Guarnizioni per l’industria alimentare: materiali, lavaggi e continuità operativa
Negli impianti dell’industria alimentare, una guarnizione deve mantenere la tenuta in un contesto nel quale le condizioni operative possono cambiare ripetutamente durante la giornata. Contatto con il prodotto, variazioni di temperatura, detergenti, disinfettanti, acqua, vapore, cicli di lavaggio e periodi di produzione sottopongono il materiale a sollecitazioni differenti.
La scelta non può quindi limitarsi a individuare un elastomero genericamente definito “per alimenti”.
Quando la guarnizione può entrare in contatto con il prodotto, entrano in gioco anche i requisiti applicabili ai materiali e oggetti destinati al contatto con alimenti. Allo stesso tempo, la conformità documentale non garantisce da sola che il componente sia adatto alla temperatura, ai prodotti di lavaggio, alla geometria della sede o alla frequenza dei cicli.
Per Tecnonext, la selezione delle soluzioni di tenuta per il settore alimentare parte proprio da questo insieme di condizioni: processo, utilizzo, compatibilità applicativa, lavaggi e stabilità nel tempo.
La guarnizione nell’impianto alimentare non lavora in una sola condizione
Durante la produzione, una guarnizione può essere a contatto con prodotti contenenti acqua, grassi, oli, zuccheri, sali o altre sostanze caratteristiche del processo.
Terminata la fase produttiva, lo stesso componente può essere sottoposto a condizioni completamente differenti durante il lavaggio.
La temperatura può aumentare, il prodotto viene sostituito da soluzioni detergenti o disinfettanti e la guarnizione può essere interessata da cicli ripetuti di riscaldamento e raffreddamento.
È quindi necessario considerare almeno due ambienti:
la condizione di processo e la condizione di pulizia.
Un materiale compatibile con il prodotto alimentare potrebbe infatti reagire diversamente a un detergente concentrato o alle temperature utilizzate nel ciclo di lavaggio.
La selezione deve essere costruita sulla combinazione più gravosa che il componente incontrerà realmente.
Materiale idoneo al contatto alimentare e materiale adatto all’applicazione non sono sinonimi
Quando una guarnizione è destinata al contatto con alimenti, la verifica dei requisiti normativi è fondamentale.
Nell’Unione Europea, il Regolamento (CE) n. 1935/2004 stabilisce il quadro generale per i materiali e gli oggetti destinati a venire a contatto con gli alimenti. In condizioni normali o prevedibili di impiego, questi materiali non devono trasferire al prodotto componenti in quantità tali da rappresentare un pericolo per la salute, provocare modifiche inaccettabili della composizione o deteriorarne le caratteristiche organolettiche.
Il Regolamento (CE) n. 2023/2006 disciplina inoltre le buone pratiche di fabbricazione dei materiali destinati al contatto alimentare.
Questo quadro normativo deve però essere distinto dalla valutazione tecnica dell’applicazione.
Una mescola può disporre della documentazione necessaria per uno specifico utilizzo alimentare e, allo stesso tempo, non essere la scelta più adatta per una determinata temperatura, per un particolare detergente o per una sede soggetta a forti cicli meccanici.
La domanda da porsi è quindi duplice:
il materiale risponde ai requisiti previsti per il contatto?
e contemporaneamente:
può mantenere le proprie caratteristiche nelle condizioni reali dell’impianto?
Nel settore alimentare la conformità va verificata sul caso specifico
Parlare genericamente di “materiale food grade” può essere fuorviante.
Il quadro europeo sui materiali a contatto con alimenti comprende una normativa generale armonizzata, ma non tutte le famiglie di materiali sono disciplinate da una misura europea specifica. La Commissione Europea chiarisce che, quando non esistono misure UE specifiche, possono trovare applicazione anche disposizioni nazionali.
Questo aspetto è particolarmente importante per gomma ed elastomeri.
Di conseguenza, documentazione, composizione, destinazione d’uso, mercato di riferimento, alimento, temperatura e durata del contatto devono essere verificati rispetto all’applicazione concreta.
Tecnonext indica, per esempio, la possibilità di fornire O-Ring secondo requisiti e certificazioni dedicate al settore alimentare o all’acqua potabile, tra cui MOCA e altri riferimenti specifici.
Non è quindi sufficiente scegliere una famiglia elastomerica e considerarla automaticamente idonea a qualsiasi utilizzo alimentare.
La scelta della mescola parte dal prodotto e dal processo
EPDM, FKM, silicone, NBR e altri elastomeri possono essere utilizzati in differenti contesti industriali, ma il nome della famiglia non basta a determinare l’idoneità di una guarnizione.
La formulazione della mescola, gli additivi, la durezza e le specifiche applicabili possono modificare significativamente il comportamento del componente.
Per questo, nella selezione è necessario conoscere il prodotto con cui la guarnizione entra in contatto e le condizioni previste.
Un processo prevalentemente acquoso presenta esigenze differenti rispetto a un’applicazione in presenza di grassi o oli. Analogamente, una linea che lavora a temperatura moderata può richiedere caratteristiche diverse da un impianto sottoposto a trattamenti termici frequenti.
L’obiettivo non è individuare il materiale più performante in assoluto, ma quello che offre un equilibrio coerente tra compatibilità, temperatura, pulizia, prestazioni meccaniche e durata prevista.
I lavaggi possono essere più gravosi della produzione
Uno degli aspetti più importanti nelle applicazioni alimentari è che la fase più critica per la guarnizione non coincide necessariamente con la produzione.
Durante il lavaggio, il materiale può essere esposto a temperature superiori, variazioni termiche rapide, detergenti alcalini o acidi e prodotti disinfettanti.
Anche la durata e la frequenza del ciclo hanno un ruolo.
Un componente che entra in contatto con una determinata soluzione per pochi minuti una volta al mese non viene sottoposto alla stessa sollecitazione di una guarnizione lavata più volte al giorno.
Per questo la compatibilità chimica deve essere valutata considerando:
prodotto utilizzato, concentrazione, temperatura, tempo di contatto e numero di cicli.
La sola compatibilità nominale con il detergente non descrive necessariamente il comportamento dopo centinaia o migliaia di lavaggi.
CIP e lavaggi frequenti: la ripetizione cambia il problema
Negli impianti dotati di sistemi CIP – Cleaning in Place, il lavaggio viene effettuato senza smontare completamente le apparecchiature.
Questo rende ancora più importante che guarnizioni, sedi e superfici siano compatibili con il processo di pulizia previsto.
EHEDG dedica specifiche linee guida sia alla progettazione igienica dei sistemi CIP sia alle guarnizioni elastomeriche utilizzate negli impianti alimentari. La Guideline 48 sulle guarnizioni elastomeriche considera, tra gli altri aspetti, materiale, compressione, durezza, invecchiamento, temperatura, cicli termici, pressione, mezzi a contatto e possibili modalità di guasto.
Il problema non consiste quindi solamente nel sopportare il singolo lavaggio.
La guarnizione deve conservare caratteristiche sufficientemente stabili dopo la ripetizione del ciclo nel tempo.
Temperatura e cicli termici influenzano la durata
Il passaggio tra produzione, lavaggio e ripartenza può creare variazioni termiche frequenti.
L’elastomero si dilata e si contrae, mentre anche i componenti metallici della sede cambiano dimensionalmente. Se i materiali hanno comportamenti termici differenti, la compressione effettiva della guarnizione può variare durante il ciclo.
Alle temperature più elevate possono inoltre aumentare i fenomeni di invecchiamento e deformazione permanente.
A temperature inferiori alcuni elastomeri possono invece irrigidirsi e ridurre temporaneamente la capacità di adattarsi alle superfici.
EHEDG evidenzia proprio come temperatura, invecchiamento, espansione termica e cicli termici siano elementi rilevanti nella progettazione e nell’analisi delle guarnizioni elastomeriche per applicazioni alimentari.
Per questo motivo non è sufficiente verificare soltanto la temperatura massima indicata per il materiale.
È necessario considerare l’intero ciclo.
Rigonfiamento, restringimento e variazioni di durezza
Il contatto ripetuto con prodotto, detergenti e altri fluidi può modificare progressivamente le caratteristiche di un elastomero.
Tra i fenomeni da valutare rientrano:
rigonfiamento;
restringimento;
aumento o diminuzione della durezza;
perdita di elasticità;
deformazione permanente;
fessurazioni o deterioramento superficiale.
Il rigonfiamento eccessivo può aumentare la pressione all’interno della sede o modificare l’attrito nelle applicazioni dinamiche.
Il restringimento può invece ridurre il contatto con le superfici e creare condizioni favorevoli alla perdita.
Anche una variazione della durezza può cambiare la risposta della guarnizione durante il funzionamento.
L’effetto finale dipende sempre dalla combinazione tra materiale, fluido, temperatura e durata dell’esposizione.
La sede deve essere progettata anche per essere pulita
Nell’industria alimentare la geometria della tenuta non riguarda soltanto la capacità di contenere un fluido.
È importante anche evitare configurazioni che rendano difficile la pulizia o creino spazi nei quali possano accumularsi residui.
EHEDG sottolinea che le guarnizioni a contatto con il prodotto devono essere progettate e utilizzate in modo coerente con le specifiche del materiale; usura, corrosione, degradazione, restringimento e rigonfiamento possono infatti modificare nel tempo l’integrità igienica della tenuta.
La Guideline 48 tratta inoltre il rapporto tra guarnizione e superficie di contatto, considerando aspetti come compressione, riempimento della cava, allineamento e prevenzione delle fessure.
Una mescola corretta installata in una sede non adeguata può quindi continuare a rappresentare un punto critico.
Compressione e deformazione permanente incidono sulla continuità
La guarnizione deve mantenere una pressione di contatto sufficiente durante l’intero ciclo operativo.
Se l’elastomero sviluppa un compression set elevato, può progressivamente perdere la capacità di recuperare la propria forma dopo una compressione prolungata.
In un impianto alimentare questo fenomeno può essere favorito dall’interazione tra tempo, temperatura e cicli ripetuti.
Una guarnizione può quindi apparire ancora integra ma non esercitare più la stessa forza contro le superfici.
Quando la perdita compare soltanto dopo un determinato numero di cicli di produzione e lavaggio, la deformazione permanente è uno dei fattori da considerare insieme a compatibilità chimica, sede e condizioni termiche.
Igiene e continuità operativa sono collegate
Una guarnizione deteriorata non rappresenta soltanto un possibile problema di perdita.
Nei sistemi alimentari, una variazione della geometria o della superficie può rendere anche più complessa la gestione igienica del punto di tenuta.
Per questo manutenzione e sostituzione non dovrebbero basarsi esclusivamente sulla presenza di una perdita evidente.
La stessa EHEDG sottolinea che l’integrità igienica delle guarnizioni può cambiare nel tempo in funzione di usura, degradazione, restringimento e rigonfiamento e richiede quindi un programma di manutenzione coerente con l’esperienza operativa o con prove di qualifica.
Dal punto di vista produttivo, una guarnizione che mantiene prestazioni più stabili permette inoltre di ridurre interventi imprevisti e sostituzioni non programmate.
La continuità operativa dipende quindi anche dalla capacità di conoscere e prevedere il comportamento del componente nel tempo.
Quando una guarnizione viene sostituita troppo spesso
La frequenza di sostituzione può diventare un’informazione tecnica.
Se una guarnizione deve essere cambiata sistematicamente dopo un determinato numero di cicli, non è detto che il problema sia una normale conseguenza dell’utilizzo.
Può essere utile verificare se il deterioramento avviene soprattutto durante la produzione oppure dopo il lavaggio, se il materiale cambia durezza, se aumenta di volume, se perde elasticità o se presenta danni concentrati in determinate zone.
Anche confrontare i tempi di guasto può aiutare.
Se componenti diversi mostrano la stessa criticità dopo intervalli simili, l’analisi dovrebbe concentrarsi sulle condizioni del sistema e non soltanto sulla singola guarnizione.
Questo approccio è coerente con il problem solving applicato più in generale alle perdite: sostituire un componente con uno identico non elimina necessariamente la causa tecnica del problema.
Una guarnizione “più resistente” non è automaticamente una soluzione migliore
Quando una guarnizione dura poco, una delle reazioni più comuni consiste nel cercare un materiale considerato più performante.
Il passaggio a una mescola con maggiore resistenza termica o chimica può essere corretto, ma soltanto se risponde alla reale causa del deterioramento.
Un materiale più costoso può risultare inutile se il problema deriva dalla geometria della sede.
Una mescola più dura può cambiare il comportamento della tenuta senza risolvere un’incompatibilità con il detergente.
Allo stesso modo, un materiale con ottime prestazioni chimiche può non essere la soluzione migliore se la criticità principale riguarda attrito, movimento o deformazione.
Il confronto deve quindi partire dalla modalità di guasto osservata.
Il ruolo della progettazione igienica
Nelle macchine destinate alla produzione alimentare, la guarnizione fa parte di un sistema che deve poter essere pulito in modo efficace.
Le più recenti linee guida EHEDG sui principi di hygienic design ribadiscono che una progettazione non adeguata rende le apparecchiature più difficili da pulire e che progettazione, costruzione e installazione devono essere considerate in funzione della prevenzione della contaminazione.
Per le guarnizioni questo significa valutare contemporaneamente:
materiale, superficie, sede, compressione, possibilità di pulizia e condizioni operative.
Non si tratta quindi di aggiungere un requisito igienico a una guarnizione già selezionata, ma di includere la pulibilità tra i criteri di scelta fin dall’inizio.
O-Ring, guarnizioni a disegno e soluzioni specifiche
Le esigenze di un impianto alimentare possono essere molto differenti a seconda del punto di installazione.
In alcune applicazioni è sufficiente un O-Ring standard correttamente selezionato. In altre, geometrie particolari, spazi disponibili o condizioni di processo possono richiedere una guarnizione sviluppata su disegno.
Tecnonext fornisce per il settore alimentare O-Ring, guarnizioni a disegno, componenti in LSR, articoli tranciati e fustellati e altre famiglie di prodotti selezionate o sviluppate in funzione dell’applicazione.
Le guarnizioni a disegno destinate al settore alimentare vengono valutate considerando materiali, geometrie, finiture, pulizia e durata nel tempo.
Anche in questo caso, la geometria speciale ha senso soltanto quando risponde a una reale esigenza tecnica.
Quali informazioni servono per scegliere una guarnizione alimentare
Una richiesta formulata semplicemente come “serve una guarnizione per alimenti” lascia aperte troppe variabili.
Per selezionare una soluzione è utile conoscere il prodotto o fluido a contatto, le temperature di produzione, eventuali pressioni, il tipo di movimento e la configurazione della sede.
Devono poi essere descritti i cicli di pulizia: detergenti e disinfettanti utilizzati, concentrazioni, temperatura, durata e frequenza.
Infine, devono essere definiti i requisiti documentali richiesti per l’applicazione e per il mercato di destinazione.
Queste informazioni permettono di valutare insieme conformità, compatibilità e durata.
L’approccio Tecnonext alle applicazioni alimentari
Tecnonext supporta aziende dell’industria alimentare, costruttori di macchine e impiantisti nella selezione di guarnizioni e componenti di tenuta destinati a processi nei quali affidabilità, compatibilità e continuità operativa devono essere considerate insieme.
L’analisi parte dalle condizioni reali: prodotto a contatto, materiali richiesti, temperatura, pressione, movimento, geometria della sede, frequenza dei lavaggi, detergenti utilizzati e durata prevista.
Quando necessario vengono inoltre valutati i requisiti documentali applicabili al contatto alimentare.
L’obiettivo non è individuare genericamente una “guarnizione alimentare”, ma selezionare una soluzione coerente con processo produttivo, pulizia, requisiti applicabili e comportamento nel tempo.
Consulta la pagina dedicata: Industria alimentare | Tecnonext
Per una valutazione tecnica o per la selezione di una guarnizione destinata a un impianto alimentare è possibile contattare Tecnonext:
035 059 0010
Via Rudello, 11, 24067 Sarnico BG
FAQ – Guarnizioni per l’industria alimentare
Esiste un unico materiale migliore per le guarnizioni alimentari?
No. Il materiale deve essere selezionato in funzione del prodotto a contatto, temperatura, detergenti, disinfettanti, pressione, movimento e durata prevista. Devono inoltre essere verificati i requisiti applicabili al contatto alimentare.
Una guarnizione conforme al contatto alimentare resiste automaticamente ai lavaggi?
No. La conformità per il contatto alimentare e la compatibilità con le condizioni di lavaggio sono aspetti distinti. Detergente, concentrazione, temperatura, durata e frequenza dei cicli devono essere valutati separatamente.
Perché una guarnizione può deteriorarsi soprattutto durante il CIP?
I cicli CIP possono combinare temperatura, agenti chimici e variazioni termiche ripetute. Queste condizioni possono modificare durezza, volume, elasticità e comportamento nel tempo del materiale.
Cosa bisogna controllare se una guarnizione viene sostituita frequentemente?
È utile verificare la forma del danno, il momento in cui compare, la compatibilità con prodotto e detergenti, temperatura, cicli di lavaggio, compression set, geometria della sede e condizioni delle superfici.
La normativa europea è uguale per tutti i materiali a contatto con alimenti?
Esiste un quadro generale europeo, costituito in particolare dal Regolamento (CE) n. 1935/2004 e dalle GMP del Regolamento (CE) n. 2023/2006. Non tutti i materiali dispongono però di una misura specifica armonizzata a livello UE; in assenza di tali misure possono essere rilevanti anche disposizioni nazionali.
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