Die Perfektion als Herausforderung

Sensoren für die Lebensmittelindustrie | 2011 werden 7 Mrd. Menschen die Erde bevölkern. Jedes Jahr kommen ca. 83 Mio. hinzu. In gleichem Maße steigt der weltweite Bedarf an Nahrungsmitteln, die produziert, gelagert und verteilt werden müssen. Optimierte man in den vergangenen Jahrzehnten die Produktivität und die Sicherstellung ausreichender Lebensmittel stehen heute Haltbarkeit und die damit verbundene Hygiene im Vordergrund.

Der demoskopische Wandel in den industrialisierten Ländern, speziell in Europa, stellt die Lebensmittelindustrie vor große Herausforderungen. Der Bereich Convenience Food wird weiterhin deutlich wachsen. Es gilt kleinere Nachfragemengen zu befriedigen. Das Verhältnis von verpackter zu lose verkaufter Ware beschleunigt die Reaktionsgeschwindigkeit der Branche. Dies fordert zunehmend eine hygienegerechte Verarbeitung und Verpackung der Lebensmittel um die Mindesthaltbarkeit der Ware zu verlängern. Verpackungsmaschinen der jüngsten Generation müssen daher strenge Hygienevorgaben einhalten. Notwendig hierfür sind Möglichkeiten der effizienten Reinigung der Maschinen, um eine mikrobiologische Sicherheit zu gewährleisten. Wurde früher mehr oder weniger nach Augenschein und Erfahrung gesäubert und gereinigt, meist mit durchweg übermäßig dosierten Mengen an Reinigungs- und Desinfektionsmitteln, wird heute mit intelligenter Technik den Keimen entgegen gewirkt. Das Stichwort heißt Hygienic Design.

Im Hygienedesign
Aus oben genannten Gründen versuchen Anlagenbauer ihre Maschinen der neusten Generation optimal nach hygienischen Gesichtspunkten zu konstruieren. Unterstützung finden sie bei Spezialisten wie z. B. der EHEDG (European Hygienic Engineering and Design Group) die sich mit dem hygienischen Design von Anlagenteilen beschäftigt oder der FDA (Food and Drug Administration) eine US-amerikanischen Aufsichtsbehörde, die Materialien für die Lebensmittelindustrie bewilligt. Nicht zuletzt tragen Komponentenhersteller wie Pepperl+Fuchs mit ihren optimierten Sensoren dazu bei, Produktionsanlagen für die Lebensmittelindustrie zu komplettieren. Sensoren, die nach hygienischen Gesichtspunkten konstruiert sind, besitzen eine glatte Oberfläche, keine Schmutzkanten in denen sich Keime ansiedeln können und sind für den Nassbereich mit extremen Temperaturzyklen ausgelegt. Bevor ein Sensor für den Lebensmitteleinsatz von Pepperl+Fuchs zugelassen wird, durchläuft er speziell auf diese Anforderungen ausgelegte Tests. Diese sind mehrfach extremer als die Praxis es fordert.

An lebensmittelverarbeitenden Maschinen gibt es Bereiche mit unterschiedlich hohen Kontaminationsrisiken: der produktberührende Bereich, der Spritzbereich und der produktfreie Bereich. Pepperl+Fuchs hat diese Bereiche in Zonen aufgeteilt und diesen Sensoreigenschaften zugeteilt. Zone A, B und C.

Befinden sich Maschinenteile im Produktberührenden Bereich (Zone A), so muss davon ausgegangen werden, dass an diesen anhaftende Partikel von Lebensmittel wieder in den Produktionsprozess zurückgelangen können. Das kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein Füllstandssensor oberhalb einer Flüssigkeit montiert wird und anhaftende Spritzpartikel wieder in den Behälter zurücktropfen.

Lebensmittelprozesse keimfrei halten
Im Spritzbereich (Zone B) kann ein Maschinenteil oder Sensor zwar verschmutzt werden, von diesem können jedoch keine anhaftende Partikel wieder in den Lebensmittelprozess gelangen. Das ist der Fall, wenn ein Sensor zum Beispiel neben einer Transportstrecke montiert ist. Hygienegerechte Sensoren werden im produktberührenden Bereich (Zone A) eingesetzt. Diese Zone muss maximale Keimfreiheit garantieren. Neben den dafür optimierten Sensoren müssen auch alle nachgelagerten Maschinenteile wie z. B. Sensorbefestigungen und Kabelführungen den Hygienerichtlinien gerecht werden. Das führt zwangsläufig zu höheren Herstellkosten, die jedoch durch die späteren Betriebskosten kompensiert werden können. Spart man schließlich an der Reinigungszeit und an der Menge der eingesetzten Reinigungsmittel. Die dadurch erzielte höhere Maschinenverfügbarkeit und Einsparung von Reinigungsmitteln beeinflusst die Kostenbilanz positiv. Nicht zuletzt die mikrobiologische Sicherheit überzeugt den Endanwender. Kann er bei keimfrei verpackten Lebensmitteln die Mindesthaltbarkeit verlängern oder weniger Konservierungsstoffe dem Produkt beimischen. Letzteres ist speziell bei Bio Produkten ein schlagendes Argument für den Einsatz hygienisch Produktionsprozesse. An einer Maschine findet man aber auch Bereiche, die nicht unmittelbar mit dem Lebensmittel in Kontakt kommen, der sogenannte Spritzbereich (Zone B). Bauteile in diesen Zonen müssen hauptsächlich den Reinigungszyklen und Reinigungstemperaturen standhalten.

Der Montageaufwand kann hier auf ein sinnvolles Maß reduziert werden, was sich positiv auf die Kosten auswirkt. Auch für diese Zone bietet Pepperl+Fuchs speziell designte Sensoren an. Der produktfreie Bereich (Zone C) ist durchweg mikrobiologisch unkritisch und kann mit Standardsensorik ausgerüstet werden.

Berücksichtigt man bei einer Anlagenplanung frühzeitig alle hygienischen Belange, können für jede Zone konstruktiv optimierte Maschinenteile wie Sensoren und deren Befestigung ausgewählt werden. Dadurch entsteht lediglich dort ein erhöhter Aufwand, wo es aufgrund der geforderten hygienischen Sicherheit notwendig ist.

Nur die Zusammenarbeit von Spezialisten garantiert ein optimales Ergebnis. Daher kooperiert Pepperl+Fuchs in enger Abstimmung mit den Endanwendern, Anlagenbauern, Reinigungsmittelherstellern und den Freigabeinstituten, um der Perfektion immer wieder ein Stück näher zu kommen.

Ultraschall Metal Face Sensoren
Der Ultraschall Vollmetallsensor UMC3000 ist der erste tastende Vollmetallsensor auf dem Markt. Er ist nach den Richtlinien der EHEDG konstruiert worden und besteht ausschließlich aus FDA zugelassenen Materialien. Ein typischer Kandidat für den anspruchsvollen, produktberührenden Bereich (Zone A). Das Gehäuse besteht aus Edelstahl, welches keine Ecken und Kanten aufweist, in denn sich Keime ansiedeln bzw. anhaften können. Eine schnelle und Rückstandsfreie Reinigung ist somit garantiert. Die hohe Schutzart IP69K und die ECOLAB Zertifizierung garantieren ein problemloses Reinigen im Feld.

Für die Zone A ist neben dem tastenden System auch eine Ultraschallschranke im 18 mm Glatthülsendesign verfügbar. Die hohe Schaltfrequenz ist optimal geeignet um schnellen Prozessen, wie zum Beispiel Flaschenzählen, zu folgen:

tastender Ultraschallsensor mit Metal Face Wandler

200 mm...3000 mm Reichweite

Robuste und dichte Ausführung IP68 / IP69K

Gehäusematerial 1.4404 (V4A) / AISI 316L

Glatthülse mit Rautiefe RA < 0,8

Gestaltet nach den Richtlinien der EHEDG „Hygienic Design"

Induktive Metal Face Sensoren

Den Durchblick behalten die induktiven Sensoren von Pepperl+Fuchs auch durch Metall. Das hermetisch dichte Gehäuse lässt kein Eindringen von Feuchtigkeit zu. Garantiert wird dies durch optimal aufeinander angestimmte Materialien und Fertigungsprozesse die eine Langzeitfunktionalität auch nach den härtesten Reinigungszyklen garantieren:

Design nach den Richtlinien der EHEDG

V4A-Edelstahl Ganzmetallgehäuse (316L/1.4404)

Bauformen mit 12 mm und 18 mm Glatthülse sowie Gewindeversionen

Hohe Dichtigkeit im feucht-heißen Umfeld (IP68/69K)

Temperaturbereich -25 °C ... +85 °C

Optische Sensoren
Design und Technik können sich optimal ergänzen. Das beweist die Sensorreihe MLE76 mehrfach.

Die Formgebung erfüllt alle technischen Anforderungen der EHEDG. Findet man an deren Gehäuse keine waagrechten Flächen, auf denen Reinigungsrückstände zurückbleiben können. Auch Ecken und Kanten in denen sich Keime ansiedeln können, wurden konsequent vermieden. Selbst die Materialpaarung der optischen Scheibe und dem V4A-Metallgehäuse ist nach den Richtlinien der EHEDG spaltfrei gelöst.

Die Sensoren der Baureihe MLE67 bestätigen durch ihre ECOLAB Zertifizierung ihre Beständigkeit gegen aggressive Reinigungsmittel und widerstehen mit der Schutzart IP69K härteste Reinigungsprozesse mit Strahlwasser:

EHEDG Zertifiziert

V4A-Edelstahlgehäuse (316L/1.4404)

Hohe Dichtigkeit und Dampfstrahlfest (IP69K)

Ausgelegt für extreme Temperaturschocks

Umfangreiches, spaltfreies Montagekonzept.