Gıda üretiminde yar alan makinelerin yapımında kullanılan malzemeler belli koşulları yerine getirmelidir. Ürünle temas eden malzemeler hem ürüne hem de deterjan ve dezenfektanlara karşı kullanılma amacına uygun şartlar altında inert olmalıdır (etkisiz, reaksiyon vermeyen). Ayrıca çürümeye karşı dirençli, zehirsiz, mekanik olarak dayanıklı olmalıdır ve yüzeylerinin uç noktaları kullanım amaçlarına uygun koşullar altında kötü yönde etkilenmemelidir. Ürünle temas etmeyen yüzeyler mekanik olarak dayanıklı, pürüzsüz ve kolayca temizlenebilir olmalıdır. Gıda sanayii için malzeme ve ürün açısından yeni gelişmelerin bilincinde olmak ve gerektiğinde bu malzemeleri temin eden kişilerle fikir alışverişinde bulunmak çok önemlidir.
5.1 Zehirsizlik
5.2 Paslanmaz çelik
5.3 Polimer malzemeler
5.4 Elastomerler (Sentetik kauçuk benzeri maddeler)
5.5 Yapıştırıcılar
5.6 Kaydırıcılar
5.7 Isı yalıtım malzemeleri
5.8 Sinyal taşıyıcı sıvılar
5.1 Zehirsizlik
Gıdalardaki toksik maddelerin varlığı kabul edilemez boyutlarda olduğunda, tasarımcı ürünle direk temas eden kısımların sadece zehirsiz (toksik olmayan) malzemelerinden yapılıp yapılmadığına dikkat etmek zorundadır. Bu konudaki yasal hükümler göz önünde bulundurulmak zorundadır – çoğu ülkenin bu konuda usul hukuku kanunları ve gıda maddeleriyle temas eden yüzeylerin yapıldığı malzemelerin niteliklerini içeren yönergeleri vardır. Bu çerçevede, yürürlükte ya da askıda olan kanunların belirttiği özelliklere sahip özel malzemelerin kullanılmasına izin verilmektedir (ref. 2).
Paslanmaz çelik gıda sanayinde faaliyet gösteren fabrikalarda kullanılan yapı malzemeleri için en mantıklı tercihtir, fakat kullanım amacına bağlı olarak bazı polimerik malzemeler düşük maliyetli, daha hafif ve kimyasallara karşı daha dayanıklı olmaları bakımından paslanmaz çeliğe göre daha avantajlı olabilir. Bununla birlikte elastomerlerin, kaydırıcıların, yapıştırıcıların ve taşıyıcı sıvıların da zehirsiz olduğundan da emin olunmalıdır.
5.2 Paslanmaz çelik
Genellikle paslanmaz çelikler korozyona (aşınma, paslanma, çürüme) karşı fevkalade dayanıklıdırlar, bu nedenle gıda sanayinde yaygın olarak kullanılırlar. Piyasada çok sayıda paslanmaz çelik türü mevcuttur ve en uygun olanını seçmek prosesin ve temizleyici ve antimikrobiyal kimyasalların koroziv özelliklerine bağlıdır (sadece içeriğindeki kimyasal iyonlara bağlı değil pH ve sıcaklığa da bağlıdır). Bununla birlikte uygun çeliğin seçiminde, çeliğin maruz kalacağı gerilmelerle birlikte çeliğin işlenebilirliği, şekillenebilirliği, kaynaklanabilirliği, sertliği ve fiyatı da etkilidir.
Diyelim ki kuracağımız bir sistem için atmosferik oksidasyona karşı direnci iyi olan bir çeliğe ihtiyacımız var fakat bu sistemi sadece pH'ı 6.5 ila 8 arası, klorür seviyesi düşük (50mg/l ye kadar [ppm]) ve sıcaklığı 25ºC'ye kadar olan solüsyonlar için kullanmak istiyoruz, bu durumda en uygun seçim AISI-304 (ostenitli 18%Cr/10%Ni paslanmaz çelik) ya da onun daha düşük karbonlu çeşidi olan daha kolay kaynak edilebilir AISI-304L'dir (DIN 1.4307; EN X2CrNi18-9).
Eğer klorür ve sıcaklık seviyeleri belirtilen değerlerin yaklaşık olarak iki katını aşmışsa, kullanacağımız malzemenin yüksek klörür konsantrasyonundan kaynaklanabilecek çatlak ve oyuk gibi korozyonlara karşı daha dayanıklı olması gerekir. AISI-304 kalite paslanmaz çeliğe molibden ilave edilmesi (AISI-316 kalite paslanmaz çelik elde edilmesi) çeliğin korozyon direncini artırır ve elde edilen AISI-316 kalite paslanmaz çelik vanalar, pompa kovanları, pervaneler ve miller için tavsiye edilirken daha düşük karbonlu eşdeğeri olan AISI-316L kalite paslanmaz çelik (DIN 1.4435; EN X2CrNiMo18-14-3) daha iyi kaynak edilebilir olduğu için boru sistemleri ve basınç tankları için tavsiye edilir. Alternatif olarak titanyum da kullanılabilir.
Sıcaklık 150ºC' ye ulaştığında, AISI-316 kalite paslanmaz çeliklerin bile yüksek klorür seviyelerine maruz kalan, aşırı gerilmenin olduğu kısımlarında gerilme korozyonuna bağlı çatlaklar oluşabilmektedir. Bu durumda daha pahalı olmalarına rağmen yüksek korozyon dirençlerinden dolayı AISI-410, AISI-409, AISI-329, hatta Incoloy 825 (nikel-demir-krom ile titanyum, bakır ve molibdenin alaşımıdır) (ref. 3) kullanmak gerekebilir.
Gıda sanayinde yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliklerin AISI, DIN ve EN gibi işaretlemeleri Tablo 1'de verilmiştir.
Tablo 1. Gıda sanayinde yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliklerin AISI, DIN ve EN işaretlemeleri
AISI DIN/EN Tipik analizler
C% Cr% Ni% Mo% Ti% N%
304L örneğin: DIN 1.4307 (EN X2CrNi18-9) < 0.03 18 9
316L örneğin: DIN 1.4435 (EN X2CrNiMo18-14-3) < 0.03 18 14 3
410 DIN 1.4006 (EN X12Cr13) < 0.12 13 < 0.75
409 DIN 1.4512 (EN X2CrTi12) < 0.03 11.5 < 0.65
329 DIN 1.4460 (EN X3CrNiMoN27-5-2) < 0.05 27 5.5 1.7 < 0.20
Yapı malzemeleri hakkında ayrı bir EHEDG talimatı hazırlanmaktadır ve bu talimatta dökümlü ve dökümsüz paslanmaz çeliklerin bütün teknik özellikleri mevcuttur. (Bu teknik özellikler dökümsüz çelikler için AISI (ref. 4) ve EN/DIN (ref. 5) 'den ve dökümlü çelikler için ACI (ref. 6) 'den alınmıştır)
5.3 Polimerik materyaller
Polimer malzemelerin seçiminde aşağıda belirtilen kriterler göz önünde bulundurulmalıdır:
• Düzenleyici kanunların öngördüğü koşullara ve tavsiye kararlarına uygunluk (ref. 7, 8)
• Gıda maddeleri ve içeriğindeki malzemelerle olan uyumluluk (yağlara, koruyucu maddelere karşı direnci)
• Kimyasal direnç (temizleyici ve dezenfektanlar)
• Kullanım sıcaklığındaki direnç (en yüksek ve en düşük kullanım sıcaklığı)
• Buhar direnci (CIP / SIP)
• Gerilmenin yol açtığı çatlaklara karşı direnç
• Hidrofob özellik / yüzeyin reaktivitesi
• Temizlenebilirlik, yüzey yapısı ve pürüzsüzlüğün etkisi, kalıntı birikimi
• Absorpsiyon / desorpsiyon
• Ektraksiyon
• Sertlik
• Esneklik
• Soğukta akma direnci
• Aşınma direnci
• Üretim teknolojisi (enjeksiyon kalıp sistemi, eritme-ekstrüzyon, kaynak, çeşitli kaplama teknolojileri)
Hijyenik ekipman tasarımında sıkça kullanılan polimerler:
• Asetal (Homo- ve Ko-Polimer) (POM)
• Floropolimerler (Teflon)
• Etilen-Tetrafluroetilen Kopolimer (ETFE)
• Perfloroalkoksi Reçine (PFA),
• Politetrafloroetilen (PTFE, modifiye PTFE)
• Poliviniliden Florür (PVDF)
• Florlu Etilen Propilen Kopolimerler (FEP)
• Polikarbonat (PC)
• Polietereterketone (PEEK)
• Plieter Sülfon (PESU)
• Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE)
• Poliaril Sülfon (PPSU)
• Polipropilen (PP)
• Polisulfon (PSU)
• Polivinil Klorür, plastikleştiricisiz (PVC)
Politetrafloroetilenin (PTFE) kullanımını düşündüğümüzde, PTFE'nin geçirgen (sızdırgan) ve temizlemesinin zor olabileceği göz önünde bulundurulmalıdır. Fakat belli kalitedeki modifiye PTFE ve PFA gibi tamamen florlu ko-polimerlerin EHEDG temizlenebilirlik gerekliliklerini karşıladığı kanıtlanmıştır.
Polimerik malzemeler – cam, çelik ve emaye gibi diğer yapı malzemelerinde olduğu gibi– kullanım koşullarına dayanarak seçilmelidir.
Bazı polimerler (bilhassa Floropolimerler) metalik yüzeylerin kimyasal direncini ve ilgili diğer yüzey özelliklerini artırmak amacıyla kaplama malzemesi olarak kullanılabilir (50 µm ile 1.2 mm arasında değişen kalınlıklarda). Kaplama için uygulanacak teknolojiler kaplanacak aksamların geometrisine bağlı olup hammadde tedarikçileri ve üreticileriyle opsiyonlar üzerinde tartışılması da tavsiye edilebilir.
Çeşitli polimerlerin sıcaklık ve kimyasal dirençleri hakkında daha fazla bilgi ve detaylar yukarıda belirtilmiştir, lütfen ürüne özgü veri sayfalarına bakın ve parçanın satıcısıyla veya polimer üreticisiyle doğrudan temas kurun.
5.4 Elastomerler
Yukarıdaki kısımda polimerik malzemeler için sıralanan parametreler elastomerler için de geçerlidir. Bitiş kısmında da tanımlama ve izlenilebilirlik sözü edilmesi gereken önemli konulardır. FDA düzenlemeleriyle uyumluluğu 21 CFR 177.2600 mutabakat mevzuatı gibi FCN sertifikalarıyla da pekiştirilebilir.
Gıda sanayinde conta, kapak ve bağlantı kelepçeleri için kullanılabilen elastomer çeşitleri:
• Etilen Propilen Dien Monomer (EPDM) *
• Floroelastomer (FKM)**
• Yüksek Doyumlu Nitril Butil Kauçuk (HNBR)
• Kauçuk (NR)
• Nitril/Butil Kauçuk (NBR)
• Silikon Kauçuk (VMQ)**
• Perfloroelastomer (FFKM)***
* EPDM yağlara karşı dirençli değildir
** 180 °C'ye kadar olan ısıl işlemlere karşı da dirençli değildir
*** 300 °C ve üzerindeki yüksek sıcaklıklardaki ısıl işlemlere karşı da dirençsizdir
Çeşitli elastomerlerin uygunluğu hakkında daha fazla bilgi ve detaylar yukarıda belirtilmiştir, lütfen ürüne özgü veri sayfalarına bakın ve parçanın satıcısıyla veya elastomer üreticisiyle doğrudan temas kurun.
5.5 Yapıştırıcılar
Kullanılan yapıştırıcılar FDA (Amerikan Gıda ve İlaç Kurumu) standartlarına ve contaların kullanılacağı malzemelerin temin edildiği kişilerin tavsiyelerine uygun olmalıdır. Bu, yapıştırıcının (tutkal, zamk vs.) ekipmanın paslanmaz çelikten oluşan kısımlarında korozyona yol açmaması ve planlanan kullanım koşulları altında toksik maddeleri ortama salmaması için gereklidir. Bağlantı noktalarının birbirinden ve bağlı oldukları destek noktalarından kopmaması için bütün bağlantılar sürekli (aralıksız) ve mekanik açıdan sağlam olmalıdır.
5.6 Kaydırıcılar
Ekipman, kaydırıcılar ürünle temas etmeyecek şekilde tasarlanmalıdır. Gıda ile karışma riskinin bulunduğu noktalarda kullanılan kaydırıcılar Gıda Dışı Ürünler Tescil Programı'na uygun olmalıdır (NSF, Non-Food Compounds Registration Program). Bu program, daha önceden gıda onayı veren ABD Tarım Bakanlığı (USDA)'nın FDA 21 CFR mevzuatını da içeren gereksinimlerini karşılar (ref. 9). Kaydırıcıların üretimi ve kullanımı hakkında daha detaylı bilgiler EHEDG 23. belgede mevcuttur (ref. 10).
Bu belgeler yağlama (kaydırıcı) amaçlı kullanılan gres ve yağların (paslanmayı önleyici koruyucu film olarak, tank kapaklarının contalarında gevşetici olarak ve yağlanması gereken kısımların gıda ve gıda bileşenlerine açık olduğu yerlerde makina parçaları için yağlayıcı olarak) hangi maddeleri içerebileceğini belirtmektedir.
5.7 Isı yalıtım malzemeleri
Ekipmanın ısı yalıtımı, yalıtım malzemesi dışardan gelen suyla ıslanmayacak şekilde yapılmalıdır (örneğin; hortumla yıkama, soğuk yüzeylerde yoğuşma). Yalıtım malzemesi klorür içermeyebilir. Su sızmaları paslanmaz çelik yüzeylerde klorür oluşmasına yol açabilir, bu da gerilme korozyonuna bağlı çatlaklara veya oyuk korozyonlarına neden olur. Su sızmaları ayrıca yalıtım performansının düşmesine de neden olabilir.
5.8 Sinyal taşıyıcı sıvılar
Sinyal transferi için kullanılan sıvılar aralarındaki bariyer arızalı olursa proses sıvılarıyla temas edebilir. Bu nedenle bu sıvılar gıda saflığında (gıdaya uygun) olmalıdır.
6. İşlevsel gereksinimler Hijyenik gıda üretiminde kullanılan ekipmanın bakımı beklendiği gibi mikrobiyolojik problemleri engelleyecek şekilde çalışmasını sağlamak için kolayca yapılabilmelidir. Bu yüzden, ekipman kolayca temizlenebilir olmalıdır ve ürünleri kontaminasyona karşı korumalıdır. Aseptik ekipman için, ekipman pastörize edilebilir veya steril edilebilir olmalıdır (uygulamaya bağlı olarak) ve mikroorganizma girişini engellemelidir (bakteri geçirmez olmalıdır). Mikrobiyolojik güvenlik açısından tüm işlevlerin görüntülenmesi ve kontrol edilmesi mümkün olmalıdır.
6.1 Temizlenebilirlik ve dezenfeksiyon
Temizlik çok önemli bir konudur. Temizlemesi zor olan ekipman daha ağır işlemlere ihtiyaç duyacak, daha güçlü kimyasalların kullanılmasını, daha uzun temizleme ve dezenfeksiyon sürelerini gerektirecektir. Bunun sonuçları daha yüksek maliyet, üretim için daha az kullanılabilirlik, daha kısa ekipman ömrü ve daha fazla atık madde olacaktır.
6.2 Mikroorganizma girişini engelleme
Mikroorganizmaların ürünlere girişi engellenmelidir. Halk sağlığı taleplerini karşılamak ve gerekli raf ömrünü sağlamak için ürünlerdeki mikroorganizma sayısının mümkün olduğunca kısıtlanması arzu edilir.
Aseptik işlemler için kullanılması planlanan ekipman mikroorganizmalara karşı ekstra geçirimsiz olmalıdır.
6.3 Mikroorganizma gelişimini engelleme
Uygun koşullar altında mikroorganizmalar çok süratli gelişirler. Sonuç olarak mikroorganizmaların barınabileceği tüm noktalardan (ölü noktalar, boşluklar ve çatlaklar) kaçınılmalıdır.
6.4 Diğer gereksinimlerle uyumluluk
Hijyen açısından mükemmel olan ancak işlevsel görevlerini yerine getiremeyen bir tasarım işe yaramaz kabul edilir; bu yüzden tasarımcı aradaki dengeyi kurmak zorundadır. Bununla birlikte böyle bir çalışma daha yoğun temizleme ve arındırma işlemleriyle telafi edilmelidir ve bunlar kullanıcıların kurulan dengenin (ekipmanın hijyen koşulları ve işlevsel fonksiyonları arasındaki denge) tabiatının farkında olmaları için belgelenmelidir. Ekipmanın temizlenebilirliği, uygun olan yerlerde yerinde temizlemeyle birlikte ispatlanmalıdır.
6.5 Ekipmanın hijyenik tasarımının onaylanması
Tasarım ve üretim esnasında uygulanan hijyenik tasarımındaki teknik bilgi ve deneyime bakılmaksızın, yapılan çalışmanın talepleri karşılayıp karşılamadığını kontrol etmek için tasarımın denetiminin, test edilmesinin ve onaylanmasının çok önemli olduğunu yapılan testlerle ortaya konmuştur. Önemli durumlarda hijyen seviyesini bakım işlemlerinin bir parçası olarak kontrol etmek gerekli olabilir. Tasarımcının ilgili bölgelerin denetim ve/veya onaylama için ulaşılabilir olduğundan emin olması gerekir.
7. Hijyenik dizayn ve yapı 
