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Branche zur Herstellung von Kosmetik und Körperpflegeprodukten: Herausforderungen an die Reinigung, Teil II

Auf einem sehr innovativen Markt, auf dem jedes Jahr ein Viertel aller Kosmetikprodukte neu oder als verbesserte Versionen eingeführt werden, streben Hersteller von Kosmetik und Körperpflegeprodukten danach, angemessene Reinigungs- und Desinfektionsabläufe festzulegen und zu implementieren, besonders aufgrund der Vielzahl an unterschiedlichen Rezepturen an einem Standort.

Parameters influencing cleaning are simply described within the Sinner Circle

Die Optimierung des Reinigungsprozesses ist entscheidend, um Betriebskosten und Stillstände zu reduzieren und die vom Unternehmen festgesetzten Nachhaltigkeitsziele zu erreichen (beispielsweise Reduzierung des Wasser- und Energieverbrauchs und der eingesetzten Chemikalien).

Die Herausforderungen, mit denen sich die Branche gemeinhin konfrontiert sieht, wurden im ersten Artikel dieser zweiteiligen Serie beschrieben. Ziel dieses zweiten Artikels ist eine erste Anleitung zur Optimierung von Reinigungsabläufen – von der Wahl der Chemikalien bis hin zur richtigen Einstellung der vor Ort verfügbaren Geräte –, alles unter Einhaltung der von der Branche festgelegten Anforderungen. 

1. Erste Orientierungshilfe für ein optimiertes Reinigungsverfahren

Jedes Hygieneverfahren an einem Körperpflege-Standort erfordert ein Verständnis des Reinigungsprozesses, um eine zuverlässige und gleichbleibende Reinigungsleistung zu gewährleisten. Das Ziel des Abschnitts 2.1 ist es, eine erste Orientierung über die Parameter zu geben, die einen Einfluss auf das Reinigungsergebnis haben und die während des Reinigungsvorgangs verfolgt werden sollten.

Abschnitt 2.2 gibt einen detaillierteren Überblick über die verschiedenen Reinigungsmethoden sowie einige Hinweise zur Optimierung der Reinigungsverfahren unter Berücksichtigung der möglichen Grenzen der vor Ort verfügbaren Ausrüstung.

2.1 Grundlagen zu Reinigungsparametern – Sinnerscher Kreis

Die die Reinigung beeinflussenden Parameter werden im Sinnerschen Kreis1 einfach beschrieben.

Um auf Anhieb eine richtige Reinigung zu erreichen, müssen die Auswirkungen der vier Parameter einen vollständigen Kreis bilden, dessen Segmente sich gegenseitig ausgleichen; wenn ein Segment weniger effektiv ist, kompensieren die anderen. Nachfolgend einige Überlegungen zu jedem dieser Parameter:

  • Temperatur
    • Generell gilt, dass die Qualität der Reinigungsergebnisse mit einer höheren Temperatur zunimmt. Trends zur Energieeinsparung und Arbeitssicherheit haben zu Anstrengungen geführt, die Reinigungstemperatur zu senken.
    • Niedrigere Reinigungstemperaturen werden auch für einige Produktrückstände wie z. B. Stärke und andere Kohlenhydrate empfohlen.
    • Dies kann durch den Einsatz eines automatischen Reinigungssystems umgangen werden, das die freie Wahl der Reinigungstemperatur ermöglicht.
    • Neue dem Stand der Technik entsprechende Formulierungen von Körperpflegereinigern ermöglichen sogar die Reinigung von kosmetischen Produkten (auch mit hohen Pigmentkonzentrationen) in einem niedrigeren Temperaturbereich  (60–70 Grad Celsius).
  • Zeit
    • Der Bedarf an erhöhten Produktionskapazitäten zwingt die Branche zur Optimierung der Reinigungszyklen. In der Vergangenheit entwickelte Zyklen tendieren zu langen Reinigungszeiten, um die Qualität zu sichern. Diese Reinigungszyklen wurden nie optimiert, um die Produktivität zu erhöhen.
    • Bei Produkten, die TiO2/FeOx enthalten, sind mehrere, kurze Reinigungszyklen zu bevorzugen, um Schattenbildung im Gerät zu vermeiden.
    • Bei der Reinigung während der Kampagne (Reinigung zwischen Chargen desselben Produkts) oder bei der Reinigung zwischen verschiedenen Produkten2 sind unterschiedliche Reinigungszeiten zu erwarten.
  • Chemie
    • Speziell entwickelte Chemikalien werden empfohlen, um Rückstände aus Körperpflegeprodukten zu entfernen. Typische Verschmutzungen erfordern eine hohe Reinigungskraft sowie andere reinigende Wirkstoffe (z. B. Lösungsvermittler, Komplexbildner und viele mehr).
    • Die Verwendung von Standardprodukten aus der Lebensmittel- und Getränkeindustrie wird nicht empfohlen, da diese Reinigungsprodukte für die Reinigung von Rückständen ausgelegt sind, die wesentlich weniger schwer zu reinigende Ablagerungen enthalten, wie im Abschnitt „Spezifische Reinigungsherausforderungen in der Körperpflegeindustrie“ im ersten Artikel dieser Serie erwähnt.
  • Mechanische Reinigung
    • Die mechanische Reinigung wird oft durch die Instrumentierung der Ausrüstung bestimmt. In der Branche gibt es eine Vielzahl von Verfahren, von dedizierten CIP-Anlagen, die für ein bestimmtes Produkt ausgelegt sind, bis hin zu einfachen Behältern ohne jegliche Reinigungsausrüstung, die durch Eintauchen in ihrer Gesamtheit gereinigt werden.
    • Auch bei automatisierten Prozessen zeigt sich in der Praxis, dass immer noch viele manuelle Reinigungsanwendungen zum Einsatz kommen. Diese manuelle Reinigung reicht von Hochdrucklanzen, die zum Waschen verwendet werden, über die Verwendung eines Wasserschlauchs zum Spülen bis hin zur Verwendung von Werkzeugen wie Schwämmen, Bürsten und Mopps innerhalb der Fertigungsausrüstung. All diese verschiedenen Anwendungen haben unterschiedliche mechanische Wirkungsweisen und die Sicherheit des Bedieners sollte bei der Bestimmung des erforderlichen manuellen Reinigungsprozesses berücksichtigt werden.

2.2 Die wichtigsten Reinigungsmethoden: Hinweise für ein optimiertes Vorgehen

  • CIP-Reinigung
    CIP (Clean in Place) in einem Kreislaufsystem ist heute ein Industriestandard. Die CIP-Flüssigkeit wird im Kreislauf über das Objekt geführt, was eine konstante Temperatur, Strömung und chemische Konzentration gewährleistet. Die CIP-Reinigung von Ausrüstung oder Rohrleitungen ist definiert als Reinigung ohne Demontage oder Öffnen der Ausrüstung und mit wenig oder gar keiner Beteiligung des Bedieners. Ein CIP-System kann Reinigungslösungen an verschiedene Objekte liefern.

    Bei der CIP-Reinigung dreht sich alles um Energieübertragung. Innerhalb eines CIP-Programms muss die richtige Energie zur Entfernung von Verschmutzung in der Ausrüstung ermittelt werden.

    Eine Reinigung, bei der optimale Zeit, Temperatur, Durchflussrate und Reinigungsmittelmenge verwendet werden, ist das Ergebnis eines ausgeklügelten CIP-Reinigungszyklus. Die grundlegenden Parameter eines effektiven Reinigungsregimes können mit Laboruntersuchungen im Labormaßstab analysiert werden. Diese Untersuchungen ermitteln, welches Reinigungsmittel bei welcher Temperatur und für wie lange die effektivste Reinigung liefert. Die aus den Laborversuchen gewonnenen Parameter sind in der Regel die Grundlage für die Entwicklung des vollständigen CIP-Zyklus.

    Die Validierung einer effektiven CIP-Reinigung ist leicht zu erreichen, da der Reinigungsprozess jedes Mal identisch ist. Um dies konstant zu halten, sollte eine Änderungsüberwachung sowie eine Wartung für das CIP-System selbst installiert sein.

    Die Wiederverwendung von Spülwasser innerhalb des Reinigungsprozesses ist ebenfalls eine Option, die einen ökologischeren und wirtschaftlicheren Prozess ermöglicht.

    Das Hinzufügen eines CIP-Systems zu bestehenden Anlagen kann mit hohen Investitionen verbunden und schwierig auszuführen sein, was als Nachteil eines solchen Systems angesehen werden kann.
  • Reinigung durch Eintauchen
    Wenn keine CIP-Reinigung möglich ist, besteht die Lösung für schwer zu reinigende Rückstände darin, die Ausrüstung in eine Reinigungslösung einzutauchen und das Rührwerk des Behälters zu verwenden, um mechanische Wirkung in den Reinigungszyklus einzubringen. Der Nachteil dieser Methode ist der erhöhte Verbrauch von Chemikalien, Zeit und Wasser. Daher wird empfohlen, das Wasser und die Reinigungslösung innerhalb des zu reinigenden Objekts rezirkulieren zu lassen, um den Verbrauch von Wasser, Energie und Chemikalien auf ein Minimum zu reduzieren.
  • COP-Reinigung
    Die COP-Reinigung (Clean out of Place) ist bei leicht zu reinigenden Produkten anzutreffen. Bediener verwenden Mittel- oder Hochdruckreiniger, um die Produktionsausrüstung von Hand zu reinigen. Die Nachteile hierbei sind die Tatsache, dass die Reinigungsleistung vom Bediener abhängt, fehlende Temperatur und fehlender Druck bei größerer Ausrüstung und begrenzte Reinigungsmittelmöglichkeiten, um die Arbeitssicherheit zu gewährleisten.

    Die Verwendung einer Teilereinigungsanlage zur Reinigung von Utensilien und kritischen Teilen der Ausrüstung in einer COP-Anwendung ist der manuellen Reinigung vorzuziehen. Das Reinigungsprogramm einer Teilewaschanlage ist unabhängig vom Bediener und flexibel hinsichtlich Zeit, Temperatur, Reinigungsmittelkonzentration und Wasserverbrauch.
  • Manuelle Reinigung
    Die manuelle Reinigung ist sehr einfach einzurichten, bringt aber viele Herausforderungen mit sich. Die Temperatur (max. 45 °C) und die Wahl des Reinigungsmittels (neutraler pH-Bereich) begrenzen die Leistung. Die Reinigung ist zeitaufwendig und arbeitsintensiv. Eine gleichbleibende Reinigung ist aufgrund der Bedienervariabilität und der Überwachungsschwierigkeiten schwer zu erreichen.
  • Zusammenfassung der Reinigungsmethoden
    Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, in der die wichtigsten Vor- und Nachteile der verschiedenen Hygieneverfahren zusammengefasst sind:

Parameter

Manuelle Reinigung

COP/Eintauchanwendung

CIP-Prozess

Temperatur

Umgebung bis 45 °C

Heißwassertemperatur aus dem Hahn könnte zu hoch sein

Umgebung bis 95 °C

Berücksichtigen Sie die benötigte Zeit zum Füllen des Objekts und zum Aufheizen auf die gewünschte Temperatur

Umgebung bis 95 °C

Kein Zeitverlust, da die Lösung bei Gebrauchstemperatur gelagert wird

Verwendete Chemikalien

Manuelle Reinigungsmittel

Bedienersicherheit beachten

Manuelle und CIP-Reinigungsmittel

Reinigungsmittel werden manuell in das System dosiert (Bedienersicherheit beachten)

CIP-Reinigungsmittel

Automatische Dosierung, daher sicherer Prozess

Konzentration

Manuell dosiert

(manche Bediener setzen mehr Reinigungsmittel mit besserer Reinigung gleich)

Manuell dosiert

(manche Bediener setzen mehr Reinigungsmittel mit besserer Reinigung gleich)

Automatisch dosiert

Konzentration kann z. B. über die Leitfähigkeit verfolgt werden (zwecks Validierung)

Zeit

Oft schneller Reinigungsprozess, jedoch komplette Demontage erforderlich

Lange Reinigungszeit wegen vollständiger Befüllung der Anlage und Erreichen der Reinigungstemperatur

Schnelle Reinigung, da nur die für die Reinigung Zeit benötigt wird (kein Aufheizen etc.)

Mechanische Einwirkung

Hoch

Durch Verwendung von Schwämmen, Bürsten, Mopps etc., jedoch bedienerabhängig

Niedrig

Oft kann nur das Rührwerk verwendet werden und eine zusätzliche manuelle Reinigung ist erforderlich

Mittel bis hoch

Bei Verwendung der richtigen CIP-Werkzeuge (sogar durch Druckkontrolle am Sprühgerät steuerbar)

Validierung

Schwer zu erreichen

Manuelle Reinigungsprozesse sollten in regelmäßigen Abständen verifiziert werden

Schwer zu erreichen

Viel manuelle Dokumentation erforderlich, um Reinigungszeiten, Konzentrationen und Temperaturen zu erfassen

Erreichbar

CIP-System dokumentiert automatisch die wichtigsten Reinigungsparameter

Tabelle 1: Übersicht über verschiedene Reinigungsanwendungen und Prozessparameter

Zusammenfassung
Die Kombination aus Chemikalien, Temperatur, Reinigungszeit und mechanischer Einwirkung wirkt sich direkt auf das Reinigungsergebnis aus. Einige dieser Parameter sind durch die vor Ort verfügbare Ausrüstung begrenzt und sie sollten alle während des Reinigungsvorgangs verfolgt werden, um mögliche Ineffizienzen zu identifizieren, die zu hohen Betriebskosten, langen Ausfallzeiten und hohem Wasser- und Energieverbrauch führen können. Diese Ineffizienzen können an Hygienepartner wie Reinigungsmittellieferanten herangetragen werden, die den Hersteller bei der Optimierung der Reinigungsverfahren unterstützen können, von der Wahl der Chemikalien bis zur Umsetzung vor Ort, entsprechend den verfügbaren Reinigungsanwendungen.

Peer-Review
Die Autoren danken unserer Peer-Reviewerin Paola Piantanida für die Prüfung dieses Artikels und für aufschlussreiche Kommentare und hilfreiche Anregungen.


Quellennachweise

1. Zeitschrift Getränkeindustrie 11/2004: Der Sinner'sche Kreis: Basis einer erfolgreichen Reinigung und Desinfektion.
2. American Society for Testing and Materials E3106 „Standard Guide for Science-Based and Risk-Based Cleaning Process Development and Validation“ www.astm.org.


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