Contents

Stoomkwaliteit - gids voor voedings- en drankenindustrie

Stoom is de meest energie-efficiënte, betrouwbare en flexibele manier voor warmte-overdracht voor veel toepassingen in de voedings- en drankenindustrie. Stoom wordt routinematig gebruikt in direct contact met voedingsmiddelen. Dit kan de kwaliteit en de veiligheid van het voedingsmiddel in gedrang brengen indien niet de juiste stoomkwaliteit wordt gebruikt. Fabrikanten van voedingsmiddelen en dranken moeten dan ook moeite doen om de kwaliteit / zuiverheid van de stoom te bepalen en te beheersen om eventuele risico's op productbesmetting te voorkomen.

1. Samenvatting

Stoom is de meest energie-efficiënte, betrouwbare en flexibele manier voor warmte-overdracht voor veel toepassingen in de voedings- en drankenindustrie. Stoom wordt routinematig gebruikt in direct contact met voedingsmiddelen. Dit kan de kwaliteit en de veiligheid van het voedingsmiddel in gedrang brengen indien niet de juiste stoomkwaliteit wordt gebruikt. Fabrikanten van voedingsmiddelen en dranken moeten dan ook moeite doen om de kwaliteit / zuiverheid van de stoom te bepalen en te beheersen om eventuele risico's op productbesmetting te voorkomen.

Momenteel is er maar weinig regelgeving met betrekking tot de kwaliteit van stoom direct in contact met voedingsmiddelen / processen. Dezelfde Hazard Analysis Critical Control Points (HACCP), die fabrikanten gebruiken om hun processen te beheren, kunnen ook toegepast worden bij stoomsystemen.

In de voedingsindustrie worden verschillende stoomkwaliteiten gebruikt met sterk verschillend verontreinigingsrisico.

Industriële stoom heeft de laagste kwaliteit en daardoor het grootste risico op contaminatie.
De contaminatiegraad ten gevolge van het gebruik van industriële stoom wordt bepaald door:

  • De kwaliteit van het voedingswater naar de ketel.
  • De toegevoegde hoeveelheid chemicaliën en het waterbehandelingsprogramma.
  • Het correcte gebruik van de stoomketel, nl. belasting, niveauregeling, TDS deconcentratiespui, werkdruk, enz.
  • Kruisbesmetting door andere processen.

Gefilterde stoom, ook wel culinaire stoom genoemd, is industriële stoom die een fijne filter in roestvast staal, typisch met 5 micron element, heeft doorstroomd. Het potentieel gevaar op contaminatie door ketel overdracht en kruisbesmetting is bij gebruik van een culinaire filter nog steeds aanwezig. De hoeveelheid contaminatie die de filter passeert zal afhangen van de ernst van het probleem, het onderhoud en de snelheid van de stoom.

Zuivere stoom heeft de hoogste kwaliteit voor toepassingen in de voedings- en drankenindustrie en wordt geproduceerd van gezuiverd water in een toegewijde generator. Het gebruik van zuivere stoom is te overwegen bij kritische processen.

Pure stoom wordt gebruikt in de pharmaceutische industrie. De kwaliteit en zuiverheid van pure stoom overstijgen wat er vandaag noodzakelijk is in de voedings- en drankenindustrie.

Deze gids behandelt de verschillen tussen industriële stoom, gefilterde en zuivere stoom en de verschillende oorzaken die hun kwaliteit en zuiverheid beïnvloeden. Het vat de beste praktijken voor ontwerp, gebruik en onderhoud van de stoominstallatie samen. Het zal helpen om uw stoominstallatie met optimale efficiëntie te laten werken en bij het voorkomen van problemen door contaminatie.

2 Inleiding

Door zijn flexibele eigenschappen heeft stoom eindeloze mogelijkheden om te koken, te steriliseren, te bevochtigen, te drogen en duizenden andere verwarmingstoepassingen in de voedings- en drankenindustrie.

Stoom wordt veelvuldig gebruikt in de productie, verwerking, behandeling en verpakking van veel levensmiddelen en dranken en is zeer vaak in direct contact met het product. Zie bijlage 1 voor een lijst van typische toepassingen waar stoom wordt gebruikt in direct contact met het product of proces.

Stoom wordt vaak gezien als een ideale, steriele energiebron vrij van onzuiverheden. Zoals het geval is bij elk medium dat in contact is met het proces, moeten de nodige voorzorgsmaatregelen worden genomen om het potentiële risico van contaminatie, waardoor er gevaar is voor de menselijke consumptie of beïnvloeding van de geur of kleur van het product, te minimaliseren.

Fabrikanten van voedsel en drank zijn wettelijk verplicht om de kwaliteit van het eindproduct te garanderen door het identificeren van potentiële gevaren en ze te beheersen, meestal met behulp van een HACCP-aanpak. Het huidige gebrek aan wetgeving of richtlijnen betreffende de kwaliteit en zuiverheid van stoom, betekent dus dat de fabrikanten er moeten op letten dat geschikte controles worden vastgelegd en nageleefd. Binnen een HACCP- context, kan stoomkwaliteit en veiligheid worden beschreven als een HACCP voorwaarde of, indien de stoom direct wordt toegevoegd aan het product, als een fase in het productieproces van voedingsmiddelen.

Deze gids van goede praktijk is een leidraad met betrekking tot de stoomkwaliteit en -zuiverheid in de sector van voedingsmiddelen en dranken:

  • De beschikbare stoomkwaliteiten en hoe ze te bekomen.
  • Potentiële oorzaken van contaminatie door onaangepaste stoomkwaliteit.
  • Beste methoden in het ontwerp, onderhoud en testen van stoomsystemen om de juiste kwaliteit / zuiverheid van stoom die het proces bereikt te waarborgen.

2.1 Toepassingsgebied

Pure stoom wordt niet verder besproken in deze uitgave, daar dit niet wordt gebruikt in de voedings- en drankenindustrie.

Er worden aanbevelingen gegeven over de aard en werking van te gebruiken componenten in het complete stoom- en condensaatnet.

Identificatie van onderhoudsactiviteiten om de performantie van de stoominstallatie te behouden.

Identificatie van meet- en testprocedures om de kwaliteit / zuiverheid van de stoom na te gaan.

2.2 Regelgeving

Er bestaan veel standaarden, richtlijnen en wetten om de veilige productie van voeding te garanderen. Vandaag, bestaat er echter weinig regelgeving (zeker in Europa) die specifieke richtlijnen vermeldt voor de kwaliteit en zuiverheid van stoom direct in contact met het proces of de voeding. De regelgeving waarnaar men normaal verwijst zijn:

  • UK:

    • S.I. 2006 N°. 14 - De verordening i.v.m. voedselhygiëne (Engeland).
    • Richtlijnen voor de veilige productie van warmte geconserveerde voedingsmiddelen – Ministerie van Volksgezondheid.
  • Europa:

    • Richtlijn (EG) N° 852/2004 van het Europese Parlement en de Raad van 29 april 2004 betreffende de hygiëne van levensmiddelen. (Hoofdstuk VII, sectie 5).
    • Codex Alimentarious.
    • European Hygienic Engineering and Design Guidelines (EHEDG)
  • USA:

    • 3-A Aanvaarde praktijk voor de aanmaak van culinaire stoom, nummer 609-03.
    • FDA Code of Federal Regulations, 173.310, Titel 21, Volume 3, Revisie van 1 april, 2005.
    • National Organic Standards Board (NOSB), stoomopwekking in systemen voor verwerking van organisch voedsel, TAP revisie.
  • Internationaal:

    • PAS 220 Programma's voor een veilige voedselproductie.

3 Soorten stoom - definities

Voor elke organisatie die stoom gebruikt is het belangrijk om zichzelf volgende vraag te stellen: "Kennen we de kwaliteit en zuiverheid van de stoom in ons proces?" Om deze vraag te kunnen beantwoorden, moet men eerst de vier soorten stoom die vandaag in de industrie gebruikt worden en hun rangschikking naar zuiverheid leren kennen:

Spirax Sarco
Figuur 1: Soorten stoom en hun toepassingsgebied

In de volgende hoofdstukken van deze gids wordt besproken hoe bovenstaande soorten stoom bekomen worden en de mogelijke problemen. De volgende definties kunnen enige duidelijkheid brengen in de terminologie in verband met stoom.

3.1 Stoomkwaliteit

Stoomkwaliteit is een term gebruikt bij stoominstallaties. In deze context slaat het woord kwaliteit enkel op de hoeveelheid water in de stoom en heeft niets te maken met andere onzuiverheden. Een correctere term is droogtegraad.

De droogtegraad van stoom wordt gedefinieerd als de verhouding van:

Droogtegraad = Massa van stoom / (Massa van stoom + Meegesleurd water)

3.2 Stoomzuiverheid

Stoomzuiverheid is een maat voor de hoeveelheid opgeloste stoffen, vluchtige stoffen of andere deeltjes in de damp die mogelijk nog in de stoom blijven na primaire afscheiding in de ketel.

De volgende hoofdstukken behandelen de karakteristieken van elke soort stoom en de kritische punten die gecontroleerd moeten worden om het risico op contaminatie te minimaliseren.

4 Industriële stoom

Industriële stoom is het startpunt voor alle stoomkwaliteiten die gebruikt worden in de voeding- en drankenindustrie. Industriële stoom is zeker geschikt indien er geen direct contact is met het proces of het levensmiddel, zoals bij warmtewisselaars, kookketels met dubbele wand of de productie van warm water. Bij gebruik in direct contact met het proces of levensmiddel moet er de nodige aandacht worden besteed aan de kwaliteit en zuiverheid van de stoom.
Voor de productie van industriële stoom wordt meestal onthard water, de-alkalisatie of omgekeerde osmose (RO) water gebruikt, dat vervolgens wordt voorverwarmd en chemisch behandeld om corrosie en ketelsteen te voorkomen.

Spirax Sarco
Figuur 2: Productie industriële stoom

Industriële stoom moet op de plaats van gebruik beschikbaar zijn in de juiste hoeveelheid, bij de juiste druk, zuiver, droog en vrij van lucht en andere niet condenseerbare gassen.

Waar mogelijk moet het condensaat (ontstaan uit stoom die z'n latente warmte heeft afgestaan) steeds teruggevoerd worden naar het ketelhuis voor hergebruik. Op deze manier kunnen waardevolle energie, water en chemicaliën herbruikt worden.

4.1 Industriële stoom - verontreinigingen

De kwaliteit en zuiverheid van industriële stoom kan door vele factoren beïnvloed worden. De volgende secties beschrijven de kritische elementen om het risico op contaminatie te minimaliseren.

4.1.1 Chemisch

De kwaliteit van het water gebruikt voor de productie van industriële stoom heeft een uitgesproken effect op de efficiënte en veilige werking van de ketel en de stoomdistributie. Naast de elementen die aanwezig zijn in het vers water, worden verschillende chemische stoffen toegevoegd aan het ketelvoedingswater met als doel het minimaliseren van de vorming van ketelsteen, corrosie en chemische beschadiging.

Appendix 2 omvat een lijst met typische chemicaliën die vaak, als onderdeel van een waterbehandelingsprogramma, worden toegevoegd aan het voedingswater.

Appendix 3 omvat een lijst met chemicaliën die goedgekeurd zijn (door de FDA - USA) voor gebruik in voedsel en dranken met vermelding van de toegelaten concentraties voor iedere chemische substantie.

4.1.1.1 Richtlijnen en regelgeving

De chemicaliën die worden toegevoegd aan het ketelwater moet voldoen aan een strikt chemisch behandelingsprogramma.
BS 2486 : 1997 en BS EN 12953 –10 2003 zijn voorbeelden van Britse en Europose richtlijnen over waterbehandeling. Afwijkingen op deze richtlijnen kunnen resulteren in een overmaat aan chemicaliën in de stoominstallatie. Dit kan op z'n beurt weer leiden tot sterke schommelingen in de kwaliteit en zuiverheid van de stoom aan de ingang van het proces. Omgekeerd, kan een onvoldoende chemische dosering leiden tot overmatige corrosie en afzettingen in het stoom- en condensaatsysteem.

UK / Europa: Er zijn momenteel geen normen voor de controle van zowel de soort chemicaliën (goedgekeurd voor voedsel of niet) als de hoeveelheid chemicaliën in de ketel die het productieproces kunnen binnentreden via de stoominstallatie. Daar controles van de stoomkwaliteit vaak niet plaatsvinden blijven de aard van de chemische stoffen (goedgekeurd voor voedsel of niet) en hun concentraties in de stoom vaak onbekend.

Chemicaliën voor de behandeling van het ketelwater die niet goedgekeurd zijn voor gebruik met voedsel (d.w.z. niet FDA goedgekeurd) zouden niet gebruikt mogen worden indien industriële stoom in direct contact komt met het proces! Niet goedgekeurde chemicaliën gebruikt en teruggevonden in de stoom kunnen elk levensmiddel direct in contact met de stoom contamineren. De resterende verbindingen van deze chemicaliën kunnen lang achterblijven. Test regelmatig de stoom (zie sectie 4.2.2) om de kwaliteit en zuiverheid ervan voor het proces te garanderen.

Hoewel FDA voorschriften niet worden erkend in Europa, worden chemicaliën goedgekeurd volgens de FDA standaarden op grote schaal gebruikt in de voedings- en drankenindustrie in Europa.

USA: In het geval dat door de FDA goedgekeurde chemische stoffen worden gebruikt, moeten de hoeveelheden ervan in contact met het product / proces gecontroleerd worden, in overeenstemming met FDA, Code of Federal Regulation, Titel 21, Volume 3, Sectie 173.310, additieven voor ketelwater. Merk op dat deze verordening specifieke grenswaarden oplegt voor de hoeveelheid chemicaliën aanwezig in stoom (als gas) in contact met het product / proces. Het is belangrijk dat er nullimieten zijn ingesteld voor ketelwater (overdracht), die aanzienlijke concentraties van chemische stoffen bevatten. Hoewel de FDA duidelijke grenzen met betrekking tot aanwezige concentraties aan chemische stoffen vastlegt, moet de frequentie en methode voor het testen ervan overwogen worden.

De volgende paragraaf is een uittreksel uit de FDA regelgeving ter beheersing van chemicaliën in voedingswater:
'Ketel water additieven kunnen veilig worden gebruikt bij de productie van stoom in direct contact met voedsel, onder volgende voorwaarden:
(a) De hoeveelheid additief is niet meer dan nodig is voor het functionele doel, en de hoeveelheid stoom in contact met het voedsel niet meer dan nodig om het beoogde effect te bekomen in of op het eten.........'

(zie Appendix 3 voor meer details).

Internationaal: PAS 220, `Voorgeschreven programma's voor voedselveiligheid voor de productie van levensmiddelen' is bedoeld om te worden gebruikt in combinatie met ISO 22000, de internationaal erkende norm voor voedselveiligheid management systemen. Volgens rubriek 6.3 binnen PAS 220 mogen enkel volgende chemicaliën gebruikt worden:

  • Goedgekeurde additieven die aan de relevante specificatie van het additief voldoen of
  • Additieven die door de relevante regelgevende instantie goedgekeurd zijn als veilig voor gebruik in water bestemd voor menselijke consumptie.

4.1.2 Ketel overdracht (primage)

Het is belangrijk om op te merken dat overdracht uit de ketel geen stoom is en mogelijk een hoog gehalte aan waterbehandelingsproducten bevat onder de vorm van schuim of meegesleurd water in het stoomnet. Bekijk de videobeelden over overdracht in een stoomketel via volgende weblink:
http://www.spiraxsarco.com/industries/food-and-beverage/how-clean-is-your-steam.asp.
Overdracht kan door 2 factoren veroorzaakt worden:

  • Primage - Dit is het plotse meesleuren van ketelwater met de stoom door:

  • Verkeerde selectie, installatie en onderhoud van de waterbehandelingsapparatuur.

  • Te hoog waterniveau in de ketel.
  • Te lage druk in de stoomketel (lager dan de ontwerpdruk) met een toename van het volume en snelheid van de stoom die vrijkomt van het wateroppervlak.
  • Plotse, overmatige stoomvraag.

  • Schuimvorming - Dit is de vorming van schuim in de ruimte tussen het wateroppervlak en de stoomafname. Bekijk de videobeelden over schuimvorming in een stoomketel via volgende weblink:
    http://www.spiraxsarco.com/industries/food-and-beverage/how-clean-is-your-steam.asp.
    Hoe meer schuim, hoe meer problemen. Schuimvorming ontstaat meestal door één of meerdere van de volgende factoren:

  • Hoge concentratie aan 'Totaal Opgeloste Zouten' (TDS) in de ketel.

  • Overmaat aan chemicaliën, niet in overeenstemming met een waterbehandelingsprogramma.
  • Contaminatie van het ketelwater door andere delen van het proces.
  • Hoge alkaliteit (>1000 ppm).

4.1.3 Kruisbesmetting

De meeste fabrikanten van voedingsmiddellen en dranken zullen zoveel als mogelijk condensaat uit verschillende zones van hun installatie trachten te recupereren, met als doel het verbruik aan energie, water en chemicaliën te beperken. Het condensaat kan echter gecontamineerd zijn door andere bronnen:

  • Clean-In-Place (CIP): Vaak wordt stoom gebruikt voor de aanmaak van warm water voor CIP. Gaten of scheuren ontstaan in de CIP warmtewisselaar kunnen leiden tot contaminatie van het condensaat (bv. zuur, detergent, enz.). Het gerecupeerde condensaat contamineert op zijn beurt de stoom direct in contact met het proces of het product.
  • Proces: De lijst van potentiële bronnen van verontreiniging van verschillende proces-toepassingen is zeer uitgebreid. Besteed dus voldoende aandacht aan de zones waar stoom of condensaat mogelijk verontreinigd kunnen zijn door het proces zelf.
4.1.3.1 Richtlijnen en wetgeving

Noch de wetgeving in de EU, noch de wetgeving in de VS behandelen de mogelijke risico's verbonden aan kruisbesmetting door andere bronnen. Dit is een probleem dat kan optreden en, indien er geen controle is, lang ongedetecteerd kan blijven. Contaminatie-detectieapparatuur in de condensaatretour zorgt voor een vroegtijdige waarschuwing voor eventuele problemen (zie sectie 4.2.2)

4.1.4 Deeltjes

Het naleven van een erkend waterbehandelingsprogramma zal de mogelijke effecten van kalkaanslag en corrosie in de stoom- en condensaatinstallatie minimaliseren. Koolstofdioxide en zuurstof in het bijzonder kunnen ernstige corrosie van stoom- en condensaatleidingen en ketels veroorzaken. De daaruit voortvloeiende roestdeeltjes kunnen neerslaan en een afzetting vormen die de stoomtoevoer en gebruikers contamineert.

Spirax Sarco
Kalk - Corrosie

4.1.5 Niet-condenseerbare gassen

Zuurstof, ammoniak, koolstofdioxide en andere gassen opgelost in het voedingswater of op een andere manier binnengebracht kunnen leiden tot ongewenste gevolgen voor de stoominstallatie. (n.l. corrosie, verminderde warmteoverdracht, etc). Beperk de hoeveelheid gassen door een correcte waterbehandeling voor de ketel en correcte positionering van ontluchters in de stoominstallatie.

Koolstofdioxide en zuurstof in het bijzonder kunnen extreme corrosie veroorzaken in het stoom- of condensaatnet en ketels. De daaruit voortvloeiende roestdeeltjes kunnen neerslaan en afzettingen vormen die de stoom en alle processen in contact met stoom kunnen verontreinigen.

4.2 Corrigerende maatregelen

4.2.1 Maatregelen tegen primage en slechte waterbehandeling.

Preventieve maatregelen om het mogelijk risico op overdracht uit de ketel te minimaliseren:

  • Werking - Zachte werking van de ketel is belangrijk. Bij een ketel die werkt onder constante belasting en binnen z'n ontwerpgrenzen moet de hoeveelheid vocht meegesleurd met de stoom minder dan 2% bedragen. Bij snelle en grote belastingsveranderingen kan de druk in de ketel aanzienlijk dalen. Dit resulteert in extreem turbulente condities in de ketel daar de waterinhoud ervan zal herverdampen tot stoom. Erger nog, een lagere druk betekent een toename van het specifiek volume van de stoom. De schuimbellen zijn verhoudingsgewijs groter. Dit kan resulteren in aanzienlijke hoeveelheden water die worden meegesleurd in de stoominstallatie. Naast de potentiële verontreiniging van het proces zal de droogtegraad van de stoom een aanzienlijke invloed uitoefenen op de warmteoverdracht. Een lage temperatuur van het ketelvoedingswater (<80°C) zal het probleem verergeren door het koken te onderdrukken wat zal leiden tot een nog lagere druk. Het zal ook leiden tot een verhoogd gehalte aan zuurstof in het stoom- en condensaatnet. Zijn de werkvoorwaarden zodanig dat grote belastingsschommelingen normaal zijn, is het verstandig om het volgende te overwegen.
    • Aan / uit niveauregeling van de ketel vervangen door een modulerende regeling.
    • De modulerende regeling nog verbeteren door verbinding met een stoomdebietmeter. Zo kan de stoomketel direct reageren op de stoomvraag zonder te moeten wachten op de resulterende daling van het waterniveau.
    • Een tegendrukregelaar zal de drukdaling in de ketel beperken.
    • Een stoomaccumulator.
    • Traag-openende regelingen die de stoominstallatie langzaam in dienst laten nemen.
    • Stoom 'opslag' in stoomketels in stand-by.
    • Ketel sequentie.
  • Chemische behandeling - De regeling voor chemische dosering in de stoomketel moet in overeenstemming zijn met een waterbehandelingsprogramma en "moet beperkt blijven tot het functionele doel, ...........” (zoals beschreven in de FDA regelgeving, Appendix 3).
  • Deconcentratie - de hoeveelheid aan opgeloste zouten (TDS) in de stoomketel moet in overeenstemming zijn met de voorschriften van de waterbehandelaar en tot een niveau worden beperkt waarbij schuimvorming minimaal is. Gebruik een automatische deconcentratiespui om de geleidbaarheid van het water in de ketel optimaal te houden.
  • Testen condensaat - Neem regelmatig stalen van het condensaat en de stoom. Test het staal om na te gaan of het waterbehandelingsprogramma wordt gevolgd. Neem steeds een staal aan de condensaatuitlaat van de waterafscheider net vóór de toepassing. (Figuur 4, blz. 14, staalnamekoeler na een culinaire stoomfilter). Overdracht is afhankelijk van vele factoren. Periodieke testen kunnen niet altijd identificeren of / wanneer er overdracht optreedt.

4.2.2 Maatregelen ter voorkoming van kruisbesmetting.

Kruisbesmetting van de stoominstallatie door andere bronnen kan op elk moment optreden en moet daarom constant worden gecontroleerd. Condensaat contaminatie detectie (CCD) systemen kunnen voorzien worden om de toestand van het condensaat dat teruggevoerd wordt naar het ketelhuis te controleren. Onderstaand schema (Figuur 3) toont een typische opstelling van een CCD systeem, te installeren in de condensaatleiding.

Spirax Sarco
Figuur 3: Detectiesysteem voor condensaatverontreiniging

Het type sensoren gebruikt in het CCD systeem is afhankelijk van de te detecteren vervuiling, n.l. turbiditeit (oliën / vetten), geleidbaarheid (een procesverontreining), pH (zuren).

Stoom die in contact komt met het product moet regelmatig gecontroleerd en geanalyseerd worden. De analyse van de stalen is afhankelijk van het potentiële risico op contaminatie door andere processen / bronnen. (zie Figuur 4, blz. 14).

4.3 Samenvatting industriële stoom

De kwaliteit / zuiverheid van industriële stoom wordt bepaald door volgende factoren:

  • De kwaliteit van het vers water.
  • De hoeveelheid chemicaliën gedoseerd in het systeem en de naleving van het waterbehandelingsprogramma.
  • De correcte werking van de ketel, n.l. belasting, niveauregelingen, deconcentratiespui, werkdruk, etc.
  • Kruisbesmetting door andere processen.

5 Gefilterde stoom

Gefilterde stoom, vaak ook culinaire stoom genoemd, is industriële stoom die een fijne filter in roestvast staal, typisch met 5 micron element, heeft doorstroomd.

Een 5 micron element is ontworpen om 95% van alle partikels groter dan 2 micron te verwijderen. In de USA is dit aanvaard als voldoende voor culinaire stoom.

Voorzie een voorfilter (typisch 100 mesh) om te voorkomen dat het 5 micron element te snel verstopt. Onderstaande figuur vertoont de aanbevolen componenten voor een culinaire stoominstallatie, compleet met staalnamekoeler.

Spirax Sarco
Figuur 4: Typisch gefilterd stoomopstelling

Figuur 5 illustreert de partikel afscheidingsniveaus door verschillende filtertechnieken. Het 5 micron filterniveau aanbevolen voor culinaire stoom staat hierin centraal.

Spirax Sarco
Figuur 5: Filtratiespectrum

5.1 Richtlijnen en regelgeving

5.1.1 UK / Europa

Richtlijn (EG) nr. 852/2004 van het Europees Raad en Parlement van 29 april 2004 betreffende de hygiëne van levensmiddelen (hoofdstuk VII, sectie 5), luidt als volgt: "Stoom direct in contact met levensmiddelen mag geen enkele stof bevatten die een gevaar oplevert voor de gezondheid of die het levensmiddel kan verontreinigen."

Hoewel de bovenstaande verklaring bepaalt dat contaminatie niet is toegestaan, geeft zij geen specifieke aanwijzingen ten aanzien van de aanvaardbare kwaliteit of de zuiverheid van de stoom in direct contact met het proces.

In praktijk verwijzen, in Europa, veel exploitanten naar de Amerikaanse 3-A praktijken voor het produceren van gefilterde (culinaire) stoom. Zie sectie 5.1.2.

5.1.2 USA

"3-A Accepted Practices for a Method of Producing Culinary Steam, Number 609 – 3", is een standaard ontwikkeld in de USA die de 'minimale' sanitaire (hygiënische) voorwaarden vastlegd bij de aanmaak van culinaire stoom.

Deze praktijk bepaalt de eisen in termen van gebruikte materialen, afwerking, de installatie en werking van de ketel met betrekking tot het gebruik van culinaire stoom.

In het hoofdstuk van deze 3-A standaard over de exploitatie van de stoomketel is bepaald dat schuimvorming, primage, overdracht en buitensporig meevoeren van het ketelwater met de stoom moeten voorkomen worden.

Wij verwijzen naar sectie 4.2.1 voor maatregelen om keteloverdracht te voorkomen.

Figuur 6 is een uittreksel uit de 3-A standaard en toont de vereiste systeemcomponenten voor culinaire stoom.

Spirax Sarco
Figuur 6: Uittreksel uit 3-A Standaard voor Culinaire Stoom N° 609-03

5.2 Factoren die de kwaliteit en zuiverheid van gefilterde stoom beïnvloeden.

5.2.1 Waterbehandeling, keteloverdracht en kruisbesmetting.

Het filtratiespectrum voorgesteld in figuur 5 toont duidelijk aan dat een 5 micron element niet in staat is om 'waterige zouten' te verwijderen. Hoewel een culinaire stoomfilter mogelijks een barrière kan vormen is hij niet ontworpen om zwevend water in de stoom (onder vorm van keteloverdracht) te verwijderen. Overdracht van ketelwater met chemische additieven wordt dus niet tegengehouden door het filterelement en zou dus kunnen resulteren in proces- of productverontreiniging.

Een waterafscheider zal helpen om de waterdruppels af te scheiden uit de stoom. De efficiëntie van de waterafscheider zal echter afhangen van de volgende factoren:

  • Stoomsnelheid (afhankelijk van leidingsdiameter, debiet en druk).
  • Type waterafscheider, o.a. cycloon, plaat, etc.
  • Hoeveelheid meegesleurd water / keteloverdracht.

5.3 Corrigerende maatregelen

Bij gebruik van een culinaire filter blijft er een mogelijk risico op contaminatie door overdracht van ketelwater en kruisbesmetting. De hoeveelheid contaminatie die zijn weg vindt langs de filter zal afhangen van de ernst van het probleem. Corrigerende maatregelen voor overdracht van ketelwater en kruisbesmetting worden behandeld in secties 4.2.1, respectievelijk 4.2.2.

6 Zuivere stoom (Clean steam)

Gebruik van zuivere stoom is een methode om de eerder beschreven mogelijke risico's op contaminatie te voorkomen.
Voor de aanmaak van zuivere stoom gebruikt men een afzonderlijke generator met gecontrolleerde kwaliteit van het voedingswater om de stoomkwaliteit en -zuiverheid op het juiste peil te houden. Het ontwerp van het stoomdistributienet, materiaalselectie en een correcte installatie zijn kritische factoren bij het minimaliseren van de degradatie van de stoom, dus voor het verzekeren van een aanvaardbare zuiverheid en kwaliteit aan het gebruikspunt. Figuur 7 illustreert hoe zuivere stoom via een afzonderlijke generator wordt geproduceerd.

Spirax Sarco
Figuur 7: Schematische voorstelling zuivere stoom generator

Clean steam generatoren gebruiken vaak industriële stoom als verwarmingsmedium. Ook hier is de kwaliteit (droogtegraad) van de industriële stoom nog steeds belangrijk voor een goede warmteoverdracht, voor een maximale efficiëntie.

Naast de kwaliteit / zuiverheid van de zuivere stoom die de generator verlaat zijn er nog andere factoren die in overweging moeten worden genomen bij het ontwerp en installatie van een zuiver stoomnet, namelijk:

  • Constructiematerialen: Zuivere stoom is zeer agressief doordat veel elementen verwijderd zijn. Gebruik roestvast staal graad 304, 316 of 316L doorheen het volledige net om corrosie te voorkomen.
  • Afwerking oppervlak: De eis voor een betere afwerking is voornamelijk om de steriliteit in het systeem te handhaven door het verminderen van het risico van de microbiële groei in spleten. Door de hoge temperatuur van de stoom zal de meerderheid van de bacteriën worden uitgeschakeld.
  • Systeem onderwerp: Zoals bij afwerking oppervlak heeft dit betrekking op de microbiële groei. Het zuivere stoomnet moet vrij zijn van spleten en voorzien worden van zelfontwaterende componenten. Inlichtingen kunnen worden ingewonnen bij de 3-A Sanitaire Standaarden.
  • Aansluitingen: Sanitaire klem (vb. Tri-clamp) verbindingen genieten vanwege hun reinigbaarheid de voorkeur. Schroefdraad en butt weld laseinden kunnen ook overwogen worden. Inlichtingen kunnen worden ingewonnen bij de 3-A Sanitaire Standaarden.

6.1 Richtlijnen en regelgeving

De farmaceutische industrie heeft strikte richtlijnen voor de aanmaak en distributie van zuivere en pure stoom. Hoewel deze standaarden niet van toepassing zijn voor de voedingsmiddelen- en drankenindustrie, kunnen ze een leidraad zijn voor de kwaliteit, de zuiverheid en ontwerp van een zuiver stoomnet. Typische normen zijn EN 285 en HTM2031.

Bepaalde procesindustriëen en producenten van levensmiddelen beginnen de voordelen te zien van het gebruik van zuivere stoom om verontreinigingen, die de smaak kunnen beïnvloeden en het eindproduct kunnen contamineren, te minimaliseren.

6.2 Factoren die de kwaliteit en zuiverheid van zuivere stoom beïnvloeden.

Het potentiële risico op verontreiniging door deeltjes, chemicaliën uit de ketel en kruisbesmetting is geëlimineerd door het gebruik van zuivere stoom vanwege:

  • De hoge kwaliteit van het voedingswater.
  • Het verwijderen van chemicaliën voor de waterbehandeling.
  • De productie van stoom in een afzonderlijke generator.

6.3 Maatregelen

Bij gebruik van zuivere stoom wordt geadviseerd om waterafscheiders te gebruiken. Door plotse en overmatige belasting van de generator kunnen waterdruppels nog steeds meegesleurd worden in het stoomnet. Warmteverlies van leidingen zal leiden tot de vorming van condensaat.

7 Pure stoom

Het gebruik van pure stoom is algemeen beperkt tot de farmaceutische sector. Daarom gaan we niet dieper in op dit onderwerp in deze gids. Deze gids behandelt het onderwerp pure stoom niet ten gronde. Wij willen u er alleen attent op maken dat er een vierde niveau in stoomzuiverheid bestaat.

Net zoals bij zuivere stoom wordt pure stoom aangemaakt in een afzonderlijke generator, maar nu ontworpen, gebouwd en geëxploiteerd in overeenstemming met de farmaceutische Good Manufacturing Practices (GMP) en bijhorende voorschriften. De zuiverheid van de geproduceerde stoom is zodanig dat zijn condensaat overeenstemt met de regelgeving voor water voor injectie (WFI). Met andere woorden, het is zuiver genoeg om, zonder enig nadelig effect, te worden geïnjecteerd in het menselijk lichaam.

8 Installatie, exploitatie en onderhoud

Onderstaande tabel vat de verschillende elementen van een industriële / gefilterde stoominstallatie samen. Ze benadrukt enkele van de mogelijke problemen die de stoomkwaliteit en -zuiverheid kunnen beïnvloeden en identificeert de corrigerende maatregelen om deze problemen op te lossen. Vereist het proces een minimaal risico op mogelijke besmetting, dan moet het gebruik van zuivere stoom worden overwogen (zie nr. 7 op figuur 8).

Safe Food Factory
Samenvatting elementen stoominstallatie

De bovenstaande aanbevelingen richten zich op factoren de kwaliteit en zuiverheid van industriële en culinaire stoom beïnvloeden. Vereist het proces een zo'n minimaal mogelijk risico op mogelijke contaminatie dan moet het gebruik van zuivere stoom (Clean Steam) overwogen worden (zie hoofdstuk 6).

Spirax Sarco
Figuur 8: Factoren die de stoomkwaliteit en -zuiverheid beïnvloeden.

Appendix 1 Lijst met toepassingen

Enkele typische toepassingen waar stoom in direct contact is met het process of product.

Toepassing stoom Industrie Direct contact
Autoclaven Voeding
Stoom injectie voor het koken van saus, soep, bereide gerechten, enz.. Voeding
Oververhitte stoom voor het garen / carameliseren van voedsel Voeding
Stoom gebruikt voor het vacuum trekken van potten, blikken, flessen, enz. Voeding
Rijzen van brood door stoominjectie in een rijskamer Voeding
Condensor vleesdampen Voeding
Pop-corn stoomverhitters Voeding
Koken, roken en drogen van vlees Voeding
Schroeien van varkens Voeding
Broeibakken voor pluimen en voorkoken van kippen Voeding
Stoom barrière voor aseptisch vullen Zuivel
Pasteurisatie van melk (UHT) Zuivel
Sterilising in place (SIP) Voeding
Sterilisatie van biervaten Dranken
Directe injectie in brouwketel Brouwerij
Stoombevochtingstunnel voor snoep Voeding
Schillen van groenten Voeding
Stomen pasta Voeding
Pasta extrusie Voeding
Stoom voor de sterilisatie van flessen Dranken
Blancheren van levensmiddelen Voeding
Destilleren (whisky & jenever) Dranken
Koken van schelpdieren Voeding
Paneren van bevroren vis door ontdooien van oppervlak Voeding
Verwerking slachtafval - om bacteriën, salmonella enz. te doden Voeding
Stoom voor het drogen van chips voor frituren Voeding
Multi-effect verdampers voor concentratie aroma's bij de productie van koffie Voeding
Stoomverdampers bij de vervaarding van poeders Voeding
Drogen van melkpoeder Zuivel

Appendix 2 Typische chemicaliën voor waterbehandeling

Chemicaliën Doel
Natrium hexametafosfaat Voorkomt aanslag en slib conditioner
Natrium hydroxide Corrosieremmer
Natrium metabisulfiet Zuurstofbinder
Natrium metasilicaat Slib dispergeermiddel
Natrium fosfaat (mono-, di-, tri-) Voorkomt aanslag en slib conditioner
Natrium polyacrylaat Slib dispergeermiddel
Natrium polymethacrylaat Slib dispergeermiddel
NN-diethylhydroxylamine Condensaat corrosieremmer
Tannine poeder Zuurstofbinder
Gesulfoneerd copolymeer Slib dispergeermiddel
PBTC Slib dispergeermiddel
Methyleen fosforzuur Slib dispergeermiddel
Difosforzuur Slib conditioner
NTA (4Na) Slib dispergeermiddel
Kobalt sulfaat Zuurstofbinder katalysator
Cyclohexylamine Condensaat corrosieremmer
Morfoline Condensaat corrosieremmer
Diethylaminoethanol Condensaat corrosieremmer

Deze chemicaliën worden meestal geleverd onder hun merknaam. Gedetailleerde informatie over de chemische samenstelling is te vinden op de veiligheidsinformatiebladen.

Appendix 3 Beperkingen FDA ketelwater additieven

De volgende informatie komt uit de richtlijn van de Food and Drug Administration (FDA) (USA) in verband met de toegelaten additieven voor het ketelwater en hun beperkingen, voor stoom direct in contact met het proces, ( 21 CFR173.310 ). Additieven voor ketelwater kunnen veilig gebruikt worden bij de aanmaak van stoom die in contact komt met voeding onder volgende voorwaarden:

(a) De hoeveelheid additief is niet meer dan nodig voor het functionele doel (geen overmaat) en de hoeveelheid stoom in aanraking met het levensmiddel is niet meer dan nodig om het gewenste effect in of op het levensmiddel te bekomen.

(b) De verbindingen worden bereid uit de stoffen vermeld in paragraaf (c) en (d) van deze sectie en zijn onderworpen, indien aanwezig, aan de voorgeschreven beperkingen.

(c) Lijst met substanties:

Substanties Beperkingen
Acrylamide-natrium acrylaathars Mag niet meer dan 0,05 gewichtprocent acrylamide monomeer bevatten.
Acrylzuur / 2-acrylamido-2-methyl propaan sulfonzuur copolymeer met een minimum gemiddeld moleculair gewicht van 9900 en een minimum aantal dat een gemiddeld moleculair gewicht van 5700 heeft zoals bepaald in de methode getiteld "Determination of Weight Average and Number Average Molecular Weight of 60 / 40 AA / AMPS" (Oktober 23, 1987), die is opgenomen door verwijzing in overeenstemming met 5 U.S.C. 552(a). Totale concentratie in het ketelvoedingswater mag 20 ppm (actieve) niet overschrijden.
Ammoniumalginaat
Kobaltsulfaat (als katalysator)
1-hydroxyethylideen-1, 1-difosfonzuur (CAS Reg. N°.2809- 21-4) en zijn natrium- en kaliumzouten
Lignosulfonzuur
Monobutyl ethers of polyethyleen- polypropyleen glycol geproduceerd door willekeuige condensatie van een 1:1 gewichtsmengsel van ethyleenoxide en propyleen oxide met butanol Minimaal moleculair gewicht 1500.
Poly(acrylzuur-co-hypofosfiet), natriumzout (CAS Reg. N°. 71050-62-9), geproduceerd van een 4:1 tot 16:1 gewichtsmengsel van acrylzuur en natriumhypofosfiet Totale concentratie in het ketelvoedingswater mag 1,5 ppm (actieve) niet overschrijden. Copolymeer mag niet meer dan 0,5 gewichtsprocenten aan acrylzuur monomeer bevatten (basis droog gewicht).
Polyethyleen glycol Zoals gedefinieerd in Section 172.820.
Polymaleïnezuur [CAS Reg. N°. 26099-09-2], en/ of zijn natriumzouten. [CAS Reg. N°. 30915-61-8 of CAS Reg. N°. 70247-90-4] Totale concentratie in het ketelvoedingswater mag 1 ppm niet overschrijden (berekend als het zuur).
Polyoxypropyleen glycol Minimum moleculair gewicht 1000.
Kaliumcarbonaat
Kaliumtripolyfosfaat
Natriumacetaat
Natriumalginaat
Natriumaluminaat
Natriumcarbonaat
Natrium carboxymethylcellulose Bevat niet minder dan 95 procent natriumcarboxymethylcellulose op basis van droog gewicht, met een maximale substitutie van 0,9 carboxymethylcellulose groepen per anhydroglucose-eenheid, en met een minimale viscositeit van 15 centipoise voor 2 gewichtsprocent waterige oplossing bij 25 ° C, door de voorgeschreven methode in de "Food Chemicals Codex'', 4e druk. (1996), blz. 744-745, die door verwijzing zijn opgenomen in overeenstemming met 5 USC 552 (a) en 1 CFR deel 51.
Natriumglucoheptonaat Minder dan 1 ppm cyanide in het natrium glucoheptonate.
Natriumhexametafosfaat
Natriumhumaat
Natriumhydroxide
Natrium lignosulfonaat
Natrium metabisulfaat
Natriummetasilicaat
Natriumnitraat
Natriumfosfaat (mono-, di-, tri-)
Natriumpolyacrylaat
Natriumpolymethacrylaat
Natriumsilicaat
Natriumsulfaat
Natriumsulfiet (neutraal of alkalisch)
Natriumtripolyfosfaat
Sorbitol anhydride esters: een mengsel bestaande uit sorbitan monostearaat zoals gedefiniëerd in Sectie 172.842; polysorbaat 60 ((polyoxyethyleen (20) sorbitan monostearaat)) zoals gedefiniëerd in Section 172.836; en polysorbaat 20 ((polyoxyethyleen (20) sorbitan monolauraat)), in overeenstemming met de specificaties van de "Food Chemicals Codex", 4th ed. (1996), blz. 306-307, die is opgenomen door verwijzing in overeenstemming met 5 U.S.C. 552(a) en 1 CFR deel 51. Het mengsel wordt gebruikt als middel tegen corrosie in stoomdistributienetten. Elke component in de stoom mag 15 ppm niet overschrijden.
Tannine (waaronder quebracho extract)
Tetranatrium EDTA
Tetranatrium pyrofosfaat

(d) Substanties die alleen of in combinatie gebruikt worden met substanties uit paragraaf (c) van deze Sectie.

Substanties Beperkingen
Cyclohexylamine Niet meer dan 10 ppm in stoom, en gebruik van dergelijke stoom in contact met melk en zuivelproducten is niet toegestaan.
Diethylaminoethanol Niet meer dan 15 ppm in stoom, en gebruik van dergelijke stoom in contact met melk en zuivelproducten is niet toegestaan.
Hydrazine Nul in stoom.
Morfoline Niet meer dan 10 ppm in stoom, en gebruik van dergelijke stoom in contact met melk en zuivelproducten is niet toegestaan.
Octadecylamine Niet meer dan 3 ppm in stoom, en gebruik van dergelijke stoom in contact met melk en zuivelproducten is niet toegestaan.

(e) Opdat het additief veilig zou gebruikt worden moet het etiket, naast andere bij wet vastgelegde informatie, het volgende vermelden:

  • De algemene of chemische naam van additieven.
  • Voldoende gebruiksaanwijzigingen voor naleving van de bepalingen in deze Sectie.

Featured company: Spirax Sarco

Featured expert: Peter De Cneudt

Tags
  • Stoom
  • Hygiënenormen