ROBUST IN DER SPRITZZONE

Anlagen in der Lebensmittelindustrie müssen so gestaltet sein, dass keine gesundheitsgefährdenden Stoffe in die Nahrungsmittel gelangen können. Bearbeitungs- und Verpackungsmaschinen müssen deshalb so aufgebaut sein, dass sie die Reinigung erleichtern und die Bildung von Schmutznestern verhindern – was so einfach klingt, bereitetet vielen Produktionsverantwortlichen in der Branche Kopfzerbrechen. Ein Sachverhalt, denn auch Florian Hackemeier, bestätigen kann: „Die Produktzone, also die Zone mit direktem Nahrungsmittelkontakt, stellt dabei die höchsten Anforderungen an Maschinen und Komponenten.“ Oft werde dieser Bereich klein gehalten, um „den Reinigungsaufwand zu verringern“, betont der Produktmanager, der bei Harting Electric im nordrein-westfälischen Espelkamp tätig ist. „Optimal sind hier glatte Oberflächen. Sie nehmen den Bakterien Möglichkeiten zur Ansiedlung“, erklärt Hackemeier. Weil elektromechanische Schnittstellen die glatten Oberflächen unterbrechen, werden sie „möglichst außerhalb dieser Zone angebracht“, so der Experte im Gespräch mit LT.

Elektrische Verbindung in der Spritzzone

Doch auch in der Spritzone stellte der Einsatz von Industriesteckverbindern anstelle von Festverdrahtungen für Lebensmittelhersteller bislang ein Risiko dar: Denn hier kommen zum Teil Reinigungschemikalien zum Einsatz, die das Material stark beanspruchen. Hackemeier: „Hochdruckreiniger wirken zudem regelmäßig mit heißem Wasser und hohem Druck auf die Anlagen ein. Dadurch können Dichtungen und Kabelverschraubungen an Steckverbindern ihre Schutzwirkung für das Gehäuseinnere verlieren.“

Auch für die Firma Packaging Automation (PA), Hersteller von Traysealern in Knutsford, Großbritannien, war der Einsatz von Steckverbindern bislang mit Risiken behaftet: Es gab Fälle, in denen Kabelverschraubungen und Dichtungsringe nach dem Einsatz von hochwirksamen Reinigungschemikalien und Hochdruckreinigern ihre Schutzfunktion einbüßten. Seit einigen Jahren nutzt PA den Spezialsteckverbinder Han F+B von Harting. „Han F+B habe dazu beigetragen, eine Reihe konstruktiver Herausforderungen an den eigenen Maschinen zu beheben“, berichtet Steve Woodhead, Entwicklungsingenieur bei PA. Die Steckverbinder ermöglichen eine Standardisierung am unteren Teil der Maschine. „Wir können die Einsätze nun leicht wechseln, ohne den gesamten Metallbau des Traysealers neu designen zu müssen, weil ein Kunde eine Option geändert haben möchte“, so  Woodhead. Durch den Einsatz der Steckverbinder sei die schnelle Anbindung von Komponenten wie Absaugungen einfacher geworden.

Beständig gegen aggressive Chemikalien

Komponenten wie die Spezialsteckverbinder von Harting arbeiten in der Spritzzone – und damit in einem hygienisch besonders sensiblen Umfeld, denn sie können mit Nahrungsmitteln in Kontakt kommen. Solche Nahrungsmittel werden zwar nicht wieder in den Produktstrom zurückgeführt, es kann allerdings zu Rückständen an den Komponenten der Maschinen kommen. „Für diese Zone sind deshalb Steckverbinder nötig, die Reinigungen mit Hochdruck und aggressiven Chemikalien standhalten und dadurch die elektrische Verbindung auch vor Wasser schützen, das unter hohem Druck steht. Nach einer Reinigung dürfen keine Rückstände zurückbleiben, die zur Keimbildung führen könnten“, so Florian Hackemeier.

Harting bietet für die Spritzzone den speziell für den Bedarf der Lebensmittelindustrie konzipierten Han F+B an. Das Gehäuse weist ein leicht zu reinigendes Design mit großen Radien und glatten Oberflächen auf und wurde in Anlehnung an die Richtlinien der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) konstruiert. Spezialgehäuse und Dichtungen schützen die elektrischen Verbindungen vor Hochdruck- und Dampfstrahlreinigung (Schutzgrad IP69K). Zusätzlich werden die bei Steckverbindern funktionsbedingt vorkommenden Spalten abgedeckt. Das Gehäusematerial ist FDA 21-zugelassen; die Zertifizierung nach Ecolab bestätigt die Beständigkeit gegen aggressive Reinigungschemikalien.

Neben den Han-F+B-Einsätzen mit neun Kontakten stehen über zwanzig verschiedene Einsätze für die Baugröße Han 3 A zur Verfügung: Die Bandbreite reicht von RJ45-Schnittstellen über Signaleinsätze mit maximal 21 Polen bis zu Leistungskontakten für Ströme bis 40 Ampere. Mit dem vielfältigen Portfolio können Anwender auch auf kleinem Bauraum flexibel elektrische Schnittstellen installieren. Sie müssen keine Kabelverschraubungen am Schaltschrank öffnen, um Feldgeräte zu entkoppeln. Aufwändiges Lösen und Neu-Einrichten von Festverdrahtungen entfallen. Mit Steckverbindern verlaufen Anlageninstallationen deshalb rascher – Werkzeugwechsel und Serviceeinsätze verkürzen sich.

Mehr Flexibilität durch Steckverbinder

Etwas geringeren Anforderungen müssen Steckverbinder in der produktfreien Zone entsprechen, da hier der direkte Kontakt zwischen Lebensmitteln und Anlagenkomponenten nicht vorgesehen ist. „Dennoch sollten sich die Komponenten leicht abwaschen und desinfizieren lassen“, rät Hackemeier. Hier spielen die Gehäuse der Serie Han B ihre Vorteile aus. Sie weisen mindestens Schutzart IP65 auf und eignen sich damit für viele Anwendungen. Der Produktmager weist auf einen weiteren Aspekt hin: „Wird die produktfreie Zone zusammen mit anderen Bereichen gereinigt, können die Komponenten spürbar chemischer Beanspruchung ausgesetzt sein. Als Gehäusematerial kommt in solchen Fällen Edelstahl in Frage, weil es besonders resistent gegen Korrosion ist und eine glatte Oberfläche besitzt. Dadurch ist es möglich, die Oberfläche gründlich und rückstandsfrei zu reinigen.“

Mit der Baureihe Han-INOX in den Größen Han 3 A und Han 10 B lassen sich modulare Steckverbindungen aufbauen. Die Edelstahlgehäuse sind besonders widerstandsfähig gegenüber den chemischen Reinigungen in der Lebensmittelindustrie und schützen den Innenraum gegen Spritzwasser. Beim Gehäuse der größeren Bauform 10 B kann der Anwender darüber hinaus von der Möglichkeit des modularen Aufbaus mit unterschiedlichen Einsätzen aus der umfangreichen Han-Modular-Serie profitieren: vom Han Gigabit Modul für die schnelle Datenübertragung über Leistungsmodule (16 Ampere) bis hin zu Hochstrommodulen (100/200 Ampere) und pneumatischen Kontakten für Druckluft.Alternativ lassen sich die kompakten Han 3A Edelstahlgehäuse einsetzen. Sie weisen den Schutzgrad IP67 auf und nehmen wenig Platz in Anspruch. Dadurch können sie zum Beispiel ideal als Motorsteckverbinder eingesetzt werden. Han-Modular deckt die unterschiedlichen Lebensadern der Industrie ab, sodass aus der Vielzahl von Einsätzen für jede Anwendung jeweils das passende System ausgewählt werden kann.

Lösungen aus Hochleistungskunststoff

Auch Kunststoff bietet außerhalb des mit Hochdruck gereinigten Produktionsbereichs eine Alternative zu Edelstahl. Neben Han F+B für den Spritzbereich hat Harting auch den Han-Eco im Programm, der sich für die produktfreie Zone eignet. Hackemeier sieht hier in erster Linie die nicht-korrosiven Eigenschaften des mit Glasfaser verstärkten Hochleistungskunststoffs als Vorteil: „Han-Eco verwendet Gehäuse, die sich durch hohe mechanische Robustheit und die Schutzart IP65 auszeichnen. Gleichzeitig ist das Gewicht des Materials Kunststoff gering.“ Wieder böten sich die Kontakteinätze der Reihe Han-Modular an, wobei Han-Eco den Vorteil habe, dass „in jeder Baugröße jeweils ein Modul mehr Platz findet als im Standard-Gehäuse aus Metall. Dadurch lassen sich Platz, Gewicht und Kosten reduzieren.“

Für rüstintensive Applikationen mit regelmäßigen Werkzeugwechseln, beispielsweise Formatwechsel auf Tiefziehmaschinen, Andockrahmen sinnvoll. Die Rahmen dienen als Aufnahme für Han-Modular, in der verschiedene Module zur Übertragung von Leistung, Daten, Signalen oder Druckluft nebeneinander platziert werden können. Das modulare Steckverbinder-Programm von bietet hier mit über 100 verschiedenen Modulen nahezu unendlich viele Kombinationsmöglichkeiten und Flexibilität. Durch den Andockrahmen werden die Schnittstellen zusammen mit den Werkzeugen bzw. Maschinenelementen angebunden oder getrennt. Solche Andocksysteme können modular aufgebaut werden und an die jeweilige Applikation angepasst werden. „Sie sind eine sinnvolle Lösung für viele Rüstprozesse“, so Florian Hackemeier zum Abschluss des Gesprächs.