Steckverbinder für die Lebensmittelindustrie

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1 Steckverbinder für die Lebensmittelindustrie Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch Steckverbindereinsatz Anforderungen an Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie Page 1 of 8

2 Spezialsteckverbinder erhöhen Anlagenverfügbarkeit in der Lebensmittelindustrie Neue Schnittstellen optimiert für Food & Beverage Eine optimale Fertigung nutzt die zur Verfügung stehende Produktionszeit maximal aus. Das gilt auch für die Lebensmittelindustrie mit ihren Bereichen Verarbeitung/Verfahrenstechnik und Verpackung. Gerade in der Industrielle Lebensmittelverarbeitung sind die Ausfallzeiten hoch. In vielen Produktionslinien überschreitet die jährliche Ausfallzeit 400 Stunden. Das verursacht erhebliche Kosten. Die Ausfälle führen zu Lieferverzögerungen, nachfolgende Aufträge geraten in Rückstand. Bis die Folgen der Unterbrechung bereinigt sind, bedarf es häufig vieler Managementeingriffe, Planumstellungen oder gar Veränderungen bei Vertriebsleistungen.* Für die Rentabilität von Unternehmen sind minimale Ausfallzeiten ein entscheidender Faktor. Die wesentlichen Zeitfresser sind die ungeplanten Ausfälle, aber auch geplante Wartungen, Rüstzeiten oder Reinigungen (Cleaning in Place CIP und Cleaning of Place COP) reduzieren die Verfügbarkeit von Anlagen. Der mit einer Wartungs-Stunde verbundene Anlagenausfall kann je nach Auslastung Kosten von bis EUR verursachen. Ansatzpunkte zur Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit Ein erfolgversprechender Ansatz, diese Kosten zu minimieren, kann im Einsatz von Steckverbindern bestehen: Immer wenn es um Tempo und Zuverlässigkeit geht, können diese ihre Stärke gegenüber festverdrahteten Lösungen ausspielen. Über Steckverbinder versorgte Endgeräte wie Motoren, Frequenzumrichter, Heizgeräte und Lüftungen können wesentlich schneller entkoppelt, ausgetauscht und/oder Page 2 of 8

3 gewartet werden als vergleichbare festverdrahtete Geräte. Während man für das Schließen oder Lösen eines Steckverbinders maximal 30 Sekunden benötigt, dauert eine Festverdrahtung durchschnittlich rund eine Stunde. Eine Steckverbindung ist also um mehr als den Faktor 100 schneller ( Das lässt sich am Beispiel einer Umrüstung von Mischbehältern für unterschiedliche Endprodukte verdeutlichen. Mögliche Ausfallzeiten können durch den Einsatz von Steckverbindern wesentlich verkürzt werden, im Extremfall um den oben genannten Faktor. Auch die Ausfallzeiten durch COP, für das ja jedes Mal elektrische Komponenten getrennt werden müssen, lassen sich mithilfe von Steckverbindern verkürzen. Wird zudem ständig Ersatz für eventuell ausfallende Ersatzgeräte und Bauteile bereitgehalten, verringern sich die Ausfallzeiten auch dank modularisierter Schnittstellen zusätzlich. Weiteres wichtiges Mittel im Kampf gegen Stillstandzeiten z.b. aufgrund von Verschleiß oder Umbau von Produktionslinien, oder durch Inbetriebnahme neuer Maschinen sind vorkonfektionierte Kabelstränge. Denn vorab montierte und komplett getestete Kabelbäume weisen eine wesentlich geringere Fehlerquote auf als manuell verdrahtete Lösungen. Jede Stunde Maschinenverfügbarkeit, die sich durch den Einsatz von Steckverbindern gewinnen lässt, bringt eine erhebliche Kostenreduktion mit sich (je nach Auslastung einer Produktionslinie zwischen 5000 und Euro). Am Beispiel durchschnittlicher Ausfallkosten kann man die Einsparungen wie folgt veranschaulichen Page 3 of 8

4 [Tabelle Steckverbindereinsatz_Einsparungspotenzial ] Hygienestandards in der Lebensmittelindustrie Aufgrund der erhöhten Hygieneanforderungen (z.b. durch FDA21 CFR 177, EN ), war der Einsatz von Steckverbindern in der Lebensmittelkontakt- und in der Spritzone bisher teils umständlich, teils gar nicht realisierbar, und zwar sowohl für Anlagenhersteller als auch für Betreiber. Daher sind der Vergangenheit Versuche, eine höhere Modularisierung in den Anlagen der Lebensmittelindustrie zu erreichen, oft an fehlenden passenden Steckverbinderlösungen gescheitert. Dazu sollte man sich an den gängigen Hygienezonen in der Lebensmittel orientieren Die produktfreie Zone kennzeichnet sich durch das geringste Kontaminierungsrisiko aus. In diesem Bereich sind die Lebensmittel in der Regel bereits verpackt und Page 4 of 8

5 dadurch vor potentiellen Verunreinigungen geschützt. Sollte dennoch ein ungeschütztes Produkt in Kontakt mit einer Anlagenkomponente kommen, wird dieses aussortiert und nicht weiter verarbeitet. Aus diesem Grund finden in der produktfreien Zone auch weniger häufig intensive Reinigungen statt. Das Anlagendesign unterliegt dadurch nur geringen Einschränkungen in Bezug auf Hygienerichtlinien, wodurch dort z.b. bestehende HARTING Connectivity Produkte eingesetzt werden können. Innerhalb der Spritzzone finden in der Regel Veredelungs- oder Verpackungsprozesse statt. Die Produkte sind in diesem Bereich häufig vorübergehend ungeschützt, wodurch sich das Risiko einer Verunreinigung erhöht. Die Vorgaben für den Kontakt zwischen Lebensmitteln und der Anlage entsprechen denen der produktfreien Zone: Bei Kontakt wird aussortiert. Aufgrund des erhöhten Kontaminierungsrisikos gelten für Maschinen innerhalb der Spritzzone die gleichen Anforderungen an und an die Widerstandsfähigkeit des Materials wie in der Produktkontaktzone. Hier ist der Einsatz von Spezialsteckverbindern zwingend notwendig. Die Produktkontaktzone stellt den Bereich dar, in dem die Lebensmittel hergestellt oder ungeschützt bearbeitet werden. Maschinen und deren Komponenten müssen möglichst eben und ohne Zwischenräume oder Spalten gestaltet sein. Andernfalls könnten sich durch heruntergefallene Lebensmittel sogenannte Schmutznester bilden. Diese Schmutznester sind bei der täglichen Reinigung mit Hochdruck und Dampfreinigern sowie mit aggressiven Reinigungsmitteln nur schwer zu erreichen. In der Konsequenz entstünde eine versteckte, nicht tolerierbare Keimbelastung innerhalb des Produktionsprozesses und somit ein erhöhtes Infektionsrisiko des Verbrauchers Page 5 of 8

6 [Käseproduktion, Lebensmittelbereich] Benötigt werden Steckverbinder, die speziell für das Umfeld der Lebensmittelindustrie optimiert worden sind. Um Hygiene-Anforderungen entgegen zu kommen, müssen insbesondere große Radien eingehalten werden besonders glatte Oberflächenmaterialien verwendet werden. Hier kann insbesondere modifizierter Polyprophylen (C3H6, PP) Kunststoff verwendet werden, der resistent gegen z.b. die wesentlichen ECOLAB-zertifizierte Reinigungsmittel ist. Bei der Reinigungsmittel-Resistenz des Materials und der unbedingt nötigen Materialtests im Labor muss darauf geachtet ein möglichst großes Spektrum der in der Lebensmittelindustrie verwendeten Reiniger abzudecken. Beitrag zur Einhaltung der Hygienestandards Wesentlich ist das Verhindern von außen liegenden Schmutznestern. Das Design eines Lebenmittelsteckverbinders muss die Anhaftung von Bakterien und die Kontaminierung von Anlagen, im selben Maße wie andere Bauteile in den Bereichen, verhindern. Außerdem dürfen verwendete Außen-Materialen, wie Page 6 of 8

7 Kunststoffe in Tülle, die Lebensmittel bei Kontakt nicht kontaminieren. Wesentliche Richtlinien und Hinweise bietet hier die US-amerikanische FDA (Food & Drug Administration im U.S. Department of Health & Human Services) welche den Import und den Vertrieb von Produkten, die zur Herstellung oder Bearbeitung von Lebensmitteln benötigt werden reglementiert. Für die Zulassung werden Produkte speziell auf giftige Bestandteile untersucht, um das Risiko für den Verbraucher zu minimieren. Alle weichen, theoretisch lösbaren, Produktkomponenten wie Dichtungen und Verschlusselemente sollten z.b. in blauer Farbe ausgeführt, um das Detektieren von Fremdkörpern mithilfe von Überwachungskameras zu ermöglichen, da die Farbe bis auf wenige Ausnahmen nicht auf natürliche Weise in Lebensmitteln vorkommt. Die Schutzklassen IP67 / IP69K müssen auch bei täglicher Reinigung mit aggressiven Reinigern und hohen Drücken bestehen. All diesen Bedingungen müssen sich Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie genügen. BUS-, Signal- und Power-Schnittstellen, selbst im Spritzbereich Auch bei der Übertragung von verschiedenen Daten und der Varianz der Schnittstellen müssen sich Steckverbinder in der Lebensmittelindustrie flexibel bzw. modularisiert zeigen. Fokus für den Hersteller muss immer auf der optimalen Abbildung der Kundenschnittstelle liegen. Hier spielen neben der Übertragung von Signal und Power natürlich auch Ethernet basierte Bussysteme eine wichtige Rolle. Auch der Installationsprozess muss beachtet werden und möglichst viele Anschlusstechniken für Kontakte sollten ermöglicht werden wie Patchanschluss bei Ethernetkabeln oder Crimptechnik zur Serienherstellung aber auch Schnellanschlusstechniken, wie z.b. Quicklock, im Feld sollten ermöglicht werden Page 7 of 8

8 [ Schema] Ein Steckverbinder, der die wesentlichen Anforderungen der Lebensmittelindustrie erfüllen kann, ist der Han F+B, der (wie im Namen angedeutet) speziell für die Lebensmittelindustrie als modulares Steckverbinder-Konzept entwickelt worden ist. Der Autor: Florian Hackemeier, Produktmanager Harting Electric GmbH & Co KG Page 8 of 8