Für Food-Linien und Abfüllanlagen: Reinigungs- und hygienegerechte Automatisierungs- und Sicherheitstechnik

typische Anlagen, die zyklusmäßig gereinigt und desinfiziert werden müssen, sind Abfüllanlagen in Brauereien, Molkereien und bei Getränkeherstellern, Zerlege- und Verarbeitungsmaschinen in der Fleischindustrie, Produktionsmaschinen in Käsereien und nahezu alle Arten von Food-Verpackungsanlagen. ,,Insbesondere in diesen Bereichen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie dominiert die Außenreinigung, d.h. das Reinigen und Desinfizieren außenliegender Anlagenteile mit hochwirksamen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln\’\‘, sagt Dr. Andreas John von der JohnsonDiversey GmbH & Co. oHG in Mannheim. Als Leiter der Anwendungstechnik Brew, Beverages & Processed Food unterstützen und beraten seine Mitarbeiter und er vor allem Endkunden in diesen Branchen, die die Produkte des Unternehmens einsetzen. Hierzu verfügt JohnsonDiversey über eigene Prüflabors, in denen u.a. die Beständigkeit von Materialien im Kontakt mit aggressiven Medien geprüft werden kann. ,,Auch von Maschinen- und Anlagenherstellern, die entsprechende Branchen bedienen, wird immer mehr der Kontakt zu uns gesucht\’\‘, sagt Dr. John. ,,Ihnen ermöglicht unser Know-how, z.B. bei der Materialauswahl oder der Konstruktion, frühzeitig kritische Aspekte zu erkennen, da wir in fast allen Fällen die Prozesse beim Endkunden kennen.\’\‘ Die richtige Konstruktion und Materialbeschaffenheit sind sowohl bei den Maschinen als auch bei Automatisierungs- und Sicherheitssensoren entscheidend für ein Höchstmaß an Reinigungs- und Hygienefestigkeit. In jedem Fall empfiehlt sich der Einsatz beständiger Materialien; wo dies nicht ausreicht oder nicht ohne weiteres möglich ist, sind Schutzgehäuse die optimale Lösung. Sicherheit im IP67 Housing Hohe Luftfeuchtigkeit und regelmäßige Nassreinigung kennzeichnen das Einsatzumfeld, für das der Käsehersteller Lactalis eine berührungslos wirkende Maschinenabsicherung suchte. Im Werk Fromagère de St Maclou, in dem Camembert der Marke \’Le Petit\‘ herstellt wird, wurde für einen Stapelabnehmer mit Aufsetzrahmen eine sichere und gleichzeitig den Produktionsprozess nicht störende Lösung zum Schutz gegen Hand- oder Fingerquetschungen gesucht. Fündig wurde man beim Sicherheits-Lichtvorhang C2000. Hierbei handelt es sich um eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung, die die Anforderungen gemäß Typ2 nach IEC61496 erfüllt. Die parallelen Lichtstrahlen erzeugen vor dem gefahrbringenden Bereich der Maschine ein flächiges Schutzfeld. Unberechtigtes oder unbeabsichtigtes Eingreifen in die laufenden Maschine führt zur Unterbrechung eines oder mehrerer Lichtstrahlen. Die Auswerteelektronik des C2000 erkennt dies innerhalb von Millisekunden und unterbricht über den Not-Stopp-Kreis sofort den Stapelabnehmer. Schutz vor Umfeldeinwirkungen Neben Produktivität und Ergonomie am Arbeitsplatz – beides erreichbar durch freien Zugang an den abgeschalteten Stapelabnehmer – musste die Schutzeinrichtung insbesondere an die problematische Umgebung der Käserei angepasst werden. Zum einen liegt die Luftfeuchtigkeit in der Anlage bei etwa 85% – bei einer Umgebungstemperatur von 25°C. Zum anderen müssen die Vorrichtungen ein bis zwei Mal täglich für eine halbe Stunde mittels einer Spritze mit alkalischem oder saurem Schaum abgespritzt und anschließend mit einem Druck von 40bar abgespült werden. Mit Hilfe des IP67 Housing konnte die berührungslose Maschinenabsicherung per C2000 an die problematische Umgebung in der Lactalis-Käserei angepasst werden. Das Schutzgehäuse besteht im Wesentlichen aus einer PMMA-Acrylröhre sowie zwei V4A-Edelstahl-Endkappen mit abgedichteten Durchführungen für das elektrische Anschlusskabel. Die Gehäusematerialien sind gegen alle üblichen Standard-Reinigungsverfahren und -mittel beständig. Die Teile sind entsprechend Sicherheits- und Hygieneanforderungen bei Nahrungsmittelmaschinen EN1672-1 und -2 konstruiert , so dass bei Reinigungsarbeiten unzugängliche Schmutznester zuverlässig vermieden werden. Diese Möglichkeit, Maschinen auch in feuchter Umgebung durch optoelektronische Sicherheitstechnik bediensicher und gleichzeitig ergonomisch zu gestalten, war auch für den Schweizer Fleischformpressen-Hersteller Hoegger entscheidend. Hygienische und produktive Sicherheit für Fleischformpressen Die Hoegger AG Lebensmitteltechnik hat sich u.a. auf dem Spezialgebiet Fleischformpressen eine führende Position auf dem europäischen Markt erarbeitet. Im Produktionswerk in Flawil werden die Anlagen entwickelt, aufgebaut und getestet. Hier werden auch Kundenwünsche in innovative Maschinentechnik umgesetzt und die Anlagen so optimiert. Ein Beispiel hierfür ist die Ausrüstung von Fleischformpressen mit einem optoelektronischen Sicherheits-Lichtvorhang in lebensmittelgerechter Ausführung. In der Presskammer arbeiten dabei hydraulische Zylinder in allen drei Achsen. Zum Schutz von Maschinenbedienern oder Wartungspersonal beim Eingriff in die Maschine setzte Hoegger bislang bewegliche Schutzklappen ein, deren Bedienung als zeitintensiv und kontraproduktiv bemängelt wurde. Bislang scheiterte der Einsatz einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung an den sich aus den Hygieneanforderungen an die Maschine ergebenden Reinigungsverfahren. Mit dem Sicherheits-Lichtgitter C4000 Micro im IP67 Housing konnte die Aufgabenstellung gelöst werden. Die Materialbeständigkeit des Gehäuses und der einzelnen Komponenten sowie die Reinigungs- und Hygieneeignung der Kabelmaterialien wurde in unabhängigen Materialverträglichkeitstests positiv bewertet. Durch den Verzicht auf manuell zu betätigende Schutzklappen und den Einsatz dieser praxisgerechten Absicherungslösung wurde die Maschinenbedienung so vereinfacht, dass die Durchsatzleistung um etwa 10% gesteigert werden konnte. Bei den wesentlich kleineren Sensoren der Automatisierungstechnik sind Schutzgehäuse aus verschiedenen Gründen jedoch die Ausnahme. Bei Lichtschranken beispielsweise erreicht man höchste Verfügbarkeit durch eine hygienegerechte Konstruktion und Materialauswahl bis hin zum Einsatz von Teflon. Wie sich die Eignung der Materialien prüfen und optimieren lässt, hat Sick in Zusammenarbeit mit JohnsonDiversey untersucht. Hierzu wurden verschiedene Sensorbaureihen einem realitätsnahen Härtetest unterzogen. Bei der Auswahl der Sensoren wurden Geräte berücksichtigt, die in der Lebensmitel- und Getränkeindustrie besonders häufig eingesetzt werden bzw. solche, die aufgrund ihrer sensorischen Eigenschaften hierfür besonders geeignet sind. Simulation eines 5-Jahre Dauereinsatzes Ziel der Materialbeständigkeitsprüfungen war es, das Verhalten der Sensoren im Kontakt mit typischen Industrie-Reinigungs- und Desinfektionsmitteln zu testen. Die Prüfmethode – als dokumentiertes Testverfahren die Basis für die später erteilten Beständigkeitszertifikate – sah ein vollständiges Eintauchen der Sensoren über einen Monat in das jeweilige Prüfmedium vor. Um die Beanspruchung der Sensoren möglichst identisch zur Einsatzpraxis abzubilden, wählte JohnsonDiversey daher typische Produkte der Außenreinigung und -hygiene in der jeweils höchsten üblichen Einsatzkonzentration aus. Als Versuchszeitraum ist ein Monat festgelegt worden. ,,Dies entspricht einer Lebensdauer von fünf Jahren, wenn an 300 Arbeitstagen pro Jahr täglich eine Reinigung und Desinfektion stattfindet und die maximale Kontaktzeit der Sensoren mit den Medien 0,5h pro Tag beträgt\’\‘, erläutert Dr. Andreas John. Positive Ergebnisse und ihre \’Grenzen\‘ in der Praxis Zur Auswertung der Laborversuche wurden die Sensoren anhand verschiedener optischer Kriterien beurteilt, z.B. Verfärbungen, Quellungen, Versprödungen, Ablösen von Bedruckung, Auflösen von Klebstoffen, Erblinden optischer Grenzflächen, Korrosion oder Porosität von Dichtmassen. Dr. John zieht nach den Materialbeständigkeitstests ein positives Fazit, wenn er im Abschlussbericht festhält, dass ,,die verwendeten Werkstoffe größtenteils geeignet, d.h. beständig gegenüber den typischen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln der Außenreinigung\’\‘ sind. Als Testsieger erwies sich die Baureihe W9-2 im Kunststoffgehäuse, die keines der genannten Fehlerbilder aufwies. Auch die meis-ten anderen Sensoren in Kunststoffgehäusen sowie die induktiven Inox-Sensoren und die Sicherheitslichtvorhänge in IP67 Housing blieben vom Angriff fast aller Reinigungsmittel und einer Vielzahl der Desinfektionsmittel weitgehend unbeeindruckt. Dies deckt sich auch mit den Funktionstests, die anschließend mit den Sensoren durchgeführt wurden. Alle Geräte waren den Beständigkeitstests zufolge auch nach fünf Jahren noch störungsfrei einsatzfähig. Voraussetzung hierfür ist jedoch – wie auch im Prüfzertifikat von JohnsonDiversey explizit erwähnt – die bestimmungsgemäße Anwendung der Mittel gemäß des für lebensmittelverarbeitende Betriebe vorgesehenen Reinigungsplans. Lange Lebensdauer: Materialbeständigkeit als wichtiger Aspekt Hintergrund ist die Tatsache, dass vielerorts aus der chemischen Verträglichkeit von Materialien bzw. Stoffen zueinander gleich auf eine hohe Verfügbarkeit und Lebensdauer geschlossen wird, ohne das Praxisumfeld zu berücksichtigen. \“Materialbeständigkeit ist ein sehr wichtiger Aspekt, aber nicht der einzige\’\‘, sagt Dr. John. \“Eine Gehäusedichtung beispielsweise, die bei einem Peressigsäure-Desinfektionsmittel beständig ist, muss noch lange nicht einem Druck von 80 oder 100bar aus einem Hochdruckreiniger standhalten.\’\‘ Ob die Konstruktion dem Einsatz von Hochdruckreinigern standhält, wird mit der Schutzart IP69K nach DIN40050 geprüft. Diese definiert bestimmte Prüfparameter wie z.B. Druck, Dauer, Temperatur oder Abstand eines Hochdruckstrahls zum Prüfling. Dass im Praxiseinsatz oftmals nicht darauf geachtet wird, IP69K-Sensoren normgerecht zu reinigen, bestätigt auch Dr. Andreas John: \“Schnelles Umrüsten, kurze Reinigungszyklen, Feierabend vor der Tür – da geht manch einer schon mal näher dran an die Maschine oder erhöht Druck oder Temperatur ein wenig, um schneller zum gewünschten Reinigungsresultat zu gelangen. Das ist menschlich zwar verständlich, aber für einzelne Komponenten der Maschine manchmal auch problematisch.\’\‘ Fazit