Eckdaten

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, bereitet vielen Produktionsverantwortlichen in der Branche Kopfzerbrechen. Harting hat Spezialsteckverbinder entwickelt, die den Bedingungen in der Lebensmittelbranche standhalten.

Reinigung von Maschinen in der Lebensmittelindustrie

Die Nahrungsmittelindustrie stellt sehr hohe Anforderungen an Maschinen und Komponenten. GettyImages 478730226

Reinigung eine sSteckverbinders für die Lebensmittelindustrie

Spezialsteckverbinder für die Lebensmittelindustrie müssen intensiver Reinigung standhalten. Harting

Steckverbinder

Der Spezialsteckverbinder F+B für den Einsatz in der Produktzone. Harting

Schnitt durch einen Steckverbinder

Die Spezialsteckverbinder Han F+B bieten neue Optionen für die Konstruktion, Montage und Wartung von Produktionsanlagen. Harting

Die Produktzone, also die Zone mit direktem Nahrungsmittelkontakt, stellt die höchsten Anforderungen an Maschinen und Komponenten. Oft wird dieser Bereich klein gehalten, um den Reinigungsaufwand zu verringern. Optimal sind glatte Oberflächen. Sie nehmen den Bakterien Möglichkeiten zur Ansiedlung. Weil elektromechanische Schnittstellen die glatten Oberflächen unterbrechen, werden sie möglichst außerhalb dieser Zone angebracht.

Elektrische Verbindungen in der Spritzzone

Doch auch in der Spritzzone wird der Einsatz von Industriesteckverbindern anstelle von Festverdrahtungen von den Lebensmittelherstellern oft als riskant eingestuft: Denn hier kommen zum Teil Reinigungschemikalien zum Einsatz, die das Material stark beanspruchen. 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 früher vor allem 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 jedoch den Spezialsteckverbinder Han F+B von Harting. Der Steckverbinder hat dazu beigetragen, dass PA eine Reihe konstruktiver Herausforderungen an den eigenen Maschinen beheben konnten. Die Steckverbinder ermöglichten so eine Standardisierung am unteren Teil der Maschine. Wenn ein Kunde eine Option geändert haben möchte, lassen sich die Einsätze nun leicht wechseln, ohne den gesamten Metallbau des Traysealers neu designen zu müssen. Durch den Einsatz der Steckverbinder hat sich die schnelle Anbindung von Komponenten wie Absaugungen vereinfacht.

Beständig gegen aggressive Chemikalien

Der Spezialsteckverbinder von Harting überträgt Leistung und Signale in der Spritzzone – und damit in einem hygienisch besonders sensiblen Umfeld, in dem Anlagenteile mit den Nahrungsmitteln in Kontakt geraten können. 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 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.

Es wird schnell deutlich, dass der Han F+B für die Spritzzone konzipiert ist: Das Gehäuse weist ein leicht zu reinigendes Design mit großen Radien und glatten Oberflächen auf. Es wurde in Anlehnung an die Richtlinien der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) konstruiert. Spezialgehäuse und Dichtungen schützen die elektrischen Verbindungen mit IP69K vor Hochdruck- und Dampfstrahlreinigung. 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 A. 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. Aufwendiges Lösen und Neu-Einrichten von Festverdrahtungen entfallen. Mit Steckverbindern verlaufen Anlageninstallationen deshalb rascher, Werkzeugwechsel und Serviceeinsätze verkürzen sich.

Mehr Flexibilität im Anlagendesign durch Steckverbinder

Nicht ganz so hoch sind die Ansprüche an Steckverbinder in der produktfreien Zone, da hier der direkte Kontakt zwischen Lebensmitteln und Anlagenkomponenten nicht vorgesehen ist. Dennoch sollten sich die Komponenten leicht abwaschen und desinfizieren lassen. Hier können die Steckverbinder des Industriestandards Han B ihre Vorteile ausspielen. Sie weisen mindestens Schutzart IP65 auf und eignen sich damit für viele Anwendungen.

Eine weitere Option sind Edelstahlgehäuse: Wird die produktfreie Zone zusammen mit anderen Bereichen gereinigt, können die Komponenten spürbar chemischer Beanspruchung ausgesetzt sein. Als Gehäusematerial für Steckverbinder 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.

Die Edelstahl-Gehäuse der Baureihe Han-Inox sind also besonders widerstandsfähig gegen die chemischen Reinigungen in der Lebensmittelindustrie. Der Innenraum mit den Kontakten ist sicher gegen Spritzwasser geschützt. Beim Gehäuse der größeren Bauform 10 B kann der Anwender darüber hinaus von Einsätzen der Reihe Han-Modular profitieren. Die Reihe besteht aus einer Vielzahl von Einsätzen in Standardmaß, die die unterschiedlichen Lebensadern der Industrie abdecken. Sie reicht vom Han-Gigabit-Modul für die schnelle Datenübertragung über Leistungsmodule (mit zum Beispiel 16 A) bis hin zu Hochstrom-Modulen (100/200 A) und pneumatischen Kontakten für Druckluft. Für (fast) jede Anforderung kann daraus das passende System zusammengestellt werden.

Alternativ lassen sich auch kompakte 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.

Hochleistungskunststoff als Alternative

Kunststoff bietet außerhalb des mit Hochdruck gereinigten Produktionsbereichs eine Alternative zu Edelstahl. Neben dem Spezialsteckverbinder Han F+B für den Spritzbereich hat Harting auch den Han-Eco im Programm, der sich für die produktfreie Zone eignet. Von Vorteil sind in erster Linie die nicht-korrosiven Eigenschaften des mit Glasfaser verstärkten Hochleistungskunststoffs. Han-Eco verwendet Gehäuse, die sich durch hohe mechanische Robustheit und die Schutzart IP65 auszeichnen. Gleichzeitig ist das Gewicht des Materials Kunststoff gering. Wieder bietet sich die Kombination mit Kontakteinsätzen der Reihe Han-Modular an, wobei Han-Eco den Vorteil hat, 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, sind Andockrahmen sinnvoll. Die Rahmen dienen als Aufnahme für Han-Modulare. Verschiedene Module zur Übertragung von Leistung, Daten, Signalen oder Druckluft können nebeneinander platziert werden. Das modulare Steckverbinder-Programm bietet mit über 100 verschiedenen Modulen nahezu unendlich viele Kombinationsmöglichkeiten und Flexibilität. Durch den Andockrahmen werden die Schnittstellen zusammen mit den Werkzeugen beziehungsweise Maschinenelementen angebunden oder getrennt. Solche Andocksysteme können modular aufgebaut werden und an die jeweilige Applikation angepasst werden. So entstehen sinnvolle und effiziente Lösungen für viele Rüstprozesse.

Informationen zum Einsatz von Steckverbindern in der Lebensmittelindustrie

Harting hat ein informatives Whitepaper zum Thema Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie veröffentlicht. Das Dokument gibt dem Anwender einen Überblick über die Anforderungen an Steckverbinder, wie sie sich aus der Zoneneinteilung in der Lebensmittelproduktion ergeben (zum Beispiel EN 1672-2). Darüber hinaus gibt es Hinweise für eine geeignete Gestaltung von Schnittstellen für Maschinen und in der Lebensmittelindustrie, einzusetzende Materialien und Hinweise zur Reinigungsmittelbeständigkeit von Steckverbinder-Komponenten.

Drei Zonen der Lebensmittelfertigung

Die Verarbeitungsprozesse in der Lebensmittelindustrie finden in drei unterschiedlichen Zonen statt: in der Produkt-, der Spritz- und der produktfreien Zone. Jede Zone stellt unterschiedliche Ansprüche an die eingesetzten Komponenten. Alle Anlagenteile und Komponenten mit direktem Kontakt zu Nahrungsmitteln sind der Produktzone zuzuordnen. Sie müssen abwaschbar, desinfizierbar, korrosionsresistent, nicht toxisch, nicht absorbierend, glatt, durchgehend oder versiegelt sein. Steckverbinder kommen in der Regel nicht direkt mit den Lebensmitteln in Kontakt und sind daher in diesem Bereich eher selten zu finden.

In der Spritzzone können Nahrungsmittel ebenfalls mit Komponenten in Kontakt kommen, werden aber nicht wieder in den Produktstrom zurückgeführt. Weil dieser Bereich ebenfalls regelmäßig gereinigt werden muss, sollten zur Orientierung die Kriterien für die Produktzone hinzugezogen werden, um auch an dieser Stelle ein hohes Maß an Hygiene sicherzustellen. In der produktfreien Zone ist kein direkter Kontakt zwischen Lebensmittel- und Anlagenkomponenten vorgesehen. Diese Komponenten müssen korrosionsresistent sein und sich gut abwaschen und desinfizieren lassen.