Schone Sache

In Duitsland vullen jaarlijks ongeveer 150 mineraalwaterbronnen meer dan twaalf miljard liter mineraal- en geneeskrachtig water af. © Informatiecentrum Duits mineraalwater (IDM)

Maatwerkinstallaties van roestvrij staal zijn de gevestigde standaard in de mineraalwaterindustrie. © Informatiebureau Duits mineraalwater (IDM)

Voor de in de productie gebruikte vulinstallaties wordt roestvrij staal gebruikt.© Krones AG

Voor de geboden proces- en productintegriteit is een systeem van roestvrijstalen filters met verschillende fijnheden voor vloeistoffen, perslucht, gassen en stoom van essentieel belang. © WZV / Pentair

Voor een volledigelediging en grondige reiniging van de tanks zijn de meestal cilindrische tanks van roestvrij staal bovendien vaak voorzien van een convexe of conische bodem. © WZV / Bolz Edel

In Duitsland worden jaarlijks ongeveer 150 mineraalwaterbronnen meer dan twaalf miljard liter mineraal- en geneeskrachtig water gebotteld. Hoge eisen aan veilige hygiëne, kwaliteit en milieuvriendelijkheid moeten daarbij worden gecombineerd met duurzame economische productie. Bovendien heeft de branche als doel gesteld om tegen 2030 klimaatneutraal te werken. Al vandaag de dag kenmerken de productie van mineraalwater zich door hoogmoderne geïntegreerde processen met doorlopend Hygienic Design, van de toevoer tot het vullen van de producten. Afgestemd op de specifieke omstandigheden – watereigenschappen, proces, chemische voorwaarden en eisen aan de smaak van het eindproduct – zijn op maat gemaakte installaties van roestvrij staal de standaard.

Water is niet hetzelfde water: oorsprong, eigenschappen en wijze van bewerking bepalen of het mineraal-, geneeskrachtig-, bron- of gebotteld water is. Mineralwater is in Europa een beschermde benaming voor natuurlijk grondwater. De Duitse Verordening voor mineraal- en drinkwater definieert het als „water van oorspronkelijke zuiverheid uit ondergrondse waterbronnen die beschermd zijn tegen verontreinigingen”. Natuurlijk mineraalwater moet volgens deze voorschriften een hoog en constant mineraalgehalte hebben, van hoge zuiverheid zijn, uit een bron komen en direct ter plaatse worden gebotteld. Geneeskrachtig water heeft bovendien vanwege zijn bijzondere gehalte aan mineralen en sporenelementen de status van geneesmiddel. Bronwater onderscheidt zich door een schommelend en bovendien lager mineraalgehalte. Gebotteld water komt uit verschillende bronnen, meren of rivieren en heeft slechts een gering natuurlijk mineraalgehalte, dat bij de bewerking door kunstmatige mineralisatie wordt aangevuld. Om de consument duidelijkheid te geven over de waterkwaliteit, is in Duitsland wettelijk voorgeschreven dat het etiket op de fles de bronlocatie, ingrediënten en de naam van het aangewezen keuringsinstituut vermeldt.

In 2022 werden hier in Duitsland 10,1 miljard liter mineraal- en geneeskrachtig water verkocht – meer dan 500 verschillende mineraalwaters en 35 geneeskrachtige waters. Een derde daarvan was met koolzuur (CO2) verrijkt, waarbij 42 procent slechts een geringe hoeveelheid bevatte. Koolzuur ontstaat door de reactie van kooldioxide en water. Sommige mineraalwaters zijn al met natuurlijke bron-koolzuur verrijkt.

Loopt: Van bron tot fles

Afhankelijk van de eigenschappen van de waterbron wordt het water na de winning eerst ontmineraliseerd, ontgeurd en indien nodig ontgast om de aanwezige zuurstof te verwijderen. Zuurstof vermindert de houdbaarheid van het water. Bovendien kan onvoldoende ontgaste water neerslaan en door onregelmatige koolzuurvorming de smaak veranderen. Wanneer het water met natuurlijk bron-koolzuur is verrijkt, wordt het CO2-gehalte uit gebonden en vrije koolzuur eerst afgescheiden, gecomprimeerd en vloeibaar gemaakt. Vervolgens wordt het in tanks opgeslagen, opnieuw verdampt en bij het vullen precies gedoseerd weer aan het water toegevoegd. Bij het vullen in PET-flessen zijn blaasinstallaties de volgende stap in de productie van mineraalwater. Glazen flessen worden eerst op kleur gesorteerd, onder cleanroom-achtige omstandigheden gereinigd, van etiketten ontdaan en vervolgens gecontroleerd op breuk of restverontreinigingen. Daarna ondergaan beide flastype een etiketteermachine, bij koolzuurhoudende varianten ook een koolzuurmachine, die het water kooldioxidegas toevoegt voordat ze uiteindelijk de vulinstallatie bereiken. Afhankelijk van de eisen, het bewerkingsproces en de watereigenschappen worden voor de gebruikte aggregaten hoogwaardig roestvrij staal gebruikt.

Veiligheid eerst: Roestvrij staal in de mineraalwaterindustrie

Vier materialen zijn in de mineraalwaterproductie algemeen ingeburgerd: voor installaties en apparatuur die slechts in contact komen met zwak zure of alkalische oplossingen, voldoet vaak al het materiaal 1.4301 aan de eisen. Een aanzienlijk hogere weerstand tegen corrosie en erosie biedt – door toevoeging van 2 - 2,5 procent molybdeen – het austenitische materiaal 1.4404. Talrijke installaties in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie zijn daarom van dit roestvrij staal gemaakt. Daarvoor spreken ook de goede verwerkingskenmerken door het lagere koolstofgehalte. Het eveneens tegen vele vormen van corrosie bestand, niet-roestende austenitische staal 1.4435 valt vanwege vergelijkbare eigenschappen als het materiaal 1.4404 ook onder de Amerikaanse norm AISI 316L. De hoogglanspolijstbaarheid geeft het een uitstekende oppervlakteafwerking. Het niet-roestende austenitische speciale staal 1.4539 garandeert door zijn hoge molybdeen-gehalte en de toevoeging van koper bij een zeer laag koolstofgehalte bijzonder goede weerstand tegen putvorming, spanningscorrosie en interkristallijne corrosie.

Alles puur: Sleutelfunctie voor filters

Voor de proces- en productintegriteit is een procesoverstijgend afgestemd systeem van roestvrijstalen filters met verschillende fijnheden voor vloeistoffen, perslucht, gassen en stoom van essentieel belang. Het inkomende bronwater wordt eerst gefilterd met een 25 micron-filter om afzettingen, vuildeeltjes en grotere micro-organismen te verwijderen. Water dat wordt gebruikt voor het verdunnen van de Cleaning in Place (CIP)-reagentia ondergaat vooraf een dieptereiniging met een vijf micron-filter. De steriele eindfiltratie, die vooral kritisch is voor een foutloos product, vereist membraanfilters met een filterprecisie van 0,2 micron. Via steriele persluchtfiltratie worden micro-organismen uit de perslucht verwijderd die nodig is voor het blazen van flessen. In buffer- of opslagtanks voorkomen tankontluchtingsfilters dat verontreinigingen uit de omgevingslucht binnendringen. Ook bij verbruiksartikelen zoals filterpatronen, -kerzen, -cartridges of -membranen is hoogwaardig roestvrij staal, bijvoorbeeld materiaal 1.4404, onmisbaar. Naast de onmisbare sterkte voor de vereiste doorstromingshoeveelheden, spreekt ook de duurzame weerstand tegen chemische en mechanische reiniging, temperatuurbestendigheid, sterilisatie en de hoge precisie van deeltjesretentie door absolute poriegroottes voor zich.

Veilige opslag: Containers en tanks

Proces- en opslagcontainers zoals opslagtanks, buffer- en vulvaten, CIP-tanks of stoomketels vereisen roestvrijstalen constructies van de hoogste kwaliteit. Om die reden worden hiervoor vooral materialen 1.4404 en 1.4435 gebruikt. Modernste fabricagetechnologieën vullen de eisen aan hygiënische, steriele tanks volgens de richtlijnen van de European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) aan. De EHEDG-standaarden schrijven voor elk onderdeel en lasnaden in de levensmiddelenindustrie een oppervlakteruwheid van Ra ≤ 0,8 micrometer voor. Bovendien mogen de tanks geen dode hoeken, spleten of scherpe randen vertonen, noch schroeven of veren in de binnenruimte bevatten. Daarnaast moeten ook de ventielen, afdichtingen en sensoren die in de tanks worden gebruikt, EHEDG-gecertificeerd zijn. De vereiste fabricage uit roestvrij staal dat bestand is tegen zuren garandeert de voorgeschreven corrosiebestendigheid, voorkomt bacteriële groei in het opgeslagen product en beschermt de inhoud tegen milieueffecten. Voor volledige leegmaking en grondige reiniging zijn de meestal cilindrische tanks vaak voorzien van een convexe of conische bodem. Afhankelijk van de klantwensen worden de tanks aangevuld met verwarming- en koelmantels, roerwerken en CIP-aansluitingen.

Ook voor pompen en roerwerken die worden gebruikt bij de productie van mineraalwater, gelden de hoogste hygiëne-eisen. Of het nu draait om schroefpompen voor overdracht, afvoer, mengen, doseren of vullen, vloeistofring-vacuümpompen voor het vullen van flessen of perifere radpompen die kleine hoeveelheden zonder pulsatie tegen hoge druk verpompen: conformiteit met alle geldende richtlijnen voor de voedingsmiddelenindustrie door hygiënische en hoogzuivere processen is hier onmisbaar. Dikke wandpomphuizen van gewalst en diepgetrokken roestvrij staal van de kwaliteiten 1.4404, 1.4435 of 1.4539, met dode ruimte- en spleetvrije aandrijfruimtes en gepolijste oppervlakken voor media-geleide onderdelen met Ra-waarden tot ≤ 0,4 micrometer, zijn hier standaard. Eveneens zijn CIP- en steriliseringsmogelijkheden in Place (SIP) bij sterilisatietemperaturen tot 140°C gangbaar. Roerwerken met robuuste en hygiënische motoren, waarvan de kritische componenten van roestvrij staal van de kwaliteit 1.4571 zijn gemaakt, zorgen voor een volledige menging van de tankinhoud. Ook hier garandeert roestvrij staal, ondanks voortdurende waterblootstelling en gebruik van agressieve reinigingschemicaliën, de door de EHEDG vereiste hoge corrosiebestendigheid. Hierdoor worden slijtage en breuk betrouwbaar voorkomen en wordt besmetting van het eindproduct voorkomen. Procesoverstijgend – of het nu gaat om transport tussen de verschillende aggregaten of als vulleidingen – leveren ook leidingen en kleppen van roestvrij staal van de kwaliteit 1.4404 in de mineraalwaterindustrie een belangrijke bijdrage aan hygiëne en steriliteit, terwijl de stromingskarakteristieken tegelijkertijd worden geoptimaliseerd.