Lebensmittel produzieren und verpacken

Was das für unterschiedliche Komponenten – von Schläuchen über Fittings und Zylinder bis hin zu Ventilinseln – bedeutet, zeigt SMC, ein Experte für pneumatische und elektrische Automatisierung.

Hohe Qualitäts- und Hygienestandards

Fehlende oder unzureichende Verpackung ist ein Grund dafür, weshalb laut der Welternährungsorganisation der Vereinten Nationen pro Jahr rund 1,3 Mrd. t an Lebensmitteln verloren gehen. Das macht qualitativ hochwertige Verpackungen so bedeutsam. In der EU bestimmt etwa die Verordnung Nr. 1935/2004, dass ihre Materialien inert sein müssen und keine Stoffe an die Endprodukte abgeben dürfen – das gilt für Lebensmittelverpackungen wie auch für Gerätschaften und Anlagenteile bei der Herstellung und dem Verpackungsprozess. Produzenten sollten daher bei der Auswahl etwa von Schläuchen, Fittings, Ventilinseln oder Zylindern auf bestimmte Merkmale achten, um stets einen hohen Qualitäts- und Hygienestandard zu garantieren.

Von automatischen Verpackungsmaschinen über den Transport bei Abfüllanlagen bis hin zu druckluftbetriebenen Reinigungsverfahren werden pneumatische Anwendungen in der Verpackungsindustrie vielfältig eingesetzt. Doch ist bei der Erstverpackung von Lebensmitteln das Anforderungsprofil an pneumatische Komponenten deutlich höher.

Schließlich sind sie einer regelmäßigen Reinigung ausgesetzt, bei der neben Wasser auch Säuren, Laugen oder andere aggressive Reinigungsmittel eingesetzt werden können. Sie müssen daher je nach Anwendungsfall aus robusten Materialen bestehen und/oder aufgrund ihres Konstruktionsdesigns zum einen vor dem Eindringen von Flüssigkeiten geschützt und zum anderen schnell und zugleich gründlich zu reinigen sein.

Entsprechende Kennzeichnungen zur Konformität nach Vorgaben der EU und der US-amerikanischen Lebensmittelbehörde FDA geben klare Hinweise darauf, ob etwa ein Zylinder oder eine Ventilinsel für Verpackungsprozesse im Lebensmittelbereich geeignet sind. Zugleich müssen sie auch in Sachen Leistung, Prozesssicherheit und Energieeffizienz überzeugen.

Edelstahlgehäuse bei pneumatischen Zylindern macht diese besonders robust und resistent gegenüber aggressiven Reinigungsmitteln. Zudem sollten sie wie die EU- und FDA-konforme Serie CG5-X2977 von SMC im sogenannten Clean Design konstruiert sein, also weder Ecken noch Kanten und statt eines Etiketts eine lasermarkierte Produktbezeichnung besitzen. So gelingt die Reinigung schnell, gründlich und verbrauchsarm und weder Schmutz noch Keime können am Gehäuse haften. In acht Ausführungen mit Kolbendurchmessern von 20 bis 100 mm realisiert die oben erwähnte Serie Hübe bis 300 (Kolbendurchmesser 20 und 25 mm) beziehungsweise bis 600 mm (Kolbendurchmesser ab 32 mm) und verhindert dank eines blauen Spezialabstreifers, dass Flüssigkeiten ins Gehäuse eindringen.

Ganz ähnlich verhält es sich mit Ventilinseln zur Ansteuerung und Signalverarbeitung von Ventilen, wenn diese nahe an der Anwendung installiert werden sollen. Denn im Verpackungsumfeld von Lebensmitteln können sie sich in der sogenannten Splash Zone befinden. Sie sollten daher wie die Serie JSY5000-H von SMC nicht nur kompakt, sondern im Clean Design und aus FDA-konformen Materialien konstruiert sein. Durch die Schutzart IP69K wird bei letztgenannter auch das Eindringen von Staub oder Flüssigkeiten verhindert – selbst im Falle von Hochdruckreinigern und Temperaturen von bis zu 80 °C. Ein Durchfluss von 1.600 Litern pro Minute (ANR) realisiert zudem eine hohe Taktzahl, und ein optionaler Energiesparschaltkreis senkt die Leistungsaufnahme nach dem Einschalten auf bis zu 0,1 W ab. Die mit Multipol-Anschluss ausgestattete Serie kann alternativ auch via IO-Link mit einem IO-Link-Master angesteuert werden und so mit verschiedenen Feldbusprotokollen kommunizieren.

Damit Druckluft und andere Medien wie Wasser oder Dampf an die richtige Stelle gelangen, kommen Schläuche und Fittings zum Einsatz. Um auch hier für den internationalen Markt für Lebensmittelverpackungen sicher aufgestellt zu sein, sollten beispielsweise Schläuche die Vorgaben nach EU-Verordnung Nr. 10/2011 und FDA § 177.2600 einhalten. Für Fittings gilt neben derselben FDA-Vorgabe noch die EU-Verordnung Nr. 1935/2004. Beide Komponenten sollten ebenfalls die jeweiligen Anforderungen in Sachen Korrosions- und Temperaturbeständigkeit für einen langlebigen Gebrauch erfüllen.

Hochflexible und knickbeständige Schläuche, die weder nach innen noch nach außen eine Bedruckung aufweisen, eignen sich besonders gut. So ist beispielsweise die Serie TU-X214 von SMC aus Polyurethan (PU) und bei einer Betriebstemperatur von 20 °C für einen Maximaldruck von 0,8 MPa ausgelegt. Für Druckluft lassen sie sich im Temperaturbereich von - 20 bis + 60 °C nutzen – für Wasser (nicht gefroren) liegt er bei 0 bis 40 °C. Um Fehler bei der Verschlauchung zu verhindern, ist die Serie in acht verschiedenen Farben erhältlich. Darunter die drei lichtdurchlässigen Rot, Blau und Farblos, die den Blick ins Innere ermöglichen. Die mit Außendurchmessern von 4, 6, 8, 10 und 12 mm und je 20 m Länge verfügbaren Schläuche gewährleisten einen sicheren und nach dem Lebensmittelrecht konformen Medientransport in der Verpackungsindustrie.

Bei Fittings kommt es unter anderem auf die Häufigkeit und Intensität der Reinigung, die Anschlussform (Klemm- oder Steckverbindungen) und die Umgebungs- und Medientemperatur an. Ist ein besonders hoher Reinigungsgrad erforderlich, sind solche im sogenannten Hygienic Design die erste Wahl, da sie sich sehr schnell, effektiv und gründlich säubern lassen, ohne dass sich Flüssigkeiten oder Schmutz ansammeln können. Dazu zählen etwa die Klemmverbindungen der Serie KFG2H-E von SMC, deren Oberfläche aus robustem rostfreiem und poliertem Edelstahl besteht, und die weltweit erstmalig eine EHEDG-Zertifizierung nach Typ EL Class I Aux erhielten. Zudem verfügen sie an der Verschraubung dank Schutzart IP69K über den höchsten Schutz gegen Schmutz und Feuchtigkeit, sind temperaturbeständig im Bereich - 5 bis +150 °C (kein Gefrieren) und lassen sich für die Medien Wasser, Dampf oder Druckluft in einem Betriebsdruckbereich zwischen - 100 kPa bis 1 MPa einsetzen. Klemmverbindungen im Clean Design wie die Serie KFG2H-C von SMC, die durch das gerade Gewinde mit O-Ring-Abdichtung eine hygienische Montage ermöglichen, sind ebenfalls besonders reinigungsfreundlich. Daneben realisieren die FDA-konformen Klemm- und Steckverbindungen der Serien KQG2-F, KQB2-F und KFG2-F hohe Anschlussflexibilität aufgrund von 17 (bei den beiden erstgenannten) beziehungsweise zehn verschiedenen Varianten.