Eine Brauerei in Colorado verlor 2021 ebenfalls ihre erste gesamte Brauerei-Charge eines IPA (60 Fässer) durch Kontamination, verursacht durch genau dieses Problem. Nach einer Untersuchung der Herkunft der Kontamination stellte sich heraus, dass ein normales Kugelhahn an der Kaltseiten-Transferleitung aufgrund von Bierstein, der sich über mehrere Monate der Produktion in den Spalten des Ventils angesammelt hatte, mit Biofilm bedeckt war.
Der Braumeister erzählte uns später, dass er den Unterschied zwischen "sanitär" und "nicht-sanitär" nicht kannte, daher war die ursprüngliche Wahl des Installateurs (ein Viertel des Preisunterschieds) ein Fehler. Er fuhr fort: "Diese eine Charge hat mich genug Geld gekostet, um zwanzig der richtigen Ventile zu kaufen." Diese Geschichte veranschaulicht den grundlegenden Unterschied: Ein Sanitärventil ist so konzipiert, dass es gereinigt werden kann, während das normale Ventil NICHT zum Reinigen konzipiert ist und auf lange Sicht höhere Kosten verursachen wird als der anfängliche Kaufpreis.
Die Trennlinie definieren: Was macht ein Ventil "sanitär"?
Ein Sanitär- oder Hygieneventil ist speziell für Anwendungen gebaut, bei denen die Reinigung und Aufrechterhaltung der Produktreinheit unerlässlich ist. Alle internen Oberflächen eines Sanitärventils, die mit dem Prozessfluid in Kontakt kommen, sind spaltfrei, glatt und vollständig entleerbar. Im Gegensatz dazu ist ein Industriearmatur primär für Druckhaltung, Kosten und Kompatibilität mit verschiedenen Chemikalien ausgelegt.
Die innere Geometrie von Industriearmaturen enthält oft Merkmale (z.B. Gewinde, Hohlräume, Toträume), die Versteckmöglichkeiten für Produkte bieten können, aus denen Bakterien wachsen können. Das Verständnis dieses grundlegenden Unterschieds ist der erste Schritt zur Auswahl der geeigneten Komponente für Anwendungen wie Lebensmittel-, Molkerei-, Pharma- und Halbleiterverarbeitung. Unsere Einführung in was ein Sanitärfitting ist behandelt die breitere Komponenten-Kategorie, zu der Sanitärventile einen wichtigen Teil bilden.
Interne Geometrie: Der Kampf gegen Toträume
Der primäre Unterschied zwischen zwei verschiedenen Ventiltypen ergibt sich aus der Art und Weise, wie das Produkt durch das Ventil fließt. Wenn ein Sanitärventilkörper geformt wird, erzeugt die Bearbeitung oder das Feingießen eine ununterbrochene, glatte Bohrung mit kontinuierlichem Fluss, die keinen Hohlraum unterhalb der Mittellinie des Flusses aufweist. Bei einem Kugelhahn ist ein Loch durch die Kugel gebohrt, das dem Innendurchmesser des Rohrs entspricht, und die Dichtflächen der Kugel und des Sitzes liegen bündig zueinander. Bei Membranventilen sorgt die Ausführung des Wehrs dafür, dass der Hohlraum zwischen Membran und Gehäuse vollständig geschlossen ist und die Dichtfläche ebenfalls bündig ist.
Jedes der Teile von Sanitärventilen (Ventilkörper, Spindel, Sitz) ist so konfiguriert, dass Produkt nicht in einen Bereich gelangen kann, aus dem die CIP-Lösung nicht vollständig oder durch Schwerkraft abfließen kann. Nicht-Sanitärventile haben im Allgemeinen einen Hohlraum zwischen Kugel und Körper, der Produkt sammelt und zurückhält, unabhängig von der Ventilposition. Dieser Hohlraum fungiert als ausgezeichneter Nährboden für bakterielle Verunreinigungen. Für einen detaillierten Einblick, wie diese Designphilosophie auf die gängigsten Vierteldrehventile im Hygienebereich angewendet wird, zeigt unsere Kollektion von Sanitär-Kugelhähnen die durchgehende, bündig sitzende Konstruktion, die ein reinigbares Kugelhahn definiert.
Materialauswahl: Warum 316L der Ausgangspunkt ist
Die Materialauswahl für ein nicht-hygienisches Ventilgehäuse kann Gusseisen, Messing, 304er Edelstahl und Kohlenstoffstahl umfassen; die Materialoptionen für ein hygienisches Ventilgehäuse beginnen mit 316L-Edelstahl und gehen von dort aus nach oben. Der Grund dafür ist, dass hygienische Ventile eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen sollten, wenn sie wiederholt aggressiven Reinigungsmitteln wie heißer Natronlauge, Phosphorsäure und Peressigsäure-Desinfektionsmitteln bei hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Unter diesen Bedingungen entwickelt Standard-304er-Edelstahl Lochfraßkorrosion, während 316L mit seinem zusätzlichen Molybdängehalt einen wesentlich besseren Schutz gegen verschiedene Formen von Korrosion, einschließlich Lochfraß und Spaltkorrosion, bietet.
Für die anspruchsvollsten pharmazeutischen Anwendungen wird 316L oft mit sehr niedrigen Schwefelgehalten spezifiziert, wobei Vakuumschmelzverfahren eingesetzt werden, um Verunreinigungen aus Einschlüssen in der Schmelze zu eliminieren. Unser Vergleich von 304er vs. 316er Edelstahl beschreibt die chemischen und mechanischen Unterschiede, die 316L zum Standard für die hygienische Verarbeitung machen. Über das Metall hinaus sind die Elastomer-Dichtungen in einem Sanitärventil – EPDM, Viton oder PTFE – FDA-konform und so konzipiert, dass sie Hunderte von SIP-Zyklen bei 130 °C ohne Aushärtung oder Auslaugung überstehen.
Oberflächengüte und Elektropolieren: Der Ra-Wert, der das Produkt schützt
Nicht-Sanitärventile haben eine industrielle Oberfläche, die nicht sanitär ist; sie kann roh gegossen (aus der Gießerei) oder mit einer rauen Oberfläche (d.h. innerhalb Ra = 32 bis 97 Léonard) aufgrund mechanischen Polierens belassen worden sein. Ein Beispiel für diese Art von Oberflächenstruktur lässt sich durch den Blick durch ein Mikroskop visualisieren; eine Gebirgskette aus vielen Gipfeln und Tälern, an denen Bakterien haften, Produkte zurückgehalten werden und wo Reinigungslösungen keinen Kontakt mit der freiliegenden Metalloberfläche herstellen können. Ein Sanitärventil wird mechanisch poliert, wodurch die Innenfläche eine Grundoberfläche von Ra = 20 - 32 erhält, und anschließend elektropoliert.
Das Elektropolieren entfernt die mikroskopisch kleinen Spitzen, ebnet die Ventiloberfläche und fügt Chrom hinzu, um eine passive Oxidschicht zu bilden, die Korrosion hemmt. Das Endergebnis ist ein Innenraum, der wie ein Spiegelglanz aussieht, gründlich gereinigt wird und in hochreinen (d.h. deionisierten) Wassersystemen keine Oxide produziert. Für die Pharma- und Halbleiterindustrie sind die Anforderungen an die Oberflächengüte im ASME BPE-Standard festgelegt, der präzise Ra-Werte und Messverfahren festlegt. Unser Artikel über die Bedeutung des ASME BPE-Zertifikats erklärt, wie dieser Standard die für hochreine Ventile erforderliche Oberflächenqualität definiert und überprüft.
Anschluss und Montage: Tri-Clamp vs. Gewinde
Ein visuelles Merkmal des Sanitärventils, das dessen hygienische Bauweise erkennen lässt, ist die Art und Weise, wie das Ventil an das Rohrleitungssystem angeschlossen ist. Die meisten Sanitärventile haben einen Klemmanschluss, wie z.B. den Tri-Clamp- oder Tri-Clover-Anschluss, im Gegensatz zu NPT-Anschlüssen. NPT-Anschlüsse haben Spalten, erfordern die Verwendung von Gewindeband und können nicht ordnungsgemäß CIP-gereinigt werden. Tri-Clamp-Anschlüsse verfügen über eine Dichtung und eine Klemme, die eine bündige, spaltfreie Verbindung herstellen und schnell und einfach von Hand ohne Werkzeug gelöst werden können.
Dies ermöglicht es den Bedienern, eine Leitung für die Entnahme von Proben, die Ventilwartung oder -inspektion zu demontieren und sie mit einer neuen Dichtung wieder zusammenzusetzen, wodurch eine vollständige Abdichtung wiederhergestellt wird. Für die dauerhafte Installation besteht auch die Möglichkeit, eine Stumpfschweißverbindung zu verwenden, die ebenfalls orbital geschweißt und inspiziert werden muss, um die gleiche innere Glätte zu erhalten. Ein weiterer Aspekt des Sanitärdesigns, der von den 3-A Sanitary Standards gefordert wird, ist, dass Sanitärventile vollständig demontierbar sein müssen (z.B. ein dreiteiliger Kugelhahn besteht aus drei Teilen, einem Körper, einer Kugel und Sitzen), um validierte Reinigungsverfahren zu erleichtern. Eagle Fittings fertigt eine Vielzahl von Sanitärventilen (sowohl Tri-Clamp- als auch Schweißendenkonfigurationen), die für eine einfache Demontage und vollständige Entleerung ausgelegt sind.
Anwendungskontext: Wo der Unterschied nicht verhandelbar ist
Sanitäre Kugelhähne müssen überall dort eingesetzt werden, wo Prozessflüssigkeiten (wie z.B. Lebensmittelsaucen oder medizinische Lösungen) mit Artikeln in Kontakt kommen, die für den Verzehr oder die Injektion verwendet werden. Die wichtigsten Branchen, die von Sanitär-Kugelhähnen betroffen sind, sind:
- Molkereien und Säuglingsnahrung: Proteine und Fette bieten einen hervorragenden Nährboden für Bakterienwachstum in der Umgebung. Ein kontaminiertes Ventil, das über einen längeren Zeitraum offen bleibt ("Totraum"), kann zum Verderb der gesamten Tagesproduktion führen.
- Brauerei und Getränke: Der Kaltseiten-Produktionsprozess ist besonders anfällig für Kontaminationen. Insbesondere Bier hat einen viel niedrigeren Alkoholgehalt und einen niedrigeren pH-Wert als Spirituosen, wodurch das Bier anfällig für Laktobazillen und Pediokokken durch schlechte Ventilreinigung wird.
- Pharma und Biotechnologie: Ventilmaterialien müssen die folgenden Anforderungen für injizierbare Medikamente, Impfstoffe und biokompatible Produkte erfüllen: 1) Sterilisation mit Dampf unter Druck (SIP); 2) Bereitstellung von Dokumentation mit Rückverfolgbarkeit der Komponentenmaterialien; 3) Bereitstellung einer Zertifizierung für die Oberflächengüte der Ventilteile.
- Halbleiter-Reinstwasser: Die Chipproduktion kann durch kleine Partikel und/oder Ionen, die durch das Öffnen eines Ventils entstehen, negativ beeinflusst werden. Hochreine Sanitärventile mit elektropolierten Oberflächen und dicht schließenden Dichtungen werden für den Einsatz spezifiziert.
Für einen breiteren Überblick darüber, wie diese Ventile in komplette Hygienepipeline-Systeme integriert werden, beschreibt unser Leitfaden zu pharmazeutischen Ausrüstungsrohren und Fittings die systemweiten Konstruktionsprinzipien, die sicherstellen, dass jede Komponente, vom Rohr über das Ventil bis zum Fitting, denselben Reinigbarkeitsstandard erfüllt.
Wie Eagle Fittings Ihnen hilft, die richtige Wahl zu treffen
Eagle Fittings fertigt Sanitärventile und überbrückt die Lücke zwischen Spezifikation und tatsächlicher Leistung als Ventil, das aus vollständig rückverfolgbarem 316L-Edelstahl (elektropoliert bis zu den von Ihrem Prozess benötigten Ra-Werten) hergestellt wird, standardmäßig mit FDA-konformen Elastomeren montiert, hydrostatisch und pneumatisch getestet, einschließlich eines Materialprüfberichts und einer Oberflächengütezertifizierung bei jedem gekauften Ventil. Tri-Clamp-Sanitärventile werden installationsfertig für Ihre bestehende Rohrleitung geliefert. Unser Ingenieurteam kann Sie bezüglich der Spezifikation des geeigneten Ventils, der Größe und des Anschlussstandards beraten, die Ihren Produkt- und Reinigungsanforderungen entsprechen. Die Brauerei in Colorado, die eine schmerzhafte Lektion gelernt hat, ist jetzt ein zufriedener Kunde von Eagle Fittings; ihre Kaltseiten-Transferleitungen werden jetzt ausschließlich mit Ventilen betrieben, die vollständig zerlegt, inspiziert und sterilisiert werden können; seit der Umstellung hatten sie keinen Ausschuss mehr aufgrund von Kontaminationen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist ein Sanitärventil?
Ein Sanitärventil dient somit zur Steuerung von Flüssigkeiten und ist für den Einsatz in hygienischen Prozessen konzipiert. Die Konstruktion besteht aus einem glatten, spaltfreien Innenraum, der üblicherweise aus 316L-Edelstahl gefertigt und dessen Oberfläche elektropoliert wurde. Darüber hinaus sind sie für die Reinigung vor Ort (CIP) und Sterilisation vor Ort (SIP) ausgelegt und können zur Steuerung von Flüssigkeiten in der Lebensmittel-, Getränke-, Molkerei-, Pharma- und Halbleiterindustrie eingesetzt werden, wo Produktsauberkeit und die Vermeidung von Kontaminationen von größter Bedeutung sind.
Welche zwei Ventilarten gibt es?
Es gibt zwei Haupttypen von Ventilbewegungen: Lineare (Schieber-, Absperr- und Membran-) Ventile haben eine geradlinige Bewegung des Schließelements, während Dreh- (Kugel-, Absperrklappen-, Hahn-) Ventile ihre Schließelemente um mindestens 90 Grad oder mehr drehen. Jede Kategorie weist beide Bewegungsarten auf. Zum Beispiel hat ein Membranventil eine lineare Schließbewegung, während Kugel- und Absperrklappenventile Drehbewegungen haben, aber alle erfüllen die für jede Anwendung vorab festgelegten Reinigungsanforderungen.
Welche drei Arten von Duscharmaturen gibt es?
Eine Kategorie von Sanitärventilen, die speziell für den Einsatz in privaten Badezimmern zur Regelung des Wasserflusses und der Temperatur aus einem Duschkopf dienen, wird als Duscharmatur bezeichnet. Es gibt drei Haupttypen von Duscharmaturen, die Sie für Ihr Badezimmer kaufen können: druckausgleichende Ventile, thermostatische Mischventile und Umleitungsventile. Duscharmaturen sind keine Sanitärventile in dem Sinne, wie es industrielle oder prozessbezogene Sanitärventile sind; vielmehr sind sie zur Steuerung von Wasser für den privaten Gebrauch konzipiert und erfüllen nicht die Anforderungen an Reinigbarkeit oder Materialien, die für den Einsatz in der Lebensmittel-, Pharma- oder Halbleiterverarbeitung erforderlich sind.
Welche 4 Arten von Regelventilen gibt es?
Es gibt vier grundlegende Ventiltypen zur Steuerung industrieller Prozesse: Absperrschieber (Regelventil), Drosselklappe (Sperrventil), Kugelhahn (Sperrventil) und Exzenter-Absperrklappe (Drosselventil). Alle diese Ventiltypen bieten unterschiedliche Arten der Steuerung von Durchflusseigenschaften, Druckrückgewinnung und Stellverhältnis. Für die hygienische Verarbeitung sind auch sanitäre Versionen dieser Ventile in Form von sanitären Absperrschiebern und sanitären Drosselklappen-Regelventilen erhältlich, die eine spaltfreie Innenfläche, eine elektropolierte Oberfläche und Tri-Clamp-Anschlüsse aufweisen, die erforderlich sind, um die Produktsicherheit während der Reinigung und/oder Herstellung zu gewährleisten.
Sanitäre versus nicht-sanitäre Ventile ist eine kategorische Unterscheidung, wie Geräte gereinigt, validiert und ohne potenzielle Kontamination betrieben werden können. Zum Beispiel verlor eine Brauerei in Colorado ein einzelnes Produkt, weil ein Ventil an einer IPA-Leitung nicht reinigbar war. Ähnlich kann bei einer Injektionslinie in der pharmazeutischen Industrie ein einzelnes unreinigbares Ventil dazu führen, dass ein Unternehmen die gesamte Produktlinie zurückrufen muss. Es gibt bestimmte Prinzipien, die das Design von Sanitärventilen bestimmen, einschließlich interner Geometrien, die gespült wurden, aus 316L-Materialien bestehen, elektropoliert wurden und Tri-Clamp-Anschlüsse haben. Diese Prinzipien repräsentieren die Akzeptanz der Sicherheit im Prozess der hergestellten Produkte. Eagle Fittings fertigt und liefert Sanitärventile, die diese Prinzipien von Natur aus verkörpern und ihre Ansprüche mit Zertifizierung, Testdokumentation und technischer Unterstützung untermauern.
