Cleaning in Place bietet mehrere Vorteile

Im Bereich der Lebensmittelherstellung ist Hygiene das oberste Gebot

Die gesetzlichen Vorgaben an lebensmittelverarbeitende Industrien wie Brauereien und Molkereien sind sehr hoch, die Produktsicherheit spielt hier eine besonders wichtige Rolle. Produktionsanlagen müssen daher in regelmäßigen Zyklen gereinigt werden, um eine gleichbleibende Produktqualität unter Einhaltung der gängigen Hygienestandards zu gewährleisten.

Bei der manuellen Reinigung stehen Anlagenbetreiber allerdings vor einigen Herausforderungen: Der Produktionsprozess muss gestoppt und die zu reinigenden Bereiche inkl. Tanks und Leitungen müssen freigelegt werden, um sie erreichen zu können. Wasser und Reinigungschemikalien werden selten in dem benötigten Umfang genutzt, was schnell zu Restverschmutzung oder Verschwendung führen kann. Das genutzte Wasser wird, wenn überhaupt, nur zum Teil wiederverwertet. Das Stilllegen einer Produktion ist immer mit immensen Kosten verbunden, ebenso der ungenaue Einsatz von Wasser und Reinigungsmitteln.

Höchste Hygieneanforderungen im Produktionsprozess

Da aber das Reinigen unerlässlich ist, kommt überall dort, wo höchste Hygieneanforderungen und Produktsicherheit eine große Rolle spielen, die sogenannte CIP-Reinigung zur Anwendung. Dieses „Cleaning in Place“ (deutsch: „Reinigung am Platz“) wird in Brauereien, Molkereien und bei der Herstellung von Lebensmitteln eingesetzt, um die gesamte Produktionsanlage inkl. Tanks und Rohrsystemen in Zyklen zu reinigen. Der Prozess der CIP-Reinigung verläuft in der Regel immer gleich: Zunächst werden Reste und Ablagerungen der letzten Produktion mit Stapelwasser ausgespült, im Anschluss eliminiert Lauge organische Spurenelemente. Nachdem mineralische Ablagerungen mit Hilfe von Säure entfernt wurden, wird die gesamte Anlage abschließend desinfiziert und mit Frischwasser gespült. Die Anlage steht danach wieder für die Produktion bereit.

sera ist auf dem Gebiet der CIP-Reinigung führend. Viele Brauereien und Molkereien in Deutschland, aber auch namhafte Ausrüster der internationalen Getränkeindustrie vertrauen darauf, mit sera als Partner ihre Anlagen den Vorgaben entsprechend zu reinigen – und damit Geld zu sparen und die Umwelt zu schonen. Die für die Reinigung benötigten Chemikalien werden in IBCs, Fässern oder Tanks in flüssiger Form gelagert. Die sera Kompaktdosieranlage des Typs CVD dosiert die Chemikalie so in Frischwasser, dass das gewünschte Reinigungs- oder Desinfektionsmittel in der perfekten Konzentration entsteht und direkt in den Reinigungsprozess gegeben werden kann. Vor jeder Reinigung messen Sensoren in den Stapelbehältern das Mischungsverhältnis der Lauge, der Säure und des Desinfektionsmittels. Entspricht sie nicht der gewünschten Konzentration, wird mit Hilfe der Dosieranlage die passende Menge der Grundchemikalie dosiert – das Reinigungs- oder Desinfektionsmittel wird aufgeschärft.

Brauereien setzen meist auf Natronlauge (50%) und Salpeter- (bis zu 53%) oder Phosphorsäure (85%) für die CIP-Reinigung. Lauge, Säure und Desinfektionsmittel werden jeweils auf eine 2%ige Lösung verdünnt. Bei der CIP-Reinigung von Rohrsystemen ist die Fluidgeschwindigkeit besonders wichtig: Eine turbulente Strömung mit einer Geschwindigkeit zwischen 1,5 und 2,1 m/s ist erforderlich.

Die sichere Lösung für den wirtschaftlichen Ansatz alkalischer Reinigungsmittel

Natronlauge ist nicht in allen Ländern der Welt in gleichbleibender Qualität und Konzentration erhältlich. Zudem sind der Transport und auch die Lagerung von Natronlauge mit Risiken verbunden: Natronlauge muss vor der Entsorgung über die Kanalisation mit geeigneten Säuren neutralisiert und verdünnt werden, da sie ansonsten stark ätzend ist. Dementsprechend hoch ist auch die Gefahr für Mensch und Umwelt, sollte bei Transport oder Lagerung nicht gewissenhaft gearbeitet werden. Speziell für den Einsatz in Ländern mit unzuverlässigem Zugang zu geeigneter Natronlauge und in Industrien, die einen schwankenden aber großen Bedarf an dem alkalischen Reinigungsmittel Natronlauge haben, ermöglicht die sera Natronlaugeansetzstation einen sicheren und effizienten Ansatz von Natronlauge auf Basis von Natriumhydroxid (NaOH) in fester Form (Pellets, Flakes, Perlen oder Pulver) und Wasser. Das System besteht aus einem Ansetzbehälter aus Edelstahl, einem Rührwerk und einer speziellen Fördereinrichtung. Die Fördereinrichtung ist zusammengesetzt aus einem Einfülltrichter und einem Edelstahl- Trockengutdosierer, der die Feststoffe in den Ansetzbehälter fördert. Da es bei der Mischung von NaOH und Wasser zu einer exothermen Reaktion (bis zu 95°C) kommt, ist der Aufbau der Station so konzipiert, dass sich das Bedienpersonal nicht im unmittelbaren Gefahrenbereich des Ansetzbehälters befindet. Bei Bedarf kann die Station mit einer Absaugvorrichtung ausgestattet werden, die ggf. auftretende gefährliche Staubbildung und -verteilung bei der Materialzufuhr unterbindet.

Wirtschaftlichkeit im CIP-Prozess

Das Ansetzen von Lauge mit einer eigenen Ansetzstation ist für Brauereien vor allem von wirtschaftlicher Relevanz. Transport, Anlieferung und Lagerung von Sackware mit ungelösten Feststoffen im Vergleich zu fertigen Lösungen sind wesentlich günstiger. Zusätzlich entfallen die Kosten für umfangreiche bauliche Maßnahmen, die bei einer Anlieferung von fertigen Lösungen durch Gefahrstoff-Tanklastwagen vorgegeben sind. Vor allem aber schätzen die bekannten Ausrüster in der Getränkeindustrie die Flexibilität, die sie mit einer eigenen Ansetzstation gewinnen: Lösungen werden nach Bedarf angesetzt und können durch Erhöhung oder Reduktion der zugeführten Feststoffmenge hinsichtlich der Konzentration nach Bedarf angepasst werden.

Ressourcenschonend und umweltfreundlich

Eine weitere Kostenersparnis erzielen die Produzenten durch die Wiederverwendung von Frischwasser. Dieses kommt bei der Zwischen- und Endspülung zum Einsatz. Im Anschluss wird es als Stapelwasser in den CIP-Prozess zurückgeführt und für die Vorspülschritte der nächsten Reinigung wiederverwendet. Diese Prozessschritte verringern deutlich den Wasserverbrauch im Produktionsprozess und somit auch den virtuellen Wasserverbrauch des Konsumenten. Auch Chemikalien werden im CIP-Prozess ressourcenschonend verwendet: Sie werden immer in der benötigten Konzentration und Menge dosiert, Überschuss wird so vermieden. Das schont die Umwelt und erleichtert die Abwasserbehandlung.

Dezentrale Systeme lösen zentrale Anlagen ab

In der Vergangenheit wurden für die CIP-Reinigung vor allem große, zentrale CIP-Anlagen genutzt. Jede Reinigung für jeden Teil der Anlage musste speziell konzipiert und eingestellt werden. Der damit verbundene Aufwand war immens und hat mittlerweile dazu geführt, dezentrale CIP-Systeme einzuführen und zu nutzen, die direkt der zu reinigenden Anlage zugeordnet sind. Wählbare Reinigungsprogramme sorgen dafür, dass der Reinigungszyklus den jeweils aktuellen Anforderungen flexibel angepasst werden kann. Unter Umständen können sogar mehrere lokale CIP-Anlagen aus einem Lager mit Reinigungs- und Desinfektionsmitteln versorgt werden. Die Anschaffungskosten für dezentrale CIP-Anlagen sind zwar deutlich höher als die für ein großes, zentrales System, im laufenden Betrieb ist aber, vor allem bei großen Margen, eine Amortisation der Kosten schnell erreichbar.

Planung von CIP-Systemen in der Konstruktion

Schon bei der Planung einer Produktionsanlage im Lebensmittelbereich ist es wichtig, das CIP-Verfahren in die Planungen einzubeziehen. Grundsätzlich ist zu entscheiden, ob CIP mit zentralen oder dezentralen Anlagen durchgeführt werden soll und ob Reinigungsmittel vor Ort aufbereitet oder gebrauchsfertig geliefert werden sollen. Wichtig ist auch, dass die gesamte Produktionsanlage durch KVP gereinigt werden kann. Mit anderen Worten, alle zu reinigenden Teile müssen lebensmittelecht sein. Dabei sind aseptische und technische Sterilisationsvorschriften zu beachten. Die Geometrie der Einzelteile und des Gesamtaufbaus muss so gestaltet sein, dass keine Toträume entstehen und alle Oberflächen bei einer angemessenen Strömungsgeschwindigkeit während der CIP-Reinigung abgedeckt werden können. CIP-fähige Membranpumpen von sera erfüllen diese Anforderungen: Dichtungen und Anschlüsse entsprechen den DIN-Normen, Pumpenkörper und alle anderen medienberührenden Materialien sind elektropoliert.

sera bietet Lösungen für die zentrale und dezentrale Reinigung sowie CIP-fähige Komponenten und schafft damit Mehrwerte für Mensch und Umwelt – so auch beim Neubau der Privatbrauerei Bergrbäu in Uslar.
Die Privatbrauerei Bergbräu braut seit 154 Jahren ihr Bier am Standort Uslar. In vielen kleinen Schritten wurde die Produktion über die Jahre erweitert. Durch die eingeschränkten Gebäudestrukturen und die zwei verschiedenen Standorte in der Rosenstraße und Brauerei Haffner Straße wurden Leistungs-, Zeit- und Energieverluste immer größer und nicht mehr tragbar.

Im Jahr 2019 begannen die Planungen zur Modernisierung des Standortes, um die Produktion zeitgemäß zu strukturieren. Der gesamte Produktionsprozess sollte an einem Ort zusammengeführt und auf den neuesten technischen Stand gebracht werden.

Neues Sudhaus und mehr Kapazitäten

Die Firma Sudhausbau GmbH war mit dem Neubau des Sudhauses beauftragt. Das Sudhaus ist der Teil einer Brauerei, in dem die Würze produziert wird. Bei der Bierproduktion unterscheidet man zwischen einem Warmblock und einem Kaltblock. Daran schließen sich die Füllanlagen an. Das Sudhaus gehört zum Warmblock, der in der Regel außerdem aus den Anlagen zur Rohstoffvorbehandlung (Malz-/Mais-/Reis-/Getreide-Einlagerung, sowie -transport, Silos, Reinigung, Mühle, Entstaubung) besteht. Für das 4-Geräte-Sudhaus wurde eine Kapazität von 40 HL pro Sud geplant, mit drei 240 und vier 120 HL-Tanks für die Infrastruktur der automatischen Reinigungsanlage und zwei Malzsilos für zusammen 54t Braugerste.

Für die Reinigung der Edelstahlleitungen beauftrage die Firma Sudhausbau GmbH die sera ProDos GmbH mit der Fertigung und Lieferung von zwei CVD1 mit Pulsationsdämpfer für Lauge in PP/EPDM und Säure in PVC-U/FPM sowie Sauglanzen für 200l Fässer. Diese sorgen nun für eine wirtschaftliche, sichere und umweltfreundliche Reinigung im Brauprozess der Privatbrauerei Bergbräu.

Quellen, Grafiken und Bild: sera GmbH, Adobe Stock