Bier ist nach Was­ser und Tee das dritt­be­lieb­tes­te Getränk der Welt. Mil­lio­nen Liter wer­den jedes Jahr davon gebraut. Von der Maisch­pfan­ne über den Brau­kes­sel und Küh­ler bis zum Spei­cher­tank wer­den über­all Dich­tun­gen benö­tigt. Ob ein­fa­che O‑Ringe, kom­ple­xe Form­tei­le oder Form­dich­tun­gen – die Pro­duk­te von Trel­le­borg Sealing Solu­ti­ons gewähr­leis­ten, dass das Bier auf siche­re und hygie­ni­sche Wei­se in Fla­schen, Dosen oder Fäs­ser gelangt. Hier­bei nutzt der Dich­tungs­spe­zia­list die Fini­te-Ele­men­te-Ana­ly­se (FEA), um das Ver­hal­ten von Form­tei­len unter Ein­bau- und Anwen­dungs­be­din­gun­gen zu simu­lie­ren. So lässt sich bereits vor der Pro­to­ty­pen­fer­ti­gung die Funk­ti­on der Dich­tung ver­bes­sern.

Abfüll­an­la­gen müs­sen per­fekt kon­stru­iert und sehr gut abge­dich­tet sein. Kei­ne leich­te Auf­ga­be, wenn man bedenkt, dass Braue­rei­en an einer ein­zi­gen Abfüll- und Ver­pa­ckungs­li­nie bis zu 100.000 Behäl­ter pro Stun­de befül­len kön­nen. Das ent­spricht 2.000 Behäl­tern pro Minu­te. Ent­schei­dend für ein siche­res Abfül­len ist ein hygie­ni­sches Design der Anla­ge.

In den meis­ten Fäl­len wer­den Dich­tun­gen spe­zi­ell für Anwen­dun­gen in der Lebens­mit­tel- und Geträn­ke­ver­ar­bei­tung kon­zi­piert“, sagt Mar­tin Krü­ger, Area Sales Mana­ger Indus­tri­al bei Trel­le­borg Sealing Solu­ti­ons Ger­ma­ny in Stutt­gart. „Hier gilt es, Toträu­me in und unter einer Dich­tung oder in deren Umge­bung zu ver­mei­den, weil dort die Gefahr besteht, dass sich Bak­te­ri­en oder Mikro­or­ga­nis­men ansam­meln und buch­stäb­lich ein Eigen­le­ben ent­wi­ckeln.“ Dies kann zu Ver­un­rei­ni­gun­gen durch Kei­me und Schim­mel füh­ren, die unter Umstän­den eine so genann­te Spon­ta­n­in­fek­ti­on in einem Getränk aus­lö­sen, wodurch es unge­nieß­bar wird. Pro­duk­ti­ons­aus­fäl­le sind die Fol­ge.

Mit Hil­fe der Fini­te-Ele­men­te-Ana­ly­se (FEA) wird simu­liert, wo sich Flüs­sig­kei­ten sam­meln und wie dies ver­mie­den wer­den kann. In einer Abfüll­an­la­ge las­sen sich durch die Besei­ti­gung von Toträu­men die Fäl­le von Spon­ta­n­in­fek­ti­on in Geträn­ken redu­zie­ren und die Zahl der Rei­ni­gungs­zy­klen ver­rin­gern. Dies wie­der­um ent­las­tet die Dich­tun­gen und ver­län­gert so ihre Lebens­dau­er.

Ein wach­sen­der Trend in der Geträn­ke­indus­trie ist der Genuss von Craft Beer. Auch hier kommt bei der Kon­struk­ti­on der Dich­tun­gen die Fini­te-Ele­men­te-Ana­ly­se zur Anwen­dung. Rund 17.700 oder 94 Pro­zent aller Braue­rei­en welt­weit las­sen sich der Kate­go­rie Craft-Beer-Her­stel­ler zuord­nen. Oft han­delt es sich um Mikro­braue­rei­en, die beson­ders kom­pak­te Brau- und Abfüll­an­la­gen benö­ti­gen. Die Dich­tungs­lö­sun­gen müs­sen an die knapp bemes­se­nen Ein­bau­räu­me ange­passt wer­den. Mit FEA lässt sich das Ver­hal­ten von Dich­tun­gen unter so restrik­ti­ven Instal­la­ti­ons- und Anwen­dungs­be­din­gun­gen simu­lie­ren. FEA ermög­licht zudem Funk­ti­ons­ver­bes­se­run­gen von Dich­tun­gen noch vor der Ein­füh­rung eines Pro­to­typs.

In einem frü­hen Sta­di­um kann man prü­fen, ob Form­tei­le und Dich­tun­gen die Leis­tungs­er­war­tun­gen erfül­len“, sagt Mar­tin Krü­ger. „Das erspart zeit­rau­ben­de Ver­su­che und Test­pha­sen. Hin­zu kommt, dass Dich­tungs­kom­po­nen­ten ein­zeln in Brau- und Abfüll­an­la­gen inte­griert und an den Flüs­sig­keits­durch­satz, die jewei­li­ge Geo­me­trie oder die Kos­ten­er­war­tun­gen ange­passt wer­den kön­nen.“

Ein wei­te­rer Trend ist die stei­gen­de Nach­fra­ge nach Bier­misch­ge­trän­ken. Zuneh­mend wer­den dafür ein­ge­bau­te Misch­sys­te­me ver­wen­det, bei denen die flüs­si­gen Bestand­tei­le direkt in der Rohr­lei­tung gemischt und als homo­ge­nes End­pro­dukt abge­füllt wer­den. Dich­tungs­lö­sun­gen für sol­che Pro­zess­li­ni­en müs­sen gegen ver­schie­de­ne, im Bier vor­kom­men­de Bak­te­ri­en und Hefe­kul­tu­ren sowie gegen Säu­ren in Limo­na­den und Frucht­säf­ten resis­tent sein. Unter sol­chen Bedin­gun­gen ist es äußerst schwie­rig, die Dich­tungs­kom­pa­ti­bi­li­tät zu gewähr­leis­ten.

Erreicht wer­den kann dies zum Bei­spiel durch die Ver­wen­dung von Dich­tun­gen aus einem Per­fluo­re­las­to­mer (FFKM) wie Iso­last von Trel­le­borg. Mit einem Ter­po­ly­mer aus Mono­me­ren, in dem alle Was­ser­stoff­ato­me durch Flu­or ersetzt wer­den, erhöht sich die che­mi­sche Bestän­dig­keit des Werk­stoffs durch den Man­gel an Was­ser­stoff. Die ver­netz­ten Mole­kül­ket­ten kom­bi­nie­ren die Elas­ti­zi­tät und Dicht­kraft eines Elas­to­mers mit der che­mi­schen Bestän­dig­keit und ther­mi­schen Sta­bi­li­tät von Poly­te­tra­flu­or­ethy­len (PTFE).

Wich­tig ist auch die uni­ver­sel­le Kom­pa­ti­bi­li­tät von FFKM, da Braue­rei­en zuneh­mend kür­ze­re Pro­duk­ti­ons­läu­fe wäh­len. Craft Beer und Bier­misch­ge­trän­ke wer­den meist in klei­ne­ren Men­gen pro­du­ziert. Da aber ein und die­sel­be Abfüll­an­la­ge ver­schie­de­ne Arten von Bie­ren und Misch­ge­trän­ken abfüllt, brau­chen Pro­zess­sys­te­me ein höhe­res Maß an Fle­xi­bi­li­tät. Aus die­sem Grund müs­sen Dich­tun­gen gegen ver­schie­de­ne Bestand­tei­le von Bie­ren und Bier­misch­ge­trän­ken resis­tent sein.

Dar­über hin­aus ist vor jedem neu­en Pro­duk­ti­ons­lauf eine gründ­li­che Rei­ni­gung und Ste­ri­li­sa­ti­on der Anla­ge erfor­der­lich. Aller­dings kann häu­fi­ges Rei­ni­gen mit aggres­si­ven Mit­teln eine Stan­dard­dich­tung schnell zer­stö­ren. Eine wirk­sa­me und lang­an­hal­ten­de che­mi­sche Bestän­dig­keit ist nicht zuletzt auch von gro­ßer Bedeu­tung, wenn es dar­um geht, die Über­tra­gung von Geschmacks- oder Aro­ma­stof­fen von einem Getränk zum ande­ren zu ver­mei­den.