Welche Gase entstehen in der Lebensmittelindustrie?

In der Lebensmittelindustrie entstehen vor allem Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Kohlendioxid sowie verschiedene organische Verbindungen wie Aldehyde und Amine. Diese Gase sind Nebenprodukte von Kühlprozessen, Fermentation, Reinigungsvorgängen und der Verarbeitung tierischer oder pflanzlicher Rohstoffe. Welche Mengen und Kombinationen davon auftreten, hängt stark vom jeweiligen Produktionszweig ab. Die folgenden Abschnitte beleuchten die häufigsten Gasarten, ihre Ursachen und die Risiken, die sie für Elektronik und Produktionssicherheit mit sich bringen.

Welche Gase entstehen bei der Lebensmittelverarbeitung am häufigsten?

Die häufigsten Gase in der Lebensmittelverarbeitung sind Ammoniak, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid, Kohlendioxid, Stickoxide sowie flüchtige organische Verbindungen wie Essigsäure, Aldehyde und Amine. Diese Substanzen entstehen durch biologische Abbauprozesse, thermische Behandlung, Reinigungsmittel und Kältemittelsysteme und können selbst in geringen Konzentrationen erhebliche Schäden verursachen.

Die Lebensmittelverarbeitung umfasst eine außerordentlich breite Palette an Prozessen, vom Schlachthof über die Molkerei bis zur Getränkeabfüllung. Entsprechend vielfältig ist das Spektrum der freigesetzten Gase. Besonders in Betrieben, die tierische Produkte verarbeiten, entstehen stickstoffhaltige Verbindungen wie Ammoniak und Amine durch den Abbau von Proteinen. In der Obst- und Gemüseverarbeitung dominieren organische Säuren und Kohlendioxid. Reinigungsprozesse mit chlorhaltigen Mitteln können Chlorgas oder Chloramine freisetzen, während Desinfektionsvorgänge mit Ozon oder Peressigsäure ebenfalls reaktive Gase in die Raumluft einbringen.

Hinzu kommen Kältemittel: In vielen Lebensmittelbetrieben werden großtechnische Kühlanlagen mit Ammoniak betrieben, was das Risiko von Leckagen erhöht. Selbst kleine undichte Stellen können über die Zeit zu einer messbaren Belastung der Umgebungsluft führen, die weit über dem sicheren Grenzwert für elektronische Steuerungssysteme liegt.

Warum ist Ammoniak in der Lebensmittelindustrie besonders verbreitet?

Ammoniak ist in der Lebensmittelindustrie so verbreitet, weil es als Kältemittel in großtechnischen Kühlanlagen eingesetzt wird und gleichzeitig als biologisches Abbauprodukt bei der Verarbeitung von Fleisch, Fisch, Milch und anderen proteinhaltigen Lebensmitteln entsteht. Damit ist Ammoniak in der Lebensmittelproduktion sowohl eine technische als auch eine prozessbedingte Quelle der Luftbelastung.

Als Kältemittel bietet Ammoniak hervorragende thermodynamische Eigenschaften und ist im Vergleich zu synthetischen Kältemitteln umweltfreundlicher. Deshalb setzen große Kühlhäuser, Molkereien, Brauereien und Fleischverarbeitungsbetriebe seit Jahrzehnten auf Ammoniak-Kälteanlagen. Das Problem: Ammoniak ist bereits in sehr geringen Konzentrationen korrosiv gegenüber Kupfer, Zink und anderen Metallen, die in elektronischen Bauteilen und Leiterplatten verwendet werden.

Gleichzeitig entsteht Ammoniak durch den natürlichen Abbau von Aminosäuren in Fleisch, Fisch und Milchprodukten. Schlachthöfe, Fischverarbeitungsanlagen und Käsereien weisen daher häufig erhöhte Ammoniakwerte in der Raumluft auf, auch ohne Leckagen in der Kältetechnik. Die Kombination beider Quellen macht Ammoniak zur dominierenden Schadgasbelastung in der Lebensmittelindustrie.

Welche Gase entstehen speziell bei Gärungs- und Fermentationsprozessen?

Bei Gärungs- und Fermentationsprozessen entstehen vor allem Kohlendioxid, Ethanol, Essigsäure, Schwefelwasserstoff, Schwefeldioxid sowie verschiedene Ester und Aldehyde. Die genaue Zusammensetzung hängt vom Substrat, den eingesetzten Mikroorganismen und den Prozessparametern ab.

In Brauereien, Weinkellereien, Bäckereien und der Produktion fermentierter Lebensmittel wie Joghurt, Käse oder Sauerkraut laufen komplexe mikrobiologische Prozesse ab. Hefen produzieren bei der alkoholischen Gärung große Mengen Kohlendioxid, das sich in schlecht belüfteten Bereichen gefährlich ansammeln kann. Schwefelverbindungen wie Schwefelwasserstoff entstehen, wenn Hefen unter Stressbedingungen arbeiten oder schwefelhaltige Aminosäuren abgebaut werden.

Besonders in der Weinproduktion wird Schwefeldioxid gezielt als Konservierungsmittel eingesetzt, was die Luftbelastung in Kellereien zusätzlich erhöht. Essigsäure entsteht bei der Essiggärung, aber auch als unerwünschtes Nebenprodukt in anderen Fermentationsprozessen. Diese organischen Säuren sind nicht nur geruchsintensiv, sondern greifen über die Zeit auch metallische Oberflächen an.

Welche Schäden richten diese Gase an Elektronik und Steuerungsanlagen an?

Gase wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid verursachen an elektronischen Steuerungsanlagen Kontaktkorrosion, Leiterbahnschäden und Kurzschlüsse. Schon geringe Konzentrationen im unteren ppb-Bereich können über Wochen und Monate hinweg zu Ausfällen führen, die sich als intermittierende Fehler oder plötzliche Totalausfälle äußern.

Schwefelhaltige Verbindungen greifen Silber- und Kupferoberflächen besonders aggressiv an. Auf Leiterplatten entstehen dabei Sulfidschichten, die den elektrischen Widerstand erhöhen oder Verbindungen vollständig unterbrechen. Ammoniak reagiert mit Kupfer zu komplexen Verbindungen und beschleunigt die Korrosion an Steckverbindern und Lötstellen. Chlorverbindungen aus Reinigungsprozessen sind ebenfalls hochgradig korrosiv und können selbst bei kurzzeitiger Exposition dauerhafte Schäden hinterlassen.

Besonders kritisch ist, dass die Korrosion oft unsichtbar beginnt. Steuerungsanlagen, Frequenzumrichter, Schaltschränke und Sensoren zeigen zunächst keine offensichtlichen Schäden, bis ein Ausfall eintritt. Anlagenhersteller gewähren häufig keine Garantie für Elektronik, die einer Luftbelastung über dem internationalen Standard G1 gemäß der Norm ISA-71.04-2013 ausgesetzt war. In der Lebensmittelindustrie werden diese Grenzwerte in vielen Produktionsbereichen regelmäßig überschritten.

Die wirtschaftlichen Folgen sind erheblich: Ungeplante Produktionsstopps, aufwendige Reparaturen und der vorzeitige Austausch teurer Steuerungskomponenten summieren sich schnell zu fünfstelligen Beträgen pro Ereignis.

Wie lässt sich die Gasbelastung in einer Lebensmittelfabrik messen?

Die Gasbelastung in einer Lebensmittelfabrik lässt sich mit Korrosions-Klassifikations-Coupons, kontinuierlichen Messgeräten oder durch Luftprobenanalysen im Labor messen. Welches Verfahren geeignet ist, hängt davon ab, ob eine Momentaufnahme oder eine Langzeitüberwachung benötigt wird.

Korrosions-Klassifikations-Coupons (CCC)

Korrosions-Klassifikations-Coupons sind eine kostengünstige und einfach anzuwendende Methode. Dabei werden standardisierte Metallproben aus Kupfer und Silber für einen definierten Zeitraum an kritischen Stellen im Betrieb exponiert. Anschließend wird der Korrosionsfilm analysiert und die Korrosivitätsklasse nach ISA-71.04 bestimmt. Das Ergebnis zeigt, ob das Niveau für elektronische Anlagen unbedenklich ist oder ob Handlungsbedarf besteht.

Kontinuierliche Überwachungssysteme

Für eine laufende Überwachung eignen sich Geräte wie der OnGuard 4000, der den Korrosionsfilmaufbau in Echtzeit erfasst und Alarme auslöst, wenn kritische Schwellenwerte überschritten werden. Solche Systeme sind besonders sinnvoll in Bereichen mit stark schwankenden Gaskonzentrationen, etwa in der Nähe von Fermentationstanks oder Kälteanlagen.

Ergänzend dazu können Luftproben entnommen und im Labor auf spezifische Schadgase analysiert werden. Diese Methode liefert genaue Informationen über die chemische Zusammensetzung der Luftbelastung und bildet die Grundlage für die Auswahl der richtigen Filtertechnik.

Welche Filtertechnik eignet sich zur Gasentfernung in der Lebensmittelproduktion?

Zur Gasentfernung in der Lebensmittelproduktion eignet sich vor allem die chemisorptive Filtration, bei der Schadgase nicht nur physisch gebunden, sondern chemisch neutralisiert werden. Im Gegensatz zur einfachen Aktivkohlefilterung bietet die chemisorptive Filtration eine deutlich höhere Wirksamkeit gegenüber reaktiven Gasen wie Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid.

Bei der chemisorptiven Luftfilterung reagieren die Schadgase mit einem speziell imprägnierten Filtermedium. Die entstehenden Verbindungen sind stabil und werden dauerhaft im Filter gebunden. Dieses Prinzip ermöglicht eine sehr hohe Abscheideeffizienz, auch bei wechselnden Gaskonzentrationen, wie sie in der Lebensmittelproduktion typisch sind.

Je nach Anforderung kommen unterschiedliche Systemtypen zum Einsatz: Umluftanlagen reinigen die Raumluft im Kreislauf und sind besonders geeignet, wenn keine externe Zuluft verfügbar ist. Zuluftanlagen mit chemisorptiven Filterstufen schützen Schaltschränke und Steuerungsräume durch leichten Überdruck vor dem Eindringen korrosiver Gase. Für Bereiche mit sehr hohen Gaskonzentrationen, etwa in der unmittelbaren Nähe von Fermentationsanlagen oder Kältemaschinen, sind Tiefbettfilter die bevorzugte Lösung, da sie große Gasmengen effizient aufnehmen können.

Wie wir bei Dolge Systemtechnik Lebensmittelbetriebe schützen

Wir bei Dolge Systemtechnik sind seit 1987 auf den Schutz von Elektronik und Steuerungsanlagen vor gasförmigen Schadstoffen spezialisiert und kennen die besonderen Herausforderungen der Lebensmittelindustrie aus zahlreichen Projekten. Als Master Distributor von Purafil für Nordeuropa bieten wir bewährte Systemlösungen, die speziell für korrosive Umgebungen entwickelt wurden.

Unser Leistungsangebot für Lebensmittelbetriebe umfasst:

• Kostenlose Erstberatung vor Ort: Wir analysieren Ihre spezifische Gassituation und identifizieren gefährdete Bereiche.
• Korrosionsmessung mit CCC-Coupons: Schnelle und kostengünstige Bestimmung der Korrosivitätsklasse nach ISA-71.04 an Ihren kritischen Standorten.
• Kontinuierliche Überwachung: Installation von Messsystemen wie dem OnGuard 4000 für eine laufende Korrosivitätskontrolle in Schaltschränken und Steuerungsräumen.
• Chemisorptive Filtersysteme: Maßgeschneiderte Lösungen mit Purafil-Technologie, von kompakten Umluftanlagen bis hin zu Tiefbettfiltern für hohe Gaskonzentrationen.
• Filtermedienanalyse: Unser eigenes chemisches Labor überprüft eingesetzte Filtermedien und stellt sicher, dass die Filterwirkung dauerhaft erhalten bleibt.

Ungeplante Produktionsausfälle durch Korrosionsschäden an der Steuerungselektronik lassen sich mit der richtigen Filtertechnik zuverlässig verhindern. Sprechen Sie uns an, wir beraten Sie kostenlos und unverbindlich zu Ihrer individuellen Situation in der Lebensmittelproduktion.