Guide: Så används vakuumteknik i processindustrin

Vad har mjölkpulver, öl och medicin gemensamt?  

De är alla exempel på medier som kan hanteras genom vakuumapplikationer – från tappning och indunstning till sterila processer. 

Vakuum är en central teknik inom processindustrin, eftersom det gör det möjligt att styra tryckförhållandena så att man kan transportera och behandla vätskor skonsamt, sänka kokpunkten och förlänga livsmedels hållbarhet genom syrefri förpackning. 

Vi börjar med fysiken bakom vakuum och fördjupar oss i de utmaningar som vakuum kan som vakuum möter hos bryggerier, mejerier och läkemedelsproduktioner.  

Klar att sugas in i ämnet? Låt oss sätta igång! 

Vakuum uppstår när trycket inuti ett system är lägre än det atmosfäriska trycket utanför – ca 1 013 mbar (millibar) vid havsytan. När det absoluta trycket sänks blir det färre och färre gasmolekyler kvar i systemet – och vakuumet blir därmed ”djupare”. I praktiken innebär det att mediet beter sig annorlunda. Till exempel kokar vatten vid 100 °C vid normalt tryck, men redan vid cirka 50 °C vid ca 100 mbar. Ju lägre tryck, desto lägre kokpunkt och desto lättare förångas vätskor. Det gör det möjligt att torka, koncentrera eller avfukta produkter på ett mer skonsamt och energieffektivt sätt. 

Inom processindustrin arbetar man vanligtvis med två typer av vakuum: 

• Grovvakuum (ca 1 000 – 1 mbar) används för syrefri överföring, vakuumförpackning, skumfri tappning, ingjutning och utgjutning etc. 
• Finvakuum (vanligtvis under ca 1 mbar) används i mer avancerade processer som indunstning och torkning av värmekänsliga medier, där det krävs mycket lågt tryck och lägre kokpunkter. 

De två nivåerna anger hur långt trycket sänks under det atmosfäriska trycket mätt i mbar. Grovvakuum ligger närmare det atmosfäriska trycket, medan finvakuum innebär betydligt lägre tryck och därmed större processpåverkan – särskilt i form av lägre kokpunkter. 

Vakuum handlar därför inte om att skapa ett perfekt tomrum, utan om att styra trycket exakt efter processbehovet. Arbetar ni vid ett lägre tryck än vad processen kräver, använder ni onödig energi på att upprätthålla vakuumet. Korrekt dimensionering av anläggningen säkerställer både en stabil process och lägre energiförbrukning. 

Men vad betyder det konkret för er produktion? Vakuum kan lösa en rad utmaningar, som vi går igenom nedan. 

Oavsett om ni producerar öl, mjölk eller läkemedel är syre en stor utmaning. Om mediet kommer i kontakt med syre kan det oxidera. Och när skadan väl är skedd efter produktionen kan den inte åtgärdas. 

I bryggeriet är lösningen att hålla produkten helt avskärmad från atmosfärisk luft i hela kedjan. Tankarna spolas med CO₂ innan ölet pumpas in, och flaskor och burkar genomgår samma procedur före tappning, så att ölet aldrig exponeras. 

I mejeriet är utmaningen en annan, men konsekvensen densamma. Den luft som är upplöst i råmjölk måste avlägsnas före homogenisering, annars främjar den oxidation och ger oönskad skumbildning i slutprodukten. Och ju strängare kraven på sterilitet är, desto mer oundviklig blir kontrollen av syre. Inom läkemedelsindustrin är vakuum den barriär som säkerställer att er produkt är ren och syrefri innan den försluts i den sterila ampullen eller infusionspåsen. 

Hög temperatur är den klassiska kompromissen inom livsmedels- och läkemedelsproduktion. Värme dödar bakterier, men kan också bryta ned proteiner, vitaminer och aktiva substanser. Vakuum löser dilemmat genom att sänka kokpunkten och arbetstemperaturen i alla processer där det handlar om avdunstning eller torkning. 

Ta mejeriet som utgångspunkt. Om ni koncentrerar mjölk sker det vanligtvis vid 60–70 °C under vakuum istället för de 100 °C som atmosfärstryck kräver. Denna temperaturskillnad märks direkt i slutproduktens näringsinnehåll och kvalitet.  

I bryggeriet är behovet ett annat, men principen densamma: vakuumavdunstning under vörtkylningen sänker temperaturen snabbt och avlägsnar samtidigt oönskade aromämnen helt utan att påverka smaken negativt. 

Vid ännu lägre temperaturer används frystorkning inom läkemedelsindustrin, där fördelarna med vakuum tydligt kommer till sin rätt. Vid högt vakuum sublimerar vattnet – det vill säga att det övergår direkt från fast till gasform utan att passera det flytande tillståndet. Det biologiska läkemedlet bevaras nästan oförändrat. 

Kontaminering är en av de största riskerna i produktionen. Ett främmande föremål i en farmaceutisk produkt, en bakterie i pastöriserad mjölk eller en oxiderad sats öl kostar inte bara den kasserade satsen. Det kan också kosta förtroendet för er som tillverkare. 

Vakuum används för att förhindra just detta. Transport och hantering sker i slutna system med lägre tryck än omgivningen, så att produkten inte kommer i kontakt med damm, bakterier eller syre från luften. 

Om en läcka uppstår sugs luft in i systemet istället för att produkten läcker ut. Det gör processen lättare att kontrollera och minskar risken för kontaminering. Vid sterilisering avlägsnas luften från kammaren så att ångan kan nå alla ytor. 

I mejeriet och bryggeriet gäller samma princip: slutna överföringar från tank till tank utgör barriären mot allt som inte hör hemma i er produkt – oavsett om det är bakterier i pastöriseringsenheten eller atmosfärisk luft i jäsningstanken. 

Vakuum är motsatsen till traditionellt tryck. Medan en tryckslang expanderar inifrån utsätts en vakuumslang för ett konstant atmosfäriskt övertryck utifrån. Detsamma gäller kopplingarna i systemet. Valet av komponenter är viktigt både för driftsförhållandena och för er produktsäkerhet. 

I era vakuumapplikationer är det viktigt att slangarna har en inbyggd spiral. Den säkerställer att slangen behåller sin form under undertryck. Utan den riskerar ni kollaps och blockerat flöde i er anläggning. 

Om ni ska etablera ett vakuumsystem finns det ett urval av slangar som klarar uppgiften. Bland vårt sortiment rekommenderar vi: 

• Slitstarka polyuretanslangar: Detta är en av de vanligaste typerna av vakuumslangar för transport av torra medier som granulat och pulver. Som material kombinerar polyuretan hög flexibilitet med extrem slitstyrka, så att slangen behåller sin form och täthet genom hela processlinjen. 
• Hygieniska silikonslangar: I miljöer där renlighet och temperaturstabilitet prioriteras högt är förstärkta silikonslangar det rätta valet. De tål undertrycket utan att sugas ihop och är samtidigt lämpliga för hygienisk processhantering. 
• Robusta granulatslangar: För de mer krävande uppgifterna, där fasta partiklar som pulver eller granulat transporteras med undertryck, är granulat-slangar lämpliga för att klara långvarigt slitage och pulserande belastning. Här kan både standardgranulat-slangar och antistatiska granulat-slangar med fördel användas. De är robusta och tål den konstanta friktionen och trycket från pulver och korn. 

Oavsett vilken slangtyp ni väljer från vårt sortiment gäller det att alla material som kommer i direkt kontakt med mediet naturligtvis måste uppfylla relevanta förordningar som FDA CFR 21-177.2600, EC 1935/2004 och EC 2023/2006. 

En säker anslutning i er processlinje kräver rätt kopplingar. Livsmedelfittings, även kända som mejerikopplingar, är ett klassiskt val för många typer av vätskor i era vakuumapplikationer. De är lätta att rengöra och säkerställer en stabil och hygienisk anslutning.  

I mer krävande vakuumanläggningar, där ni arbetar med mycket lågt tryck och långa transportsträckor, krävs dedikerade vakuumfittings. De säkerställer täthet under högt undertryck, minskar risken för mikroläckage och stödjer produktsäkerheten i driften. 

Vakuum är en komplex storhet som kräver insikt i både fysiken bakom tryck, temperaturförhållanden och kunskap om materialens beteende under vakuumförhållanden. Förståelsen av själva vakuumet är bara halva resan – den andra halvan handlar om att välja den utrustning som håller ert system tätt och driftsäkert.  

Behöver du rådgivning här och nu? Våra specialister är klar för att hjälpa dig att dimensionera rätt utrustning för dina specifika vakuumuppgifter. Ring oss på +46 (0) 406 450 071 eller skicka ett mejl till forfragan@alfotech.se.  

Vi har kort belyst de specialiserade vakuumfittings, men nästa gång går vi lite djupare. Vi sätter fokus på deras konstruktion och hur ni kan använda dem i praktiken. 

Med vakuumtekniken kan ni minska syrehalten, sänka driftstemperaturerna och uppnå en skonsammare hantering av produkterna. Det ger längre hållbarhet, bättre smak, färre driftstopp och energioptimerade processer. I praktiken innebär det att ni både skyddar produktkvaliteten och förbättrar driften. 

Ja, men det kräver att systemet är dimensionerat för det. Slangar och fittings måste tåla både de rengöringsmedel och de temperaturer som används i CIP-anläggningen. Materialvalet måste därför bedömas utifrån både vakuumnivå och rengöringskemikalier. Ett vanligt misstag är att välja komponenter som är vakuumlämpliga, men inte tillräckligt kemikaliebeständiga för de CIP-medel ni arbetar med. 

Om ni använder vanliga tryckslangar utan spiralarmering i ett vakuumsystem kan slangarna kollapsa under det konstanta atmosfäriska övertrycket utifrån. Det kan helt blockera flödet och stoppa er produktion, samtidigt som extra motstånd byggs upp. Kollapsade eller deformerade slangar blir dessutom svåra att rengöra, vilket ökar risken för kontaminering. Det är därför avgörande att ni väljer en slang med spiral som kan hålla tvärsnittet öppet. 

Börja med att bedöma vilket tryck ni verkligen behöver, vilket medium ni arbetar med och hur krävande temperatur- och hygienkraven är i processen. Granska noggrant om er nuvarande utrustning – slangar och Fittings – klarar undertryck, eller om ni måste byta till vakuumlämpliga komponenter.