Steckverbinder für die drei Zonen der Lebensmittelindustrie

Lebensmittel-Produzenten stehen dem Steckverbinder Einsatz in sensiblen Bereichen bislang oft skeptisch gegenüber. Sie befürchten, dass Schnittstellen mit ihren Umrissen die gut abwaschbaren, glatten Oberflächen durchbrechen. Doch benötigt man diese im produktnahen Bereich für die Reinigung. Für solche Einsatzfälle hat Harting einen Spezialsteckverbinder entwickelt. Der Han F+B hält einer intensiven Reinigung stand. 

Inhalt

• Elektrische Verbindungstechnik in der Spritzzone
• Beständig gegen aggressive Reinigungschemikalien
• Steckverbinder erhöhen Flexibilität im Anlagendesign
• Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie

Bei Betreiben von Anlagen in der Lebensmittelindustrie dürfen keine gesundheitsgefährdenden Stoffe in die Nahrungsmittel gelangen. Bearbeitungs- und Verpackungsmaschinen müssen deshalb so gestaltet sein, dass sie die Reinigung erleichtern und die Bildung von Schmutznestern verhindern. Das klingt einfach, ist es aber nicht. Diese Herausforderung bereitet vielen Produktionsverantwortlichen der Branche Kopfzerbrechen.

Kupplungen und Bremsen Einsatz in der Lebensmitteltechnik

Die Produktzone ist die Zone mit direktem Kontakt zum Nahrungsmittel. Sie stellt die höchsten Anforderungen an Maschinen und Komponenten. Oft wird dieser Bereich klein gehalten, um den Reinigungsaufwand zu verringern. Glatte Oberflächen der hier eingesetzten Produkte sind optimal. Bakterien haben hier keine Chance zur Ansiedlung. Weil elektromechanische Schnittstellen die glatten Oberflächen unterbrechen, werden sie möglichst außerhalb dieser Zone angebracht.

Elektrische Verbindungstechnik in der Spritzzone

Auch in der Spritzone stufen Lebensmittelhersteller Steckverbinder anstelle der Festverdrahtung oft als riskant ein. Hier kommen teilweise Reinigungschemikalien zum Einsatz, die das Material stark beanspruchen. Hochdruckreiniger wirken zusätzlich regelmäßig mit hohem Druck und heißem Wasser auf die Anlagen ein. Dadurch können Dichtungen und Kabel Verschraubungen am Steckverbinder ihre Schutzwirkung für das Gehäuseinnere verlieren.

Auch für 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 Dichtungsringe und Kabel Verschraubungen nach dem Einsatz hochwirksamer Chemikalien und Hochdruckreinigern ihre Schutzfunktion verloren. Seit einigen Jahren nutzt PA daher Hartings Spezialsteckverbinder Han F+B.

„Mit dem Steckverbinder konnten wir eine Reihe konstruktiver Herausforderungen an den eigenen Maschinen beheben“, berichtet Steve Woodhead, Entwicklungsingenieur bei PA. Die Steckverbinder ermöglichten so eine Standardisierung am unteren Teil der Maschine. „Möchte ein Kunde eine Option geändert haben, wechseln wir ganz leicht die Einsätze, ohne den gesamten Metallbau des Traysealers neu designen zu müssen“, so Woodhead. Durch den Einsatz der Steckverbinder sei auch die schnelle Anbindung von Komponenten wie Absaugungen einfacher geworden.

Steckverbinder Han F+B im Video

Beständig gegen aggressive Reinigungschemikalien

Der Spezialsteckverbinder von Harting überträgt Leistung und Signale in der Spritzzone. In diesem hygienisch besonders sensiblen Umfeld können Anlagenteile mit Nahrungsmitteln in Kontakt kommen. Solche Nahrungsmittel werden zwar nicht wieder in die Produktstrom zurückgeführt, es kann allerdings zu Rückständen an den Maschinen Komponenten kommen. Diese Zone erfordert daher Steckverbinder, welche die Reinigungen mit Hochdruck und aggressiven Chemikalien standhalten und somit die elektrische Verbindung auch vor Wasser unter hohem Druck schützen. Nach einer Reinigung dürfen keine Rückstände zurückbleiben, die zur Keimbildung führen könnten.

Das Gehäuse des Han F+B hat ein leicht zu reinigendes Design mit großen Radien und glatten Oberflächen. 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 flexibel elektrische Schnittstellen auch auf kleinem Bauraum installieren. Sie müssen keine Kabelverschraubungen am Schaltschrank öffnen, um Feldgeräte zu entkoppeln. Aufwändiges Lösen und Neueinrichten von Festverdrahtungen entfallen. Mit Steckverbindern lassen sich Anlageninstallationen deshalb schneller durchführen, Werkzeugwechsel und Serviceeinsätze verkürzen sich.

Steckverbinder erhöhen Flexibilität im Anlagendesign

Etwas weniger hoch sind die Ansprüche an Steckverbinder in der produktfreien Zone. Hier ist kein direkter Kontakt zwischen Lebensmittel und Anlage vorgesehen. Dennoch sollten sich die Komponenten leicht abwaschen und desinfizieren lassen. Hierfür eigenen sich die Steckverbinder des Industriestandards Han B. Sie weisen mindestens Schutzart IP65 auf und eignen sich damit für viele Einsatzfälle.

Eine weitere Option sind Edelstahlgehäuse der Han-Inox-Baureihe. Wird die produktfreie Zone zusammen mit anderen Bereichen gereinigt, können die Komponenten spürbar chemischer Beanspruchung ausgesetzt sein. Als Material für die Gehäuse solcher Steckverbinder eignet sich Edelstahl, weil es besonders resistent gegen Korrosion ist und eine glatte Oberfläche besitzt. Dadurch lässt sich die Oberfläche gründlich und rückstandsfrei reinigen.

Die Edelstahl-Gehäuse Han-Inox sind besonders widerstandsfähig gegen chemische Reinigung 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.

Mit Partner Kuka vom Harting Stecker zur Roboter Connectivity

Die Reihe besteht aus einer Vielzahl von Einsätzen in Standardmaß, welche die verschiedenen Lebensadern der Industrie abdecken. Sie reicht vom Han Gigabit Modul für die schnelle Datenübertragung über Leistungsmodule mit z. B. 16 A bis hin zu Hochstrommodulen mit 100/200 A sowie pneumatischen Kontakten für Druckluft. Für (fast) jede Anforderung lässt sich daraus das passende System zusammenstellen.

Alternativ lassen sich auch kompakte Han 3A Edelstahlgehäuse einsetzen. Sie haben Schutzgrad IP67 und benötigen wenig Platz. Dadurch können sie beispielsweise sehr gut als Motorsteckverbinder eingesetzt werden.

Hochleistungskunststoff als Alternative

Kunststoff bietet außerhalb des mit Hochdruck zu reinigendem Produktionsbereich eine Alternative zu Edelstahl. Neben dem Steckverbinder Han F+B für den Spritzbereich bietet Harting die Reihe Han-Eco für die produktfreie Zone. Er verfügt über nicht-korrosive Eigenschaften des mit Glasfaser verstärkten Hochleistungskunststoffs. Han-Eco verwendet Gehäuse mit hoher mechanischer Robustheit in Schutzart IP65. Gleichzeitig ist Kunststoff sehr leicht. Abermals 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 Gewicht und Platz einsparen.

Für rüstintensive Applikationen mit regelmäßigen Werkzeugwechseln wie Formatwechsel auf Tiefziehmaschinen sind Andockrahmen sinnvoll. Solche Rahmen dienen als Aufnahme für Han-Modular. Verschiedene Module zur Übertragung von Daten, Leistung, Signalen oder Druckluft können nebeneinander platziert werden.

Das modulare Steckverbinder Programm von Harting bietet mit über einhundert verschiedenen Modulen nahezu unendlich viele Kombinationsmöglichkeiten und eine hohe Flexibilität. Durch den Andockrahmen werden die Schnittstellen zusammen mit den Werkzeugen bzw. Maschinenelementen angebunden oder getrennt. Solche Andocksysteme sind modular aufbaubar. Sie können an die jeweilige Anwendung angepasst werden.

Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie

Harting hat ein informatives Whitepaper zum Thema Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie veröffentlich. Das Dokument gibt dem Anwender einen Überblick über die Anforderungen an Steckverbinder, wie sie sich aus der Zoneneinteilung in der Lebensmittelproduktion ergeben (z. B. 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.

Zonen der Lebensmittelfertigung

Die Verarbeitungsprozesse in der Lebensmittelindustrie finden in drei unterschiedlichen Zonen statt: Produktzone, Spritzzone und produktfreie Zone.

Produktzone

Alle Anlagenteile und Komponenten mit direktem Kontakt zu Nahrungsmitteln müssen abwaschbar, desinfizierbar, korrosionsresistent, nicht toxisch, nicht absorbierend, glatt, durchgehend oder versiegelt sein. Steckverbinder kommen in der Regel nicht direkt mit Lebensmitteln in Kontakt und sind daher in diesem Bereich eher selten zu finden.

Spritzzone

Nahrungsmittel können ebenfalls in Kontakt der Bauelemente kommen, werden aber nicht wieder in den Produktstrom zurückgeführt. Weil dieser Bereich ebenfalls regelmäßig zu reinigen ist, sollten zur Orientierung die Kriterien für die Produktzone hinzugezogen werden, um auch hier ein hohes Maß an Hygiene sicherzustellen.

Produktfreie Zone

Kein direkter Kontakt zwischen Lebensmittel und Anlagenkomponenten. Diese Komponenten müssen korrosionsresistent sein sowie sich gut abwaschen und desinfizieren lassen.

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