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Steckverbinder und Verkabelung hygienisch auslegen

Lebensmittelskandale sensibilisieren die Verbraucher zunehmend – dabei gerät auch die industrielle Herstellung der Lebensmittel in den Fokus. Die Lebensmittel-verarbeitende Industrie hat sich strengen Sicherheitsrichtlinien unterworfen – auch im Hinblick auf die elektrische Verbindungstechnik. Vor diesem Hintergrund verspricht der Einsatz von Steckverbindern im 'Hygienic Design' Vorteile.

Bild: Phoenix Contact Deutschland GmbH

Die wachsende Nachfrage der Verbraucher nach qualitativ hochwertigen und dennoch preisgünstigen Lebensmitteln ist eine der treibenden Kräfte der Lebensmittel-Produktion. Anlagenbetreiber müssen dafür Sorge tragen, dass der Produktionsprozess sicher zu überwachen und die Produktqualität reproduzierbar ist. Die Erfüllung beider Anforderungen lässt sich aber nur mit Maschinen und Anlagen erreichen, die auf dem neuesten Stand der Technik sind. Für die Hersteller von ‚Food & Beverage‘-Anlagen (F&B) ergeben sich daraus ganz neue Anforderungen – und neues Wachstums-Potenzial. Die Anforderungen der Anlagenbetreiber – etwa im Hinblick auf höhere Ausfallsicherheit oder durchgängige Qualitäts- und Prozesskontrolle – können in den meisten Linien nur durch eine bessere Überwachung und zusätzliche Sensorik erfüllt werden. Dabei werden Sensoren immer häufiger direkt im Verarbeitungsprozess eingesetzt, damit bei Störungen und Verunreinigungen schnell und zielgerichtet in den Prozess eingegriffen werden kann. In diesem sensiblen Bereich der Lebensmittelverarbeitung werden besondere Anforderungen an Sauberkeit und Hygiene gestellt, denen die eingesetzten Komponenten zur Steuerung und Regelung genügen müssen. Den Anlagenplanern stehen immer mehr Komponenten zur Verfügung, die das Konzept des Hygienic Design (HD) aufgreifen. Hygienic Design steht für die konsequente Umsetzung eines Design-Standards für die Lebensmittel-Industrie – wie ihn etwa die European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG) verfolgt.

Drei-Zonen-Einteilung als Richtlinie für Verkabelung

Mittlerweile bilden Schaltschränke, Industrie-PCs und Sensoren eine speziell auf die F&B-Industrie abgestimmte Einheit – diese gilt es mit einer geeigneten Verbindungstechnik anzuschließen. Innerhalb der Branche haben sich daher Quasi-Standards für die Verkabelung von Maschinen und Anlagen herausgebildet. Um für jeden Teil einer Anlage die richtigen Komponenten und Verkabelungslösungen anbieten zu können, folgen immer mehr Anlagenhersteller dem Konzept der Drei-Zonen-Einteilung. Anbieter von industrieller Verbindungstechnik haben auf diesen Trend reagiert und für jede Zone passende Verkabelungslösungen entwickelt. So bietet Phoenix Contact für alle drei Zonen ein abgestimmtes Konzept: In der Produktkontaktzone kommen konfektionierte M12-Leitungen im Hygienic Design zum Einsatz. Sie bestehen aus Materialkombinationen, die auch Regularien der amerikansichen Food & Drug Administration (FDA) entsprechen: Mit Polypropylen (PP) als Kunststoff- und Leitungsmaterial sowie aus 1.4404-Edelstahl für M12-Schrauben und -Rändeln. Diese Materialien sorgen für gute Reinigungsbeständigkeit, gleichzeitig werden durch das Hygienic Design Schmutznester an den Steckverbindern vermieden. In der Spritzzone kommen konfektionierte M8- und M12-Leitungen im neuen Wash-Down-Design (WD) zum Einsatz. Der PP-Kunststoff wird als Umspritzmaterial und Kontaktträger sowie für die Schraube und Mutter des Steckverbinders eingesetzt.

Auch für das Leitungsmaterial wird PP verwendet. Eine hohe Beständigkeit im Reinigungsprozess ist somit gegeben. In der produktfreien Zone schließlich werden je nach Applikation Standardkomponenten der Sensor-/Aktor-Verkabelung eingesetzt. Bei bereits verpackten Lebensmitteln sind keine besonderen Hygiene-Anforderungen zu erfüllen; zusätzliche Funktionen wie etwa Schleppketten-Fähigkeit werden mithilfe spezieller Kabel erfüllt. Auf der Basis dieses Konzepts kann für jeden Anlagenteil die richtige Verkabelungslösung ausgewählt werden. Eine präzise proportionale Einteilung ist bei der Verschiedenartigkeit der Prozesse sowie der Maschinen- und Anlagentypen kaum möglich – als Faustregel in einer F&B-Installation gelten zehn Prozent Steckverbindungen im Hygienic Design, 50 Prozent im Wash-Down-Design und 40 Prozent im Standard-Design. Die Verteilung verschiebt sich jedoch aufgrund der genannten Anforderungen zunehmend vom Wash-Down-Design hin zum Hygienic Design, da mit diesen Steckverbindern beim Sensorik-Einsatz nun erstmals lösbare Verbindungen mit direktem Lebensmittelkontakt möglich sind. Wichtig dabei ist jedoch immer das passende Gegenstück im Hygienic Design.

Durchgängige Verkabelung individuell gestalten

Die Anlagenverfügbarkeit ist auch in der F&B-Industrie wichtige Voraussetzung für die effiziente Produktion. Viele Prozesse dürfen nicht unterbrochen werden, da sonst eine erneute Reinigung der Anlage erforderlich ist. Vollsortimenter der industriellen Verbindungstechnik bieten F&B-Anlagenbauern Vorteile, indem sie durch durchgängige Steckverbinder-Systeme in den Baugrößen M8 und M12 die Auswahl aufeinander abgestimmter und geprüfter Bauteile erleichtern. Neben den M8- und M12-Leitungen und den konfektionierten M12-Leitungen im Hygienic Design umfasst das System des Konzerns mit Hauptsitz in Blomberg auch konfektionierbare Steckverbinder, Wanddurchführungen und passive Verteiler-Boxen im Wash-Down-Design. Dass bei der Entwicklung dieser Steckverbinder-Familie zentrale Anforderungen der Industrie hinsichtlich Reinigungsabläufen berücksichtigt wurden, bestätigen unabhängige Prüfeinrichtungen wie Ecolab und Diversey.

So sind die Steckverbinder gegen handelsübliche Reinigungsmittel beständig, ein Ergebnis der abgestimmten Werkstoffauswahl. Dabei wurde auch auf die Einhaltung der FDA-Regularien geachtet. Bei der Auswahl der Kunststoffe und Leitungsmaterialien wurde zudem auf schädliche Additive und Flammhemmer verzichtet. Beim Design-In der Komponenten unterstützt bei Bedarf die Engineering-Software Eplan den Anlagenplaner. Optionale Längenvarianten aller umspritzten Steckverbinder mit Leitung stehen ebenfalls zu Verfügung. So kann der Anwender etwa durch Definition eines Vergleichsartikels zur gewünschten Leitungslänge innerhalb weniger Tage ein auf seine Anlage abgestimmtes Verkabelungskonzept mit individuellen Leitungslängen umsetzen. Damit steht dem Anlagenbauer für alle drei Hygiene-Zonen ein durchgängiges Verkabelungsportolio zur Verfügung, dass neben den Auflagen der FDA auch den EHEDG-Richtlininen Rechnung trägt.

 

Digitales Engineering für Anlagen der Lebensmittel-Industrie

Hersteller von Automatisierungstechnik wie auch Anwender im Engineering wollen ihre Planungs- und Entwicklungszeiten durch integrierte Prozesse immer weiter verkürzen. Die Verknüpfung digitaler Informationen mit Produkten, Komponenten und Artikeln liegt daher im Interesse der Komponentenhersteller, Software-Partner und Key-User. Dies gilt auch für die Planung und Auslegung von Maschinen und Anlagen der Lebensmittelindustrie. Dafür bieten die Engineering-Lösungen von Eplan eine Datenverwaltung auf Basis der Vernetzung unterschiedlicher Systeme wie Teamcenter oder SAP an. Für eine möglichst einfache Implementierung der Daten stellt Phoenix Contact für seine Produkte Makros zur Verfügung, die von der Internet-Seite des Herstellers geladen und in die Engineering-Lösung implementiert werden. So lassen sich auch F&B-Steckverbinder in den digitalen Entstehungsprozess einer Anlage integrieren.

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