Autoklaven werden bei Lebensmitteln, insbesondere Babynahrung, und in der Tierfutterindustrie verwendet, um die entsprechenden Produkte (zum Beispiel Suppen, Eintöpfe, Menüschalen) ohne zusätzliche Kühlung lange haltbar zu machen.

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Sterilisatoren und Autoklaven nach FDA-Anforderungen Natürlich haltbar gemacht

30.11.2016

Um einen hohen hygienischen Standard und eine lange Haltbarkeit sicherzustellen, werden zur Haltbarmachung verschiedenster Lebensmittel und besonders bei der Haltbarmachung von Babynahrung Sterilisatoren beziehungsweise Autoklaven eingesetzt. Die dabei verwendete Messtechnik muss zuverlässig arbeiten, genaue Werte liefern und sicher dokumentieren.

Autoklaven werden bei Lebensmitteln, insbesondere Babynahrung, und in der Tierfutterindustrie verwendet, um die entsprechenden Produkte (zum Beispiel Suppen, Eintöpfe, Menüschalen) ohne zusätzliche Kühlung lange haltbar zu machen. Eine Sterilisation ist dann notwendig, wenn das Produkt einen pH-Wert von über 4,5 aufweist. Bei niedrigeren pH-Werten (zum Beispiel bei Obstkonserven) ist eine Pasteurisation (<100 °C) ausreichend. Für die Aufrechterhaltung der Sterilität müssen die Produkte luftdicht verpackt sein zum Beispiel in Konservendosen oder Glasbehältern.

Der Prozess der Sterilisation beschreibt ein Verfahren, um lebende Mikroorganismen wie Sporen, Viren oder Prionen unschädlich und dadurch Lebensmittel länger haltbar zu machen. Grundsätzlich gibt es verschiedene Verfahren, um Produkte zu sterilisieren: durch Erhitzen, chemische Sterilisation, Sterilisation durch radioaktive oder UV-Bestrahlung, Plasmasterilisation und Sterilfiltration. Das gängigste Verfahren in der Lebensmittelindustrie ist die Dampfsterilisation im Autoklaven. Hierbei wird das Sterilgut nach festgelegten Vorgaben in einer gesättigten Dampfatmosphäre behandelt. Typische Prozessparameter sind beispielsweise „20 Minuten bei 2 bar auf 121 °C“ oder „fünf Minuten bei 3 bar auf 134 °C“.

Die unterschiedlichen Temperaturen sind abhängig vom Sterilgut beziehungsweise davon, welche Organismen oder Fragmente durch die Sterilisation zerstört werden sollen. Nach der Sterilisation sind die Produkte so weit keimfrei, dass sie unter bestimmten Lagerbedingungen jahrelang haltbar sind.

Grundlagen der Sterilisation

Das Verfahren der Sterilisation ist in Normen festgelegt. Die DIN EN ISO 17665-1:2006 beschreibt die Sterilisation von Produkten für die Gesundheitsfürsorge (feuchte Hitze). Innerhalb dieser Norm werden dem Anwender Vorgaben bezüglich des Sterilisationsverfahrens einschließlich der Prozessparameter und ihrer Grenzwerte gemacht. Bei der Anwendung dieses Verfahrens müssen die physikalischen Prozessparameter gemessen werden, um die Reproduzierbarkeit des Sterilisationsprozesses zu gewährleisten und zu bestätigen. Für jede Prozessvariable, der das zu sterilisierende Produkt ausgesetzt werden kann, müssen Grenzwerte spezifiziert sein. Bei der einmaligen oder wiederholten Einwirkung des sterilisierenden Agens auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Produktes muss für jede Kombination von Prozessparametern vom ungünstigsten Fall ausgegangen werden.

Wenn es um Hygiene geht, ist Schönrechnen fehl am Platz. Beispiele für einige der Prozessvariablen sind: Temperatur und Druck, Geschwindigkeit der Temperatur- und Druckänderung und die Verweildauer bei den jeweiligen Extremwerten. Jumo hat Sensoren speziell für die zyklischen Betriebsbedingungen in Sterilisatoren mit Heißdampf entwickelt und ist damit seit vielen Jahren in diesem schwierigen Umfeld erfolgreich.

Temperaturmessung

Die spezielle Konstruktion von Einsteck-Widerstandsthermometern Jumo Steamtemp für Sterilisatoren erlaubt den Einsatz in wasserdampfhaltiger, unter Druck stehender Atmosphäre mit der Schutzart IP 69. Die PTFE-Anschlussleitung ist für den Betrieb in feuchter Umgebung im Temperaturbereich von -190...+260 °C und die FEP-Anschlussleitung von -70...+200 °C ausgelegt. Der Übergang der Anschlussleitung zum Thermometer ist zugentlastet. Als Messeinsatz ist serienmäßig ein Pt 100-Temperatursensor nach DIN EN 60 751, Klasse A in Zweileiterschaltung im Einsatz. Möglich sind auch redundante Ausführungen mit zwei oder drei Messkreisen. Je nach Bedarf ist der Anschluss der Sensoren auch in Drei- und Vierleiterschaltung lieferbar.

Druckmessung

Je nach Anwendung kommen unterschiedliche Druckmessumformer in der Sterilisationstechnik zum Einsatz. Für Groß-Sterilisatoren im Bereich der Konservenproduktion werden beispielsweise häufig Druckmessumformer der Reihe Jumo dTrans p31 zur Messung von flüssigen und gasförmigen Medien als Zwei- oder Dreileitervariante eingesetzt. Die Nennmessbereiche erstrecken sich von 0…25 bar Absolutdruck und -1…0 bar bis maximal 0…60 bar Relativdruck. Die Vielzahl an Prozessanschlüssen ermöglicht grundsätzlich die Wahl zwischen einem geschweißten, dichtungslosen System oder einem geschraubten, dichtungsbehafteten System. Grundsätzlich muss der Prozessanschluss totraumfrei und gut zu reinigen sein. Hierfür steht ein modular aufgebauter Prozessanschlussadapter zur Verfügung, der speziell mit Blick auf die Ansprüche hygienischer Prozesssicherheit ausgelegt ist. Hervorzuheben ist die Hochtemperaturmesszelle, welche sowohl stetig hohe als auch stark wechselnde Mediumstemperaturen zwischen -30 °C ... +200 °C zulässt. Der verwendete Silizium-Sensor ist extrem überlastbar und bewältigt mehrere Millionen von Druckzyklen.

Registrierung

Während der Sterilisation kommt es darauf an, dass die Messgeräte schnell ansprechen und natürlich genau und zuverlässig arbeiten. Die Kontrolle und Dokumentation des Prozessverlaufs kann hier der neue Jumo Logoscreen 600 übernehmen. Dieser Bildschirmschreiber stellt die Messwerte während des Sterilisationsprozesses grafisch dar, während sie gleichzeitig fälschungssicher dokumentiert und archiviert werden. Das Gerät erfüllt insbesondere die Anforderungen gemäß FDA 21 CFR Part 11 und ist damit zur Dokumentation von Prozessen wie der Sterilisation prädestiniert. Der Logoscreen 600 greift dabei auf ein neuartiges Bedien- und Visualisierungskonzept zurück. Durch das Icon-basierende System reichen in den meisten Fällen maximal drei „Touch-Bewegungen“, um die gewünschten Prozessdaten auch anzuzeigen.

Die Messsignale werden gruppenorientiert mit einer konfigurierbaren Speicherzykluszeit von 125 Millisekunden bis 32.000 Sekunden im internen Speicher abgespeichert. Die Daten können mit einem USB-Stick oder über eine Ethernet-Schnittstelle ausgelesen werden. Durch die flexibel anpassbare Chargenaufzeichnung werden wichtige Produktionsdaten zur späteren Rückverfolgung von Herstellprozessen sicher aufgezeichnet und archiviert. Zur Datenauswertung steht das leistungsfähige PC-Programm PCA3000 sowie zur automatisierten Datenabholung die Kommunikationssoftware PCC zur Verfügung. Der eingebaute Webserver in Verbindung mit einer Ethernet-Vernetzung erlaubt die Fernabfrage über Internet-Browser. Darüber hinaus ist die Überwachung des Logoscreen 600 auch mit der neuen Jumo Device App möglich.

Fazit

Der Grundgedanke der Sterilisation in der Lebensmittelindustrie ist es, Produkte von Mikroorganismen, Sporen, Prionen und ähnlichem zu befreien und dadurch länger haltbar zu machen. Dies wird bei der Prozessführung über die Faktoren Temperatur, Druck und Zeit erreicht. Sie hängen voneinander ab und bestimmen sich gegenseitig für eine optimale Wirkung. Jumo bietet zur sicheren Steuerung und Überwachung von Sterilisierungsprozessen schnell ansprechende, wasserdampfdichte Sensoren und zuverlässige Mess- und Registriertechnik.

Bildergalerie

  • FDA-konformer Bildschirmschreiber Jumo Logoscreen 600

    Bild: Jumo

  • Verschiedene Ausführungen des Jumo Steamtemp

    Bild: Jumo

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