinigt haben könnten, doch Polymersiegel werden oft übersehen. Eine Möglichkeit, dieses Problem anzugehen, ist die Verwendung von metalldetektierbarem Kunststoff. Die Lösung besteht darin, winzige Metallpulverfragmente oder hochdichte Additive in die Kunststoffkomponenten einzubringen. Dadurch können sie leichter erkannt werden, bevor sie die Einrichtung verlassen.

In der gesamten Lebensmittel- und Getränkeindustrie werden verschiedene Lebensmittelkontaktmaterialien verwendet, was bedeutet, dass es auch in vielen Situationen zu einer chemischen Migration kommen kann. Hersteller und Lebensmittelverarbeiter müssen die Standards ihrer örtlichen Behörden befolgen, um sicherzustellen, dass ihre Produkte auch bei den komplexesten Anwendungen niemals beeinträchtigt werden. Die richtige Einhaltung der Vorschriften, die Auswahl eines kompatiblen Materials und die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen sind für die Gesundheit und Sicherheit der Verbraucher von entscheidender Bedeutung.

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Zaid Alaraj ist Anwendungsingenieur bei John Crane innerhalb der Standard Cartridge Group, die sich mit Packungen, Dichtungen, Nassdichtungen und Nicht-Turbo-Gasdichtungen befasst. Zaid erhielt seinen Bachelor-Abschluss in Maschinenbau von der University of Illinois Chicago. Er kann unter [email protected] erreicht werden.