T+S TRIBOLOGIE UND SCHMIERUNGSTECHNIK AKADEMIE Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .1 LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE VSS lubes Ausbildungskurs LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz T + S Tribologie und Schmierungstechnik, Denkendorf
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T+S TRIBOLOGIE UNDSCHMIERUNGSTECHNIKAKADEMIE
Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .1
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
VSS lubes Ausbildungskurs
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz
T + S Tribologie und Schmierungstechnik, Denkendorf
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .2
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE
SCHMIERSTOFFERegelwerke, Formulierung, Eigenschaften, Anwendunge n
Wilfried J. BartzT + S Tribologie und Schmierungstechnik
Schmierstoffe für die Nahrungsmittel-, Getränke und Genussmittelindustrie
• Einführung in das Themengebiet
• Grundlagen der Tribologie
• Regelwerke: Gesetze, Verordnungen, Richtlinien
• Formulierung geeigneter Schmierstoffe
• Eigenschaften und Ihre Bewertung
• Anwendungen
• Zusammenfassung
• Literatur
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
EINFÜHRUNG IN DAS
THEMENGEBIET
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
• Einführung
• Markt für lebensmittelverträgliche Schmierstoffe
• Anforderungen an lebensmittelverträgliche Schmierstoffe
• Zusammenfassung
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .6
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Einführung
Einführung
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Einführung
• Anwender von Schmierstoffen aus gesundheitssensiblen Bereichen fordern zunehmend spezielle Schmierstoffe
• Gesetzgeber und richtungsweisende Institutionen beeinflussen und verstärken die Forderungen zum Einsatz lebensmittelverträglicher Schmierstoffe in den relevanten Bereichen
• Obwohl die tribologischen Kontakte (Reibstellen in den Maschinen) sich nicht grundsätzlich von jenen anderer Maschinen unterscheiden, ist oft mit verschärften Betriebsbedingungen zu rechen (aggressive Medien zur Reinigung, chem. Aktive Substanzen, extreme Temperaturen)
• Die nicht-tribologischen Eigenschaften der Schmierstoffe gewinnen an Bedeutung
• Die Verbraucher von Nahrungs- und Genussmitteln sowie Getränken rea-gieren empfindlich auf Verunreinigungen, selbst auf unbedenkl. Stoffe
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Einführung
• Somit sind Fragen der Hygiene, Qualität und, damit verbunden, derProdukthaftung in der Lebensmittel-, Getränke- und pharmazeuti-schen Industrie wichtige Themen.
• Rückrufaktionen bei solchen Produkten sind nicht nur teuer, sondern extrem Image schädigend.
• Nicht nur in den Industrieländern, sondern auch in den Schwellenlän-dern, fordert die regionale Gesetzgebung die Haftung eines Produ-zenten dieser Erzeugnisse bis zum Nachweis, alle Schutzmaßnah-men ergriffen zu haben.
• Gesetze, Verordnungen, Richtlinien und andere Regelwerke sind daher notwendig
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Markt für
lebensmittelverträgliche
Schmierstoffe
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Markt für lebensmittelverträgliche Schmierstoffe
• Selbstverständlich hängt der Markt für lebensmittelverträglicheSchmierstoffe nicht von der Lebensmittelproduktion ab
• In der EU stellt die lebensmittelerzeugende und verarbeitende Industrie den drittgrößten Industriezweig dar. Den größten Marktanteil hat Deutschland.
• Eine Tabelle zeigt die wichtigsten Bereiche der Lebensmittel-produktion (1).
• Der Anteil lebensmittelverträglicher Schmierstoffe kann zwischen 5 % und 20 % der verbrauchten Schmierstoffe eines Landesliegen.
• In Deutschland wurden 2005 ca. 1,1 Mio Tonnen Schmierstoffe verbraucht. Somit liegt hier der Anteil lebensmittelverträglicher Schmierstoffe bei 100.000 bis 150.000 t.
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Markt für lebensmittelverträgliche Schmierstoffe
Aufteilung der Lebensmittelproduktion auf wichtige Produktgruppen in Großbritannien
Backwaren und Zerealien - 36 %
Fleischwaren - 14 %
Getränke - 10 %
Andere Lebensmittel - 10 %
Tiernahrung - 9 %
Obst und Gemüse - 7 %
Milchprodukte - 6 %
Süss-, Konditoreiwaren - 6 %
Pappe, Papier - 2 %
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Anforderungen an
lebensmittelverträgliche
Schmierstoffe
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Anforderungen an lebensmittelverträglicher Schmiers toffe
Charakterisierung der Anforderungen
Hygienische Aspekte
• Durch technische Gesichtspunkte, wie für andere Schmierstoffe auch
• Durch hygienische Aspekte, Begrenzung freigegebener Grundöle und Additive, Einflussnahme weiterer Organisationen
• HACCP: Hazard Analysis & Critical Control Points
• EHEDG: European Hygienic Equipment Design Group
• EU: European Union
• ISO: International Standardisation Organisation
• Lokale Behörden:
Beschrieben und vorgeschrieben von
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Anforderungen an lebensmittelverträglicher Schmiers toffe
Begrenzung freigegebener Grundöle und Additive
Einflussnahme weiterer Organisationen
• FDA: Food and Drug Administration
• USDA: United States Department of Agriculture
• NSF: National Sanitation Formulation
Einengung der Formulierungsfreiheit durch Begrenzung der Komponenten durch:
z.B. Verbände für Gas- und Wasserwirtschaft
Religiöse Regeln wie „Koscher“ (jüdisch), „Halal“ (muslimisch)
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Anforderungen an lebensmittelverträglicher Schmiers toffe
Anforderungen an Maschinenhersteller (OEMs)
• OEMs (Original Equipment Manufacturers)
- Hersteller von Produktionseinrichtungen
- Hersteller von Komponenten, z.B. Hydraulikpumpen, Getriebe, Lager, usw.
Auswahlliste geeigneter Schmierstoffe, lebens-mittelverträglich, welche sinch bewährt haben, als Kundenempfehlung
Empfehlung von Schmierstoffen und internationalen Normen, Spezifikationen, Klassifikationen, die Hausteste erfüllen.
Oft keine Anforderungen hinsichtl. der Lebensmittelverträglichkeit
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Anforderungen an lebensmittelverträglicher Schmiers toffe
Überwachung der Anlagen einschließlich Schmierung
• Alle Eigenschaften, auch der lebensmittelverträglichen Schmierstoffe, werden von Frischölen geprüft
• Gebrauchsbedingte Änderungen durch Oxidation, Wärme, Feuchtigkeit
• Periodische Gebrauchtölanalyse – Vergleich der Eigenschaften mit denen des Frischöls
Besonders schädlich: Verunreinigungen mit Wasser, Staub, Reinigungsmittel usw.
Wasser ist besonders schädlich
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Anforderungen an lebensmittelverträglicher Schmiers toffe
Besonderheiten der Produktion lebensmittel-verträglicher Schmierstoffe
• Prinzipiell: gleiche Verfahren und Anlagen nur für Standard-schmierstoffe
• Aber: höherer Reinheitsgrad nötigVerwendung jener Anlagenteile, die nach ISO 9001 zertifiziert sind
• Durchführung e.
CCP-Analyse
• Möglichkeit, sich einem unabhängigen HACCP-Audit zu unterwerfen
und registrieren zu lassen
(Critical Control Points) und Verwendung lebensmittel-
verträglicher Schmierstoffe für die eigenen Produktan-
lagen. Verwendung der so genannten GMP (Gute Herstell-Praxis) in zertifizierten Anlagen.
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEEinführung in das Themengebiet
Zusammenfassung
• Zwei Kategorien der Anforderungen an lebensmittel-
verträglichen Schmierstoffen:
• Erfüllung dieser Anforderungen:
• Wichtig sind daher Gesichtspunkte wie Gesundheit, Sicherheit und Sauberkeit
• Nicht zu vergessen:
- Anforderungen an das Produkt:
- Anforderungen an Anlagen-/Komponenten-Hersteller:
Reinheit, Geruch, Geschmack, Farbe, Toxizität
Verwendung standardisierter Produkte
Schmierstoffe dürfen keine negativen Auswirkungen auf Lebensmittel / Genussmittel haben
Erfüllung technischer Anforderungen, also der tribologischen Aspekte
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Grundlagen der Tribologie
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEGrundlagen der Tribologie
Inhalt
• Definition der Tribologie
• Reibung
• Verschleiß
• Oberflächen
• Schmierung
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .21
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Definition der Tribologie
Grundlagen der Tribologie
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Definition nach DIN 50320
TRIBOLOGIE IST DIE WISSENSCHAFT UND TECHNIK VON AUF EINANDER EINWIRKENDEN OBERFLÄCHEN IN RELATIVBEWEGUNG.
SIE UMFASST DAS GESAMTGEBIET VON REIBUNG UND VERSCH LEISS, EINSCHLIESSLICH SCHMIERUNG,
UND SCHLIESST ENTSPRECHENDE GRENZFLÄCHENWECHSELWIRK UNGEN SOWOHL ZWISCHEN FESTKÖRPERN
ALS AUCH ZWISCHEN FESTKÖRPERN UND FLÜSSIGKEITENODER GASEN EIN.
Grundlagen der TribologieDefinition der Tribologie
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .23
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
a. Reibung und Verschleiss optimieren(nicht nur senken)
b. Anwendung eines Schmierstoffes zum Begünstigen der Relativbewegung zweier Festkörper unter Schonung ihrer geometrischen Gestalt.
c. Die Wissenschaft und Technik der aufeinander einwirkenden in Relativbewegung befindlicher Ober-fläche und der damit verbundenen Verfahren.
d. Die Wissenschaft und Technik von der Reibung und ihren Folgeerscheinungen sowie deren Optimierung.
Grundlagen der TribologieDefinition der Tribologie
Grundlagen der TribologieDefinition der Tribologie
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Reibung
Grundlagen der Tribologie
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Widerstand gegen Relativbewegung zweier sich berührende r Körper
→→→→ festen Körpernalso zwischen →→→→ Flüssigkeiten
→→→→ Gasen
Reibung der Ruhe: Einwirkende Kraft zu klein, um Bew egung einzuleiten
Startreibung: Größe der Reibung im Augenblick des Bewegungsbeginns
Grundlagen der TribologieReibung
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Gleitreibung: Bewegungswiderstand = Kraft
FR = Reibungskraft
Wälzreibung: Bewegungswiderstand = Moment
MR= Reibungsmoment
Kombiniertes Wälzen und Gleiten:
Grundlagen der TribologieReibung
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
a) Ruhereibung
b)- f) Bewegungsreibung
b) - e) Gleichförmige Bewegungsreibung
b) Gleitreibung
c) Rollreibung
d) Wälzreibung
e) Bohrreibung
f) Intermittierende Bewegungsreibung
Grundlagen der TribologieReibung
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Mechanische Wechselwirkungena. Verhaken der Rauheitenb. Elastische Deformation der Rauheitenc. Plastische Deformation der Rauheiten
Molekulare Wechselwirkungend. Adhäsion zwischen Rauheiten
Grundlagen der TribologieReibung
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Trockene Reibung / Gleitreibung
Wichtig: Unterscheidung zwischen Reibungskraft und Reibungszahl
Leonardo da Vinci (ca 1500)
- FR ist proportional F
- FR ist unabhängig von der scheinbaren Berührungsfläche A
- FR ist unabhängig von der Geschwindigkeit v
Amontons (1699) und Coulomb (1788) kamen zu gleichen Resultaten z.B. Coulombsche Reibungsgesetze
1. Reibungszahl ist unabhängig von A
2. Reibungszahl ist unabhängig von F (im Gegensatz zu F R)
3. Reibungszahl ist unabhängig von v
Grundlagen der TribologieReibung
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Verschleiß
Grundlagen der Tribologie
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Verschleiss
Definition
Jede Abnutzung, gewollt und ungewollt, die zur Verä nderung der geometrischen oder konstruktiven Gestalt führt.
Einteilung nach Verschleissvorgang- Verschleiss durch Gleitreibung } mechanischer- Verschleiss durch Wälzreibung } Verschleiss- Verschleiss durch Strömungsreibung
(Erosion, Kavitation Fremdkörper)- Verschleiss durch Korrosion
Anforderungen an Schmierstoffe für die betroffenen Industrien
• Alle Materialien, die mit Lebensmittel in Kontakt kommen, müssensich neutral verhalten, d.h. sie müssen lebensmittelverträglich sein
• Die Oberflächen und Verbindungen müssen glatt sein; Reinigung und Desinfektion müssen ohne Komplikationen erfolgen
• Flüssigkeiten müssen sich aus den Rohren und Schläuchen leicht entfernen lassen
• Die Ausrüstungen müssen so entworfen und konstruiert sein, dassin Zonen, die für eine Reinigung nicht zugänglich sind, keine Fremd-stoffe eindringen oder dort angereichert werden können
• Die Ausrüstungen müssen so entworfen und konstruiert sein, dassHilfsstoffe (einschl. Schmierstoffe und verwandte Produkte) nicht mit Lebensmittel in Kontakt kommen können
Anforderungen durch die EU-Direktive für Maschinen (89/392/EEC)
Anforderungen an Schmierstoffe für die betroffenen Industrien
• Durchführung einer Risikoanalyse• Festlegung der kritischen Kontrollstellen• Bestimmung der kritischen Grenzwerte
• Einrichtung eines Überwachungssystems für die kritischen Kontrollstellen
• Mögliche Korrekturmaßnahmen für Kontrollstellen, die vom Überwachungssystem nicht erfasst werden
• Überprüfung des Systems• Einrichtung der dazugehörenden Dokumentation• Grundlage sind die kritischen Kontrollstellen• Schmierstoffe dürfen nicht ausgeschlossen werden
Das HACCP-System basiert auf sieben Grundelementen:
LCCP: Lubrication Critical Contamination PointUnterstützung d. Schmierstoffhersteller notwendig
• Zuständig für alle Aktivitäten der Landwirtschaft und deren Produkte
USDA (United States Department of Agriculture)
Bis zum 1.09.1998 war es den Lebensmittelbetrieben lediglich gestattet, Produkte zu verwenden, die von der USDA zuge-lassen waren, in Übereinstimmung mit den Zulassungs-richtlinien „Guidelines for obtaining Authorization of Compoundsto be used in Meat and Poultry Plants, Oct. 1974“ (Richtlinien zur Erlangung der Genehmigung chem. Stoffe, die in Fleisch und Geflügel verarbeitenden Betrieben verwenden werden sollen, Okt. 1974). Für Schmierstoffe gab es verschiedenen mögliche USDA-Zulassungen
• H1 Schmierstoffe, die zufällig mit Lebensmittel in Berührung kommen könnenDiese chem. Stoffe können auch dann als Schmierstoffe verwendet werden, wenn in Betrieben, die dem Bundesprogramm zur Inspektionvon Fleisch- und Geflügelproduktion unterliegen, die Möglichkeit eines zufälligen Kontaktes mit verarbeitenden Anlagen als Antikorrosionsfilm verwendet werden, als Mittel zur Verhinderung festsitzender Dichtungen oder Tankverschlüsse oder als Schmiermittel von Maschinenteilen und Apparaten and orten, wo die Möglichkeit besteht, dass das geschmierte Teil mit Lebensmittel in Kontakt kommt. Dieverwendete Menge soll so gering wie notwendig gehalten werden, um an der Anlage die angestrebte Wirkung zu erreichen. Falls dieserchem. Stoff als Korrosionsschutz verwendet wird, muss er von denOberflächen der Anlage durch Abwaschen oder Abreiben entfernt werden, damit diese Oberflächen effektiv frei von allen Substanzen sind, die während des Verarbeitungsprozesses in die Lebensmittelgelangen können.
Diese chem. Stoffe können als Schmierstoff, Antihaftmittel oder als Korrosionsschutz an Apparate- oder Maschinenteilen in geschlos-senen Systemen, z.B. Hydrauliksystemen, verwendet werden, und zwar an Stellen wo die Möglichkeit, dass die Schmierstoffe oder die geschmierten Teile mit Lebensmittelprodukten in Berührung kommen, nicht besteht
Diese Mittel können unter chem. Gesichtspunkten zur Reinigung und als Korrosionsschutz an Haken, Förderwagen und ähnl. Ausrüstungen akzeptiert werden. Diejenigen Teile derartig behandelter Einrichtungen, die mit Lebensmitteln ……
Verwendet für harte Oberflächen in Grills, Backformen, Messer, Hacker, usw. um das Anhaften von Lebensmitteln zu vermeiden.
Europäische Standards, die sich detailliert auf lebensmittel-verträgliche Schmierstoffe und Flüssigkeiten für Anwen-dungen im Lebensmittelsektor beziehen, existieren nicht; aus diesem Grund hat die Industrie die Anforderungen, die FDA und USDA an Schmierstoffe der Klasse H! stellen – es sind die strengsten auf diesem Gebiet – als Quasi Industriestandard angenommen.
Die Schmierstoffe der Klasse H2 repräsentieren die in der Industrie allgemein verwendeten Produkte.
Seit dem 1.09.1998 ist es nicht mehr möglich, für ein Produkt eine USDA-Zulassung zu erhalten, da entsprechend dem HACCP-Konzept die Verantwortlichkeit an den Lebensmittel-hersteller übertragen wurde.
NSF International (früher National Sanitation Foundation)
NSF International, eine nicht gewinnorientierte, nicht staatliche Organisation, ist einer der weltweit führenden Anbieter von Lösungen für das öffentliche Gesundheitswesen und Management von Sicherheitsrisiken. NSF erteilt Produktzertifikate und Sicherheitsprüfbescheinigungen für die Lebensmittel- und Trinkwasserindustrie. NSF unterhält Niederlassungen in 88 Ländern, wurde 1944 gegründet und hat ihren Hauptsitz in Ann Arbor, Mi, USA.
NSF veröffentlichte 2001das so genannte „White Book“ TM, welches eine Liste jener Produkte enthält, die eine frühere Zulassung und durch das USDA erhielten. 2004 wurde die H1-Liste bereinigt, die im Internet eingesehen werden kann:
Neue Zulassungen durch NSFZu den von USDA bekannten Klassifizierungen kamen neu dazu folgende Zulassungen:
• HX-1 Rohstoffe für die Formulierung von H1 Schmierstoffen• HX-2 Rohstoffe für die Formulierung von H2 Schmierstoffen• HX-3 Rohstoffe für die Formulierung von H3 Schmierstoffen
Grundsätzlich gelten hier die gleichen Anforderungen, wie für die H1 Klassifizierung. Die neue Klassifizierung HT wurde von NSF für eine bessere Kennzeichnung/Unterscheidung eingeführt. Wärmeträgerflüs-sigkeiten können nicht unbedingt als Schmierstoff betrachtet werden
Wärmeträgerflüssigkeiten:
• HT-1: Wärmeträgerflüssigkeiten, die zufällig mit Lebensmittel in Kontakt kommen können
• HT-2: Wärmeträgerflüssigkeiten die zufällig mit Lebensmittel in Kontakt kommen
• HTX-1: Rohstoffe für die Formulierung für HT-1 Wärmeträgerflüssigkeiten • HTX-2: Rohstoffe für die Formulierung für HT-1 Wärmeträgerflüssigkeiten
Norm EN 1672-2 (1997). Maschinen für Lebensmittelindustrie„Allgemeine Entwicklungsrichtlinien“Norm-Entwurf DIN V 0010517: Lebensmittelverträgl. Schmierstoffe
Draft International Standard ISO/DIS 21469
Sie regelt die Anforderungen an die Lebensmittelhygiene, einschl. das HACCP-Konzept
Seit 1995 Umsetzung in der Gesetzgebung eines jeden Landes
Schmierstoffe (Öle und Fette) dürfen auf Lebensmittel keine negativen Auswirkungen haben
Die Anforderungen, die die Lebensmittel- und Getränkeindustrie an Schmierstoffe stellt, können abschließend in zwei Kategorien eingeteilt werden:
• Anforderungen and das Produkt in Bezug auf Reinheit, Geruch, Geschmack, Toxi-zität und an den Entwickler/Hersteller punkto Sachkunde und Gewissenhaftigkeit
• Anforderungen der Equipment-Hersteller in Bezug auf die einschlägigen Standards und die praktischen Anwendungen beim Kunden
Speziell für lebensmittelgeeignete Schmierstoffe un d technische Flüssigstoffe
Wie im Zusammenhang mit der Einführung des HACCP-Konzept erwähnt, wird es notwen-dig werden, die Produktionsverfahren und die hierzu erforderl. Produktmittelauf (mögl.) Vorhandensein von unerwünschten Verunreinigen abzuschätzen. Hierbei sind mögl. Konta-minierungen durch Schmierstoffe + der Schmierung dienende Flüssigkeiten einzubeziehen.
Unter der EU-Direktive müssen Schmierstoffe und der Schmierung dienende Flüssigstoffe die folgenden Anforderungen erfüllen:
Hiermit soll ausgedrückt werden, dass Schmierstoffe, die evtl. zufällig mit für den Verkehr bestimmten Produkten infolge techn. nicht immer vermeidbarer Leckagen oder ungeeigne-ter Apparate- und Maschinenausführung in Kontakt kommen können, den strengsten der oben aufgeführten Ansprüchen genügen müssen
„Schmierstoffe (Öle und Fette) dürfen auf Lebensmit tel keine negativen Auswirkun-gen ausüben“.
Einheitliche, gesetzliche Vorschriften, die den Einsatz von Schmierstoffen bei der Herstellung oder Verbreitung von Lebensmitteln regeln, gibt es derzeit in der Bundesrepublik Deutschland nicht in allgemeingültiger Form.
Momentan sind die USA das einzige Land, das über solche Regularien verfügt. Auf Basis der Positivliste des FDA erteilte das USDA (United States Department of Agriculture) Zulassungen für die Schmierstoffe und teilte diese in zwei wesentliche Gruppen ein.
H1: steht als Kennzeichen für Schmierstoffe, die überall dort in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden dürfen, wo ein gelegentlicher technisch unvermeidbarer Kontakt mit dem Lebensmittel nicht auszuschließen ist.
H2: kennzeichnet die Schmierstoffe, die in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden können, vorausgesetzt der Kontakt mit dem Lebensmittel ist ausgeschlossen.
Stand der Freigaben Die bisher vom USDA für Betriebsstoffe in der Lebensmittelindustrie vergebene H1-Zulassung definiert präzise Hygienestandards bei Schmierstoffen.
Inzwischen hat sich die H1-Freigabe international fest als Begriff etabliert.
Entsprechend lebensmitteltechnisch einwandfreie H1-Schmier-stoff-Komponenten nimmt die amerikanische Arzneimittelbehörde „Food and Drug Administration (FDA)“ in speziellen Positivlisten auf.
Nachdem das USDA keine Listungen für Schmierstoffe mehr vornimmt, liegt die Registrierung solcher Schmierstoffe heute in Händen der nichtstaatl., gemeinnützigen + international ausgerichteten Gesundheits-organisation National Sanitation Foundation (SSF)“:
Als Verdicker für lebensmittelverträgliche Schmierfette s tehen die folgenden Substanzen zur Verfügung (n. Baumann/Stemp fel (3))
*1: Für diese Art von Verdickungsmitteln gelten zusätzlich folgende Bedingungen:
*2: Wird nur in der internen Liste der USDA bzw NSF geführt
• Stickstoffgehalt zwischen 9 + 14 % bezogen auf das Gewicht der Trockenmasse• Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat, Tallöl-Fettsäureamin (C16 – C18) + Ethylendamin
Da manche als Additive für Schmierstoffe verwendete chemische Verbindung toxikologisch nicht unbedenklich sind, ist ihre Verwendung in lebensmittelverträglichen Schmierstoffen sowohl grundsätzlich als auch hinsichtlich der Menge begrenzt. Eine optimale Auswahl und Kombination ermöglicht trotzdem die Formulie-rung von H1-Schmierstoffen, deren Leistung mit jener konventioneller Schmierstoffe vergleichbar ist
Achtung:
VI-Verbesserer und Verdickungsmittel
Erlaubt sind lediglich Polyethylen, Polybuthylen + Polyisobuthylen
• Formulierung von Hochleistungsschmierstoffen (Öle und Fette) möglich, wenn geeignete Grundöle, Verdicker und Additive optimal aufeinander abgestimmt werden.
• Wichtige Herausforderung:
• Chemie und max. Konzentrationen aller Komponenten ist durch das FDA 21CFR, 178.3570 vorgegeben.
• Kundenspezifische Anforderungen, z.B. Ausschluss bestimmter Substanzen, können die Formulierung erschweren.
Sowohl die Anforderungen für H1-Einordnung sowie die techn. Brauchbarkeit zu erfüllen
• Lebensmittelverträgliche Schmierstoffe haben in der Regel eine andere Zusammensetzung als konventio-nelle Industrieschmierstoffe
• Aufgrund von Einschränkungen bei der Auswahl und Konzentration aller Komponenten ergeben sich andere Leistungseigenschaften, die aber jenen von konven-tionellen Schmierstoffen nicht unterlegen sein müssen
Aufgrund der Vielzahl der möglichen zu verwendenden Grundöle ist praktisch keine Einschränkung bei den Viskositäten von lebensmittelverträglichen Schmier-stoffen gegeben.
Bei der Auswahl von synth. Grundölen ist das Viskositäts-Temperaturverhalten besser als bei Mineralölen. Die VI-Werte bewegen sich zwischen 60 für Weißöle, ca. 140 für PAOs bis 400 für SI und FK.
Vergleich mit konventionellen Schmierstoffen (nach Plötz (5))
Schmier-fette
Que
lle: F
uchs
Lub
ritec
hG
mbH
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ANWENDUNGEN
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Einsatzbereiche für lebensmittelverträgliche Schmierstoffe
Grundsätzlich an allen Schmierstellen an denen die Gefahr besteht, dass Schmierstoff in technisch unvermeidbaren Kontakt mit dem Produkt (Lebensmittel, Pharmazeutika, Tierfutter etc.) kommen könnte
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Industriebereiche
• Lebensmittelindustrie
• Pharmaindustrie
• Tierfuttermittelindustrie
• Zulieferungsindustrien für
• Maschinenhersteller
-Verpackungen- Inhaltsstoffe
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .128
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Maschinen / Maschinenbauteile
• Lager
• Getriebe-Umlaufschmierungen
• Hydrauliken
• Ketten
• Gleit- und Führungsbahnen
• Kompressoren
• Wärmeübertragungssysteme
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche Weißöle + spezielle Korrosionsschutzadditive als Maschinenöle für geringe Belastungen Im Temperaturbereich -10 / +100 °C
(nach Paul (4))
Öle:
• Lagerschmierung
• Kettenschmierung
• Gleitkontakte
• Hydraulikanlagen
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .130
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche Weißöle + spezielle Kor ro-sionsschutz- + AW-Additive als Hydrauliköl für mittle re Belastungen
Im Temperaturbereich -10 / +100 °C
(nach Paul (4))
Öle
• Lagerschmierung
• Kettenschmierung
• Gleitbahnen
• Hydraulikanlagen
• Getriebe
• Gebläse
• Kompressoren
• Stanzen, Rollen, Walzen
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LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche semisynthetische Getriebeöle + spezielle AW + EP-Additive für hohe Belastungen Im Temperaturbereich 0 / +120 °C
(nach Paul (4))
Öle:
• Extruder
• Getriebe / Schneckengetriebe
• Lagerschmierung
• Schwerlastketten
• Gleitbahnen
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .132
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche PAOs + spezielle Korrosi ons-schutz- + AW-Additive als Hydraulik- + Getriebeöl für mitt-lere bis hohe Belastungen
Im Temperaturbereich -30 / +140 °C
(nach Paul (4))
Öle
• Hydraulikanlagen
• Getriebe
• Lagerschmierung
• Kettenschmierung
• Gleitbahnen
• Verdichter
• Vakuumpumpen
• Stanzen, Rollen, Walzen
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .133
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche perfluorierte Polyetherö le PFPE für hohe Temperaturen
Im Temperaturbereich -40 / +200 °C
(nach Paul (4))
Öle
• Lagerschmierung
• Kettenschmierung
• Gleitbahnen
• Getriebe
• Kompressoren
• Wärmeträgeröle
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .134
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Zylinderschmierungin Luftverdichtern
Mischerstation
Öle
(nach Paul (4))
Im Einsatz ein physiologisch
unbedenkl. PAO-Öl mit spez.
Korrosionsschutz + AW-Additiven
Hohe Belastungen durch
Vibrationen + Temperatur
Im Einsatz ein physiologisch unbedenkl. seminsynth. Öl mit spez. AW- + EP-Additiven
Hohe Belastungen durch Vibrationen
T+S TRIBOLOGIE UNDSCHMIERUNGSTECHNIKAKADEMIE
Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .135
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche Weißöle mit Al-Komplex- Verdicker+ spezielle Additive:
Im Temperaturbereich -20 / +100 °C
(nach Paul (4))
Fette
• Lagerschmierung
• Gleitkontakte
• Zentralschmieranlagen
• Getriebe
• Führungen
z. B. Rohrbahnen
z. B. Verpackungsmaschinen
z. B. Wälz- + Gleitlager
z. B. Stellgetriebe
z. B. Linearführungen
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .136
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliche PAOs mit Al-Bentonit-Verdi cker + spezielle Additive: Im Temperaturbereich -30 / +150 °C
(nach Paul (4))
Fette
• Lagerschmierung
• Armaturen
• Zentralschmieranlagen
• Getriebe
• Führungen
• Spindeln
z. B. Dichtungen / Gewinde
z. B. Abfüllanlagen
z. B. Wälz- + Gleitlager
z. B. Stellantriebe
z. B. Linearführungen
z. B. Kugelumlaufspindeln
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .137
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Physiologisch unbedenkliches PFPE mit weißen Festsc hmier-stoffen als Verdicker + spezielle AdditiveIm Temperaturbereich -25 / +260 °C
(nach Paul (4))
Fette
• Hochtemperatur-Lagerschmierung
• Med. Sauerstoffarmaturen
• Zentralschmieranlagen
• Getriebe
• Ventile
z. B. Dichtungen / Gewinde
z. B. Ofenanlagen
z. B. Wälz- + Gleitlager
z. B. Förderantriebe im Hochtemperaturbereich
z. B. im Sauerstoff- oder Hochtemperaturbereich
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .138
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFEAnwendungen
Bewährte Beispiele aus der Praxis
Vakuumfüller Zentralschmier-
anlage
Ofenanlage für Teigwaren
Fette(nach Paul (4))
Im Einsatz ein physiolo-
gisch unbedenkl. Fett auf
Weißölbasis mit einem
AL-Kommplex-Verdicker
+ spez. Additiven
Im Einsatz ein physio-
logisch unbedenkl. PFTE-Fett mit spez.
Festschmierstoffen als
Eindicker
Hohe Belastung durch
Temperatur
TraubenvollernterZentralschmier-
anlage
Im Einsatz ein physiolo-
gisch unbedenkl. Fett auf Weißölbasis mit einem
AL-Kommplex-Verdicker
+ spez. Additiven
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .139
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
ZUKÜNFTIGE ENTWICKLUNGEN
(nach Paul (4))
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .140
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
• Es gibt heute eine große Vielzahl an physiologisch unbedenklichen Schmierstoffen für jeden Anwen-dungsfall
• Da die USA nach wie vor die eindeutigsten und am weites-ten entwickelten Richtlinien bezüglich dieser Schmierstoffe vorgeben, werden sich auf in Zukunft die H1- zugelasse-nen Schmierstoffe in den sensiblen Bereichen weltweit beser vermarkten lassen
• Die Umsatzzahlen für Schmierstoffe mit NSF-H1 nehmen ständig zu, da sich die Sensibilität der Hersteller im Kos-metik-, Pharma und Lebensmittelbereich in den letzten Jahren stark erhöht hat.
Zukünftige Entwicklungen
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Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .141
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
• Durch die HACCP-Analyse (Hazard Analysis of Critical Control Points) werden Gefahrenstellen und mögliche Kontaminationsquelle in Bezug auf Schmierstoffe analysiert. Die Mehrzahl der Her-steller geht mittlerweile den sicheren Weg und setzt auch in Grenzfällen eine physiologisch unbedenk-lichen H1- Schmierstoff ein
• Die Forderung nach NSF-H1 Schmierstoffen ver-stärkt sich zunehmen auch in Bereichen, die den sensiblen Bereichen vor- oder nachgeschaltet sind.
Zukünftige Entwicklungen
T+S TRIBOLOGIE UNDSCHMIERUNGSTECHNIKAKADEMIE
Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .142
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Literatur
T+S TRIBOLOGIE UNDSCHMIERUNGSTECHNIKAKADEMIE
Lebensmittel-Schmierstoffe 07 .143
LEBENSMITTELVERTRÄGLICHE SCHMIERSTOFFE
Stempfel, E.M. und M. Baumann: Einführung in das Gebiet
der lebensmittelverträglichen Schmierstoffe
Bartz, W.J.: Grundlagen der Tribologie
Baumann, M. und E.M Stempfel: Gesetzgebung und Schmierstoff-
forderungen
Paul, H.: Vergleich von lebensmitteilgerechten Schmierstoffen
auf Basis von spez. USP (The United States Pharma-
copoia), Weißölen mit geeigneten Syntheseölen
Plötz, M.: Herstellung, chem. und physikal. Eigenschaften von
lebensmittelgerechten Schmierstoffen unter besonde-
rer Berücksichtigung von deren tribologischen Eigen-