Cleanrooms: ook van nut in de voedingsindustrie
Cleanrooms zijn werkruimtes die ontworpen zijn om contaminaties bij het productieproces te beperken. Ze zijn ingeburgerd in de micro-elektronica industrie, de farmacie en de biotechnologie. Daar cleanroom technologie in staat is om microbiële, ‘airborne’ contaminaties te minimaliseren of zelfs te verhinderen, groeit de belangstelling in de voedingsindustrie. Immers, de voedselveiligheid kan er beter door gegarandeerd worden en de houdbaarheid verlengd.
Werking
Essentieel voor een cleanroom is dat de lucht die de cleanroom inkomt gefilterd wordt van stofdeeltjes. De lucht wordt permanent gewisseld en gefilterd door HEPA- (High Efficiency Particulate Air) of ULPA- (Ultra Low Penetration Air) filters. Deze lucht wordt via een laminaire luchtstroming (waarbij de luchtlagen zich parallel ten opzichte van elkaar voortbewegen), meestal verticaal, in de ruimte geblazen. In cleanrooms is de luchtdruk dan ook hoger dan die van de omgeving er rond zodat geen ‘vuile’ lucht naar binnen komt. Meestal wordt een luchtsluis als tussenruimte voorzien. Een HVAC (Heating Ventilating and Air Conditioning) systeem zorgt er doorgaans voor dat de relatieve vochtigheid op een laag niveau blijft.
Cleanroom klassen
Cleanrooms bestaan in allerlei vormen en afmetingen. Ze worden echter in klassen ingedeeld op basis van het aantal deeltjes met een bepaalde maximale omvang per hoeveelheid lucht. De concentratie van deze deeltjes, die tussen 0,1 en 5 micrometer groot zijn, wordt gemeten met een deeltjesteller. Er zijn twee classificatiesystemen: de US FED STD 209E en de ISO 14644-1 cleanroom standaarden (Tabel 1). Omwille van het energieverbruik en het werkcomfort functioneren grotere ruimtes zelden volledig in de strengste klassen. Vaak worden er binnen dergelijke ruimten wel kleinere zones voorzien die binnen lagere (en dus strengere) klassen vallen. Bijvoorbeeld een grote ISO7 ruimte met daarin een aantal ISO5 zones.
Tabel 1. De US FED STD 209E en de ISO 14644-1 cleanroom classificaties laten zich enigszins vergelijken, hoewel de standaard manier van testen kan verschillen. Bron: Health2work.
Aandachtspunten voor een optimaal resultaat in de praktijk
Belangrijk voor het goed functioneren van een cleanroom is het verkrijgen van een zo egaal mogelijke laminaire luchtstroom. Door de aanwezigheid van werktafels, machines, procesapparatuur, etc. wordt deze ideale situatie in de praktijk veelal niet bereikt (Figuur 1). Optimaliseren vraagt:
- Het zoveel mogelijk vermijden van recirculerende luchtstromingen
- Het zoveel mogelijk vermijden van stagnerende luchtzones
Figuur 1. Luchtstromingen in een cleanroom waar zich een duidelijke turbulente recirculatie ter hoogte van de werktafel (rechts op de figuur) voordoet. Bron: Rouaud and Havet (2005)
Bij een cleanroom die effectief in gebruik is vormen de werkende toestellen, procesapparatuur en de werknemers de voornaamste contaminatiebronnen. Zij kunnen het aantal stofdeeltjes in de lucht zodanig in de lucht jagen dat de gewenste cleanroom normen niet langer behaald worden (Figuur 2).
Figuur 2. Voorbeeld van een cleanroom, ontworpen om te functioneren volgens klasse 10.000, die tijdens het voedingsproductieproces niet beantwoordt aan de corresponderende normen en zelfs ‘zakt’ tot een klasse 100.000. Bron: Havet and Hennequin (1999)
Oplossingen
Vaak wordt gesteld dat het verhogen van de ventilatiesnelheid door zijn effect op de luchtverversingsgraad de oplossing is om contaminaties te reduceren. Dat is echter niet altijd het geval. Verhoogde ventilatiesnelheden kunnen voor sterkere recirculerende luchtstromingen zorgen. Wanneer deze zich in de buurt van een contaminatiebron voordoen, kunnen er stofdeeltjes weggestuwd worden van de afzuigsystemen. Bovendien betekent het verhogen van de ventilatiesnelheid een extra kost.
Een optimaal resultaat kan bereikt worden door:
- De positie van de contaminatiebronnen goed te kiezen uit de buurt van recirculerende luchtstromingen
- Specifieke afzuigsystemen te plaatsen nabij belangrijke contaminatiebronnen
- Bepaalde machines of handelingen onder te brengen in ‘laminar flow’ eenheden die functioneren aan strengere cleanroom normen
- Werknemers te voorzien van aangepaste kledij
- Speciaal ontworpen gereedschap en meubels te gebruiken
Welke productieprocesstappen onder cleanroom omstandigheden uitvoeren?
Recent stelden Silveira et al. in een experiment met vers versneden fruit vast dat enkel het verpakken in een cleanroom ruimte geen meerwaarde bood naar microbiële houdbaarheid of kwaliteitsbehoud toe. Dit toont aan dat cleanroom techologie pas een positief effect zal hebben op de houdbaarheid wanneer het toegepast wordt op elk punt in het voedselproductieproces dat gevoelig is voor airborne contaminaties.
Nuttige links
Bronnen
- Havet M. and Hennequin F. 1999. Experimental characterization of the ambience in a food-processing clean room. Journal of Food Engineering, 39, 329-335.
- Rouaud O. and Havet M. 2005. Numerical investigation on the efficiency of transient contaminant removal from a food processing clean room using ventilation effectiveness concepts. Journal of Food Engineering, 68, 163-174.
- Silveira A.C., Aguayo E. and Artés F. 2010. Emerging sanitizers and clean room packaging for improving the microbial quality of fresh-cut ‘Galia’ melon. Food Control, 21, 863-871.
- Wikipedia
- Health2work
