Temperaturbereiche, mechanische Folgen, ISO 815-2-Tests, SEM-Beobachtungen und praxisnahe Tipps für die Lebensmittelindustrie

Die Temperaturnutzung in der Lebensmittelindustrie ist ein kritischer Aspekt, der nicht nur die Qualität der Produkte beeinflusst, sondern auch die Sicherheit der eingesetzten Materialien und Anlagen. In diesem Artikel beleuchten wir die verschiedenen Temperaturbereiche, die mechanischen Folgen von Überhitzung, die Ergebnisse des ISO 815-2-Tests bei hohen Temperaturen, die Bedeutung von SEM-Beobachtungen sowie praxisnahe Empfehlungen für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie.

Temperaturbereiche: Dauerhaft und kurzzeitig

In der Lebensmittelindustrie sind verschiedene Temperaturbereiche entscheidend für den Betrieb:

1. Dauerhafte Temperaturbereiche: Diese beziehen sich auf Materialien, die über längere Zeiträume hohen Temperaturen ausgesetzt sind, wie zum Beispiel während des Sterilisationsprozesses oder der Pasteurisierung. Höhere Temperaturen können zur Alterung der Materialien führen, was in kritischen Anwendungen zu einem Versagen führen kann. Der Bereich liegt häufig zwischen 70 °C und 130 °C für viele Lebensmittelverpackungen und -geräte.

2. Kurzzeitige Temperaturbereiche: Diese sind charakterisiert durch plötzliche Temperaturspitzen, die durch technische Fehler oder saisonale Schwankungen (z.B. Sommerhitze) entstehen. Geräte wie Festplatten oder Temperaturüberwachungsanlagen können hiervon betroffen sein, was zu Schäden oder Datenverlust führen kann.

Diagramm 1: Temperaturbereiche in der Lebensmittelverarbeitung

| Temperaturbereich           | Dauerhaft (72h)       | Kurzzeitig (max. 24h) |
|----------------------------|-----------------------|------------------------|
| Temperaturen bis 60 °C     | Unkritisch            | Unkritisch             |
| 60-120 °C                  | Kritisch für Materialien| Kritisch für gebrauchte Materialien auf längere Sicht |
| Über 120 °C                | Hochriskant            | Kurzfristig vertretbar, kann aber Qualitätsverluste verursachen |

Mechanische Folgen von Überhitzung

Überhitzung kann in verschiedenen Materialien, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, zu schwerwiegenden mechanischen Folgen führen:

• Holz: Bei kontinuierlicher Überhitzung kann es zu einer Pyrophorisierung kommen, die die Zündtemperaturen senkt und somit das Brandrisiko erhöht. Holzbauteile können so unbrauchbar werden.

• Metallische Oberflächen: Überhitzung kann zur Verzerrung und Schwächung von metallischen Strukturen führen. Dies vermindert die Tragfähigkeit und erhöht das Risiko mechanischer Ausfälle.

• Kunststoffe und Silikone: Materialien, die für Dichtungen verwendet werden, können erweichen oder verspröden. Dies führt nicht nur zu einem Verlust der Dichtheit, sondern auch zur Freisetzung schädlicher Stoffe in das Lebensmittel.

• Elektronische Komponenten: Diese können durch Überhitzung versagen, was nicht nur zu einem Verlust der Funktionalität, sondern auch zu Sicherheitsrisiken führen kann.

Ergebnisse des ISO 815-2-Tests

Der ISO 815-2-Test bezieht sich auf das Verhalten von Materialien unter thermischer Belastung und ist entscheidend für die Prüfung von elastomeren Materials, wie sie typischerweise in Dichtungen und Belägen verwendet werden. Der Test bewertet, wie Materialien auf Anziehungen und Deformationen unter Temperaturstress reagieren.

Obwohl spezifische Ergebnisse aus den verfügbaren Daten nicht abgeleitet werden konnten, lässt sich festhalten, dass Materialien bei einer Testtemperatur von 175 °C über 70 Stunden typischerweise signifikante Deformationen aufweisen. Dadurch wird die Verwendbarkeit solcher Materialien in der Lebensmitteltechnik in Frage gestellt, insbesondere wenn sie als Dichtungen oder Oberflächenbeschichtungen eingesetzt werden.

SEM-Beobachtungen

Die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) ist ein wichtiges Werkzeug zur Analyse von Mikrostrukturen der Materialien nach thermischen Belastungen. Die SEM-Analyse zeigt häufig:

• Mikrostrukturdefekte: Strukturelle Veränderungen, Rissbildungen oder sogar Mikrorisse, die die mechanischen Eigenschaften der Materialien stark beeinträchtigen können.

• Chemische Veränderungen: Die Oberflächenbeschaffenheit kann sich verändern, was zu einer verminderten Beständigkeit gegen aggressive Umgebungen führen kann.

Durch die SEM-Analyse können Ingenieure und Materialwissenschaftler besser verstehen, wie Materialien auf thermische Stressoren reagieren und welche langfristigen Auswirkungen dies auf den Einsatz in der Lebensmittelindustrie hat.

Praxisnahe Tipps für Anlagen der Lebensmittelindustrie

Um die Integrität und Sicherheit in der Lebensmittelproduktion zu gewährleisten, sollten folgende bewährte Praktiken beachtet werden:

1. Temperaturüberwachung: Implementieren Sie zuverlässige Temperaturüberwachungssysteme, um sicherzustellen, dass kritische Temperaturgrenzen während der Prozesse eingehalten werden.

2. Wahl der Materialien: Verwenden Sie temperaturbeständige Materialien, die spezifisch für die Lebensmittelindustrie zugelassen sind. Achten Sie auf die Anforderungen der FDA oder der EU-Richtlinien.

3. Prozessoptimierung: Überprüfen Sie regelmäßig die Prozessparameter (z. B. Zeit, Druck) und optimieren Sie diese, um Überhitzung zu vermeiden.

4. Regelmäßige Materialprüfungen: Führen Sie nach thermischen Prozessen regelmäßige Materialuntersuchungen durch, möglicherweise unter Verwendung von ISO 815-2 und SEM, um frühzeitig Schwachstellen zu erkennen.

5. Schulung des Personals: Sensibilisieren Sie Mitarbeiter für die Risiken von Überhitzung und die richtigen Verfahren zur Handhabung und Wartung der Anlagen.

Fazit

Temperaturmanagement ist entscheidend für die Lebensmittelsicherheit und die Langlebigkeit von Anlagen in der Lebensmittelindustrie. Durch das Verständnis der mechanischen Folgen von Überhitzung, die Ergebnisse von Materialtests und durch proaktive Maßnahmen zur Überwachung und Beschaffung geeigneter Materialien kann die Sicherheit und Qualität der Produkte signifikant gesteigert werden.