Hochdruck oder Hygienic Design?

Kontaminationsrisiken bei Schaltschränken

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17.02.2009 Schaltschränke aus Edelstahl sind in hygienischen Prozessen der Lebensmittelindustrie Standard. Doch die für die Hochdruckreinigung konzipierten Konstruktionen bergen ein nicht zu unterschätzendes Kontaminationsrisiko: Hohe Schutzarten werden oft durch Totraum-trächtige Labyrinthkonstruktionen erkauft. Eine saubere Alternative dazu sind nach „Hygienic Design-Kriterien“ konzipierte Gehäuse.

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In der Nahrungs- und Genussmittel-industrie war die Hochdruckreinigung mit mobilen Geräten in der Vergangenheit an der Tagesordnung. Unter dem Motto „viel hilft viel“ wurden die verschmutzten Maschinen und Anlagen mit Wasser und Reinigungsmitteln bei Drücken bis 120bar von Rückständen befreit. Viele Hersteller haben seit einiger Zeit erkannt, dass sich so zwar die Maschine säubern lässt, der Schmutz aber im unmittelbaren, sonst nicht belasteten Umfeld verteilt. Deshalb reinigt die Lebensmittelindustrie heute meist nur noch mit einem Druck bis zu ca. 25 bar.

Nach EN 60 529 (Schutzarten durch Gehäuse) sind in der zweiten Kennziffer des IP-Codes die Schutzgrade für Wasserschutz geregelt. Die Kennziffer 6 besagt, dass Wasser, das aus jeder Richtung als starker Strahl gegen das Gehäuse gerichtet ist, keine schädlichen Wirkungen haben darf. In Anlehnung an DIN 40 050 Teil 9 werden inzwischen auch kompakte Schaltschränke mit der Schutzart IP 69 K (Wasser bei Hochdruck-/Dampfstrahl-Reinigung) angeboten. Bei solchen Gehäusen darf auch Wasser, das aus jeder Richtung unter stark erhöhtem Druck gegen das Gehäuse gerichtet ist, keine Schäden erzeugen.

Eindringende Flüssigkeiten erhöhen das Kontaminationsrisiko

Was für Straßenfahrzeuge oder Maschinen – zum Beispiel in der Automobil- oder Holzindustrie – gut ist, muss in der Lebensmittelindustrie nicht unbedingt von Vorteil sein. Es bleibt jedem Hersteller überlassen, den geschützten Raum im Gehäuse zu definieren. Wenn in der Schaltschranktür weder Taster noch Meldeleuchten eingebaut sind, und der Hersteller den geschützten Innenraum eingeschränkt hat, darf innerhalb des Schaltschrankes hinter der Tür durchaus Wasser tropfen. Allerdings muss sichergestellt sein, dass dies der elektrischen Ausrüstung nicht schadet.

Anders in der Lebensmittelindustrie: Wo Wasser in den Schaltschrank eindringt, finden auch Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen oder Schimmelpilze ihren Weg in den Innenraum. Die Verlustwärme der Steuerung tut ein Übriges, um das Kontaminationsrisiko im Inneren des Schaltschrankes weiter zu erhöhen. Beim Öffnen der Tür kann das Umfeld kontaminiert werden. Bei herkömmlichen Schaltschränken kann das Risiko weiter steigen, wenn die Dichtung durch aggressive Reinigungsmittel beschädigt wird. Deshalb dürfen bei Schaltschränken, die im unmittelbaren Produktionsumfeld der Lebensmittel-Industrie eingesetzt werden, keine Flüssigkeiten eindringen. Das heißt: Auch dann, wenn die Normen EN 60 529 und DIN 40 050 erfüllt sind, bleibt das Risiko der Kontamination.
Sowohl die Produzenten der Leergehäuse als auch der Steuerungsbau und nicht zuletzt die Hersteller und Betreiber von Maschinen in der Food-Industrie müssen umdenken: Bei einer für den Schutz der Elektrik ausreichenden Schutzart IP 66 dürfen wegen der Ansprüche an die Hygiene keine Flüssigkeiten ins Gehäuse eindringen. Um bei Drücken bis 25bar reinigen zu können, sind der Einsatz spezieller Dichtungen und das Minimieren der Verschluss- und Scharnierpunkte notwendig. Die Dichtung muss dabei nicht nur dem Druck sondern auch den Reinigungs- und Desinfektionsmitteln auf längere Zeit Stand halten.

Spezialdichtungen statt Meterware

Auf Dauer ist erfahrungsgemäß allerdings keine Dichtung den teilweise sehr aggressiven Laugen und Säuren gewachsen. Deshalb sollten die Dichtungen bei einer Beschädigung leicht auszuwechseln sein. Dabei ist darauf zu achten, dass die ursprüngliche Garantie der Schutzart nicht durch unsachgemäßes Einlegen reduziert wird. Hier haben sich verschweißte Dichtrahmen bewährt. Denn beim Einsatz von Meterware auf Rollen können an den Enden der Dichtschnur nachträglich Spalte entstehen.

Für den Fall, dass mit hohen Drücken gereinigt werden muss, gibt es Gehäuse in der Schutzart IP 69K. Erreicht wird diese über eine vielfache Verschraubung der abzunehmenden Teile, oder durch ein Labyrinth vor der Dichtung. Die mehrfache Verschraubung birgt die Gefahr, dass nach Wartungsarbeiten nicht alle Schrauben auch wieder ausreichend angezogen werden. Das Labyrinth, eine mehrfach verwinkelte Kantkonstruktion, schützt die Dichtung vor dem scharfen Wasserstrahl. Die dabei entstehenden Toträume müssen nach EN 1672-2 (Nahrungsmittelmaschinen – Allgemeine Gestaltungsleitsätze – Teil 2: Hygieneanforderungen) allerdings unbedingt vermieden werden. Auch EN ISO 14159:2004 (Sicherheit von Maschinen – Hygieneanforderungen an die Gestaltung von Maschinen) fordert die Vermeidung von Toträumen. Hinweise zur Vermeidung von Hohlräumen, Spalten oder Totzonen finden sich auch im EHEDG-Dokument 13 (Hygienic Design von Komponenten und Apparaten für offene Prozesse).
Die möglichen Nachteile einer hochdruckfesten Konstruktion liegen klar auf der Hand. Die Gefahr einer Kreuzkontamination durch das Bedienungspersonal der Maschine oder Anlage ist dabei hoch zu bewerten: Wie oft werden der Schaltschrank zur Bedienung und anschließend die Lebensmittel berührt? Eine Alternative zu hochdruckfesten Gehäusen sind hygienische Konstruktionen – wie die der Hygienic Design-Gehäuseserie von Rittal. Welche Eigenschaften diese hinsichtlich Hygiene aufweisen, wurde im September 2008 in einem unabhängigen Reinigungstest von Fraunhofer IPA ermittelt. Ergebnis: Die Hygienic Design-Gehäuse sind durch das Vermeiden nicht zugänglicher Stellen sowie durch ausreichende Ablaufmöglichkeiten deutlich einfacher zu reinigen als herkömmliche Edelstahlgehäuse.

Gehäuse mussten im Reinigungstest Farbe bekennen

Um eine Kontamination aus dem Alltag offener Prozesse in der Lebensmittelproduktion nachzustellen, wurden ein herkömmliches Edelstahlgehäuse und ein Hygienic Design-Gehäuse mittels einer robotergeführten Druckluft-Spritzpistole mit einem fluoreszierend markierten Milchprodukt besprüht. Danach erfolgte eine 24-stündige Pause, so dass die Prüfsubstanz antrocknen konnte. Im nächsten Schritt wurden die Gehäuse mit einem unbeheizten Hochdruckreiniger bei 30 bar gereinigt. Danach erfolgte wieder eine 24-stündige Trockenpause. Buchstäblich Farbe bekennen mussten die beiden Prüfobjekte bei der Fluoreszenzauswertung, die in einem abgedunkelten Raum stattfand. Selbst winzige Rückstände des Milchproduktes wurden hier im UV-A-Licht sichtbar gemacht.

Während beim Hygienic Design-Gehäuse keinerlei Rückstände feststellbar waren, wirkte das konventionelle Edelstahlgehäuse nur auf den ersten Blick wirklich sauber. Bei genauer Analyse zeigten sich winzige Reste der fluoreszierenden Testsubstanz an den für das Strahlwasser schwerer zugänglichen Stellen und den hygienetechnischen „Problemzonen“ wie Scharnieren, Dichtungen oder dem Ringspalt des Schließsystems. Beim Hygienic Design-Gehäuse waren dagegen auch an den Nivellierfüßen und Kabelverschraubungen keine Verunreinigungen festzustellen.

Heftausgabe: Februar-März 2009
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Über den Autor

Heinz Schmitt , Leiter Branchenmanagement Nahrungs- und Genussmittelindustrie, Rittal
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