Mikrobiologische oder bakterielle Verunreinigungen von Lebensmitteln kommen relativ häufig vor, wie ein Blick in das staatliche Internetportal zeigt. Diese Entwicklung sollte nicht auf die leichte Schulter genommen werden, warnt Markus Keller vom Stuttgarter Fraunhofer IPA, Spezialist für Reinst- und Mikroproduktion: „Wir müssen dieses Problemfeld ganzheitlich betrachten, uns also nicht nur auf das Reinigen von Maschinen beschränken. Aus meiner Erfahrung in der Mikrobiologie weiß ich, dass schon ein falscher Keim die Arbeit von Wochen zerstören kann.“ 

Um das Design eines Gerätes hygienefreundlich zu machen, müssen Konstrukteure und Biologen gemeinsam an der Entwicklung beteiligt sein – beispielsweise wenn es darum geht, Ventile, Befestigungen, Oberflächen oder Kabelführungen zu optimieren, damit schädliche Anhaftungen von vornherein ausgeschlossen werden. Zwar seien laut Markus Keller immer mehr Entscheidungsträger in der Industrie für die Wichtigkeit des Hygienic Design sensibilisiert; dennoch würden Produktionsanlagen oft rein unter Kostenaspekten gebaut und bestellt, sodass sich preiswerte Kunststoff-Kabelverschraubungen an hochwertigen Maschinen für die Lebensmittelindustrie befinden, weil der Einkäufer nicht bereit ist, mehr Geld für Hygiene-Komponenten auszugeben.

Fertigen nach EHEDG-Vorgaben

Wer kein umfassendes Hygienic Design nutzt, läuft Gefahr, dass einerseits sein Reinigungs-Prozedere sehr aufwendig und somit teuer zu gestalten ist. Andererseits kann es durch Verunreinigungen im Fertigungsprozess zu teuren und Imageschädigenden Rückrufaktionen kommen. Betrachtet man also die Gesamtkosten inklusive Beschaffung, Risikoanalyse, Reinigung und damit bedingt Stillstandzeiten über die Lebensdauer einer Anlage, lässt sich feststellen, dass ein durchgängiges Hygienic Design auf Dauer günstiger ist.

Pflitsch hat die erste Hygiene-Kabelverschraubung aus Kunststoff entwickelt und ermöglicht so vergleichsweise kostengünstig die EHEDG-konforme Umsetzung des Hygienic Design.

© Pflitsch

In den Ausschreibungen und Pflichtenheften müsse das Design nach den EHEDG-Vorgaben fest verankert werden, fordert Markus Keller. Durch aktuelle Richtlinien der EHEDG, des VDI und international der ISO 14159 ist beim Einsatz von Maschinen und Anlagen im hygienischen Umfeld ein entsprechendes Hygienic Design Stand der Technik. Außerdem sei es nötig, die Hygiene-Beauftragten von vornherein in Entscheidungen einzubeziehen.

Hygienic Design ist nicht nur im Bereich der Lebensmittelindustrie in den Fokus gerückt. Auch verwandte Branchen wie die Pharma- und Arzneimittelindustrie sind stark sensibilisiert und wenden Hygienic-Design-Prinzipien an, ohne es direkt ‚Hygienic Design‘ zu nennen. Markus Keller meint dazu: „Im Prinzip betrifft es alle Technikbranchen und deren Zulieferer, die mit Reinräumen und sauberen Umgebungen zu tun haben. So setzt sich beispielsweise die Halbleiterindustrie schon lange mit diesen Aspekten auseinander; zwar mit einem Fokus auf Partikel anstatt auf die Mikrobiologie, aber mit denselben Gestaltungsprinzipien.“

Dabei hört das Thema Hygienic Design nicht bei der Materialauswahl für das Gehäuse auf, sondern betrifft das gesamte Produkt – und eben auch die Kabelverschraubung, wie sie beispielsweise die Firma Pflitsch herstellt.

In den automatisierten Produktionsanlagen der Lebensmittel-, Pharma- und Chemie-Branche sowie in den Reinräumen der Elektronik müssen Anhaftungen von Staub und Schmutzpartikeln ausgeschlossen werden, da sie die Bildung von Bakteriennestern begünstigen können. Zudem müssen die verwendeten Reinigungsmittel sauber abperlen. Dies ist eine besondere Herausforderung für Kabelverschraubungen, denn Hohlräume, Spalte und offene Gewindegänge wie bei Standardverschraubungen sind in Hygiene-Anwendungen absolut tabu.

Edelstahl oder Kunststoff

Die 'Blueglobe Clean Plus' vereinfacht die Adaption an Schläuche. So lassen sich Kabel mechanisch schützen oder mehrere Kabel hygienetechnisch sicher führen.

© Pflitsch

Eine der ersten Komplettverschraubungen, die gemäß EHEDG zertifiziert wurde, ist die ‚Blueglobe Clean Plus‘ von Pflitsch. Für ihren Verschraubungskörper wird Edelstahl 1.4404/AISI 316L oder ein lebensmittelechter Kunststoff verwendet, der so gefertigt wird, dass er eine sehr glatte Oberfläche mit einer Rauheit <0,8 μm sowie gerundete, kantenfreie Übergänge zu den Schlüsselflächen aufweist. Statt mit den geforderten 3° großen Radien sieht Pflitsch in der Regel 6°-Radien vor, was die Hygiene-Sicherheit zusätzlich erhöht. 

Für Dichteinsätze und Dichtscheiben werden Kunststoffe entsprechend der FDA 21 CFR 177.2600 verwendet, die sich gemäß der EU-Verordnung 10/2011 für den Kontakt mit Lebensmitteln eignen. Weitere Merkmale sind die Schutzarten IP66, IP68 (15 bar) bis IP69 K, eine kabelschonende Abdichtung durch einen großen Dichteinsatz und eine hohe Zugentlastung, die verhindert, dass das Kabel aus der Kabelverschraubung herausrutscht. 

Varianten für die Hygiene-Praxis

Die neue Kunststoff-Variante der Hygiene-Kabelverschraubung gibt es derzeit in den Größen M12 bis M40 für Kabeldurchmesser von 5 mm bis 29 mm. Bei der Edelstahlvariante reicht die Spanne von M8 bis M40 für Kabel von 4 mm bis 29 mm. Darüber hinaus gibt es eine EMV-Variante, die mit ihrer 360°-Kontaktierung des Kabelschirms bis in den GHz-Bereich höchste Dämpfungswerte erreicht. Hierfür sorgt eine innenliegende Triangelfeder, die sich beim Einschieben des Kabels sicher um das Schirmgeflecht herumlegt. So ergibt sich bereits bei lockerer Druckschraube der gewünschte EMV-Schutz.

Durch die Hygiene-Kabelverschraubung 'Blueglobe Clean Plus' werden ­Energiekabel und Steuerleitung zuverlässig und mit hoher Zugentlastung in ein Motorengehäuse von Kobold eingeführt. Auf Block geschraubt, ist der ­Gewindegang komplett abgedeckt, sodass sich keine Schmutzpartikel ablagern oder Bakteriennester bilden können.

© Pflitsch

Für Anwendungen, in denen Kabel zusätzlich mechanisch geschützt werden müssen oder wo mehrere Kabel hygienegerecht zusammengeführt werden sollen, hat Pflitsch in Zusammenarbeit mit Schlauchherstellern eine Lösung geschaffen, um lebensmittelgerechte Schläuche und Wellrohre mit der Kabelverschraubung sicher zu kombinieren. 

Für Produktionsprozesse der Pharma- und Lebensmittelindustrie, bei denen zum Teil sehr hohe oder tiefe Temperaturen auftreten, ist auch eine Hochtemperatur-Variante der Kabelverschraubung verfügbar, mit Dichteinsatz und Dichtscheiben aus hochwertigem Silikon. In diesen Hochtemperatur-Verschraubungen mit Edelstahl- und Kunststoff-Verschraubungskörper werden Einsatztemperaturen von –40 °C bis +150 °C möglich.

Um die Bandbreite an Anwendungen des Hygienic Design beziehungsweise der Kabelverschraubungen zu zeigen, nachfolgend drei Beispiele:

Antrieb gemäß EHEDG

Der Antriebstechnik-Hersteller Georgii Kobold hat eine Baureihe im Edelstahlgehäuse konsequent nach EHEDG-Vorgaben konzipiert. Gehäuseform, Oberflächen, Materialien, Dichtungen und die Kabeleinführung mussten entsprechend ausgelegt sein. Ergo griff das Unternehmen auf die nach EHEDG-Richtlinien entwickelte Kabelverschraubung von Pflitsch zurück. Mit ihren wenigen Bauteilen lässt sich die Kabelverschraubung einfach installieren: Der Verschraubungskörper wird in die Gehäusewand des Antriebs eingeschraubt (oder in Durchgangsbohrungen eingesteckt und mit einer Gegenmutter fixiert). Anschließend wird die Druckschraube aufgeschraubt, das Kabel durchgeschoben und die Druckschraube spaltfrei auf Block angezogen. Eine bündige Dichtscheibe aus einem EHEDG-zugelassenen Elastomer-Werkstoff dichtet die Kabelverschraubung gegen das Gehäuse sicher ab. Die gesamte Montage der beiden Kabeleinführungen für Energie und Steuerungsdaten erfolgt von außen ohne Spezialwerkzeug.

Robuste Kameragehäuse

Die Anwendungsbereiche für Bildverarbeitung reichen vom klassisch-industriellen Bereich über Reinraum, Pharma- und Lebensmittelindustrie, Mess-Einrichtungen in Klimakammern bis zum Offshore-Betrieb oder Applikationen für Solaranlagen in der Wüste. Die Firma Autovimation stellt Schutzgehäuse für Kamerasysteme und Zubehör her, um mechanische, chemische oder thermische Belastungen von der empfindlichen Kameratechnik fernzuhalten. Dank der ‚Heat-Guide/Quick-Lock‘-Kamerabefestigung des Unternehmens dient das Kameragehäuse gleichzeitig als Kühlkörper, was die Temperatur im Kameragehäuse um bis zu 20° C reduzieren kann. Für extreme Temperaturbereiche stehen zudem Wasserkühlsysteme, geregelte Heizplatten und Gehäuse mit Peltier-Klimatisierung zur Auswahl. 

Um die Kameratechnik mit der Peripherie über Energie- und Datenleitungen anzuschließen, setzt Autovimation auf Kabeleinführungen von Pflitsch, die hohe Dichtigkeit auch bei sehr unterschiedlichen Kabeln gewährleisten. Dank der ‚Blueglobe Clean Plus‘ lassen sich Kameragehäuse auch für den Hygienebereich realisieren.

Das elektropolierte V4A-Edelstahlgehäuse ‚Dolphin‘ beispielsweise bietet IP69K-Schutz für Kompaktkameras mit einem Querschnitt von 29 mm x 47 mm bis 40 mm x 40 mm. Entwickelt wurde es speziell für hygienisch anspruchsvolle Aufgaben. Besonderer Wert wurde auf die Vermeidung von Ecken und Kanten gelegt, an denen sich Verschmutzungen oder Keime absetzen könnten. Alle potenziellen Lücken sind mit FDA-zugelassenen Dichtungen verschlossen. 

Hygiene hat Priorität

Bei der Firma Weber Maschinenbau steht das Design aktuell oben im Pflichtenheften. Ein Beispiel ist der ‚Slicer 906‘ zum Schneiden von Käse, Wurst und Fleisch in Scheiben von 0,1 mm bis 50 mm mit einer Schnittgeschwindigkeit von bis zu 1500 U/min. Die Scheiben werden nach Kundenwunsch in allen gängigen Konfigurationen abgelegt – beispielsweise gestapelt, geschindelt oder gefaltet. Die aus Edelstahl und Acrylglas gefertigte Anlage sollte so hygienisch wie möglich entwickelt werden, sodass auch hier die Pflitsch-Lösung genutzt wird, um eine Vielzahl unterschiedlicher Kabel und Pneumatik-Leitungen hygienisch einwandfrei und langlebig in die Edelstahlgehäuse einführen zu können.

Autor: 
Walter Lutz ist freier Fachjournalist in Haiger.