Dem Keim keine Chance

Lichtschranken: lebensmittelecht und hygienegerecht

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15.05.2013 Verunreingungen kann man nirgends brauchen: Ob in der Lebensmittelverarbeitung, der Getränkeabfüllung oder bei der Herstellung pharmazeutischer Produkte – die im Kampf gegen Bakterien und Mikroorganismen in den Produktionsanlagen eingesetzten Reinigungs- und Desinfektionsmittel wirken gründlich.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Maximale Detektionsleistung und maximale Verfügbarkeit bei minimalem Platzbedarf sind Leistungsmerkmale, die für Miniatur-Lichtschranken W4S-3 Inox und W4S-3 Inox Hygiene gelten.
  • Sowohl die Lichtschranken als auch die Lichttaster bieten neben hohen Reichweiten und Funktionsreserven eine hohe Fremdlichtsicherheit. Der Einsatz dieser besonders lichtintensiven LED-Technologie bietet den Vorteil, dass auf den Objekten ein scharfer Lichtfleck abgebildet wird.

Dem Dauerkontakt mit alkalischen, chlorhaltigen und oxidativen Produkten müssen aber nicht nur die lebensmittel- oder getränketechnischen Anlagen standhalten, sondern auch die in ihnen installierten Komponenten wie zum Beispiel Sensoren. Die Miniatur-Lichtschranken W4S-3 Inox und W4S-3 Inox Hygiene erfüllen in diesem Umfeld hohe Ansprüche an Detektionssicherheit, Materialbeständigkeit und hygienegerechtes Design.

Maximale Detektionsleistung und maximale Verfügbarkeit bei minimalem Platzbedarf sind Leistungsmerkmale, die für alle Sensoren der beiden Produktfamilien gelten. Mehr als 500 Varianten stehen den Anwendern zur Verfügung: Einweg- und Reflexions-Lichtschranken, Lichttaster mit Vorder- oder mit Hintergrundausblendung, spezielle Sensoren für das Erkennen transparenter Objekte, verschiedene Ausführungen der mechanischen und elektrischen Anschlusstechnik, Versionen mit und ohne Teach-Taste am Gerät decken die Wünsche der Anwender ab. Das Besondere an den Produktfamilien W4S-3 Inox und W4S-3 Inox Hygiene aber ist, dass sie die Anforderungen des Anlagenumfeldes perfekt erfüllen, da sie durch ihre hohe Materialbeständigkeit und absolute Dichtigkeit die wirkungsvolle Abhilfe gegen das noch zu häufig zu beobachtende ‚Lichtschrankensterben im Lebensmittelumfeld‘ darstellen.

Detektion im rauen Umfeld
Die Lichtschranken und Lichttaster der beiden Produktfamilien werden überall dort eingesetzt, wo Objekte unter schwierigsten Bedingungen zu erfassen sind und der Sensor möglichst klein und robust sein muss. So bieten sowohl die Lichtschranken als auch die Lichttaster neben hohen Reichweiten und Funktionsreserven eine hohe Fremdlichtsicherheit. Alle Sensoren arbeiten mit einer Pinpoint Sende-LED – die Lichttaster verfügen sogar über zwei. Dadurch sind sie in der Lage, ‚räumlich‘ zu sehen, so dass sie eine bestmögliche Vorder- oder Hintergrundausblendung – und damit Detektionssicherheit – erreichen. Der Einsatz dieser besonders lichtintensiven LED-Technologie bietet zudem den Vorteil, dass auf den Objekten ein scharfer, homogener und fast laserartiger Lichtfleck abgebildet wird. Dies erleichtert die Ausrichtung und Inbetriebnahme der Sensoren und ermöglicht auch über größere Tastweiten das zuverlässige Erkennen selbst schwieriger Oberflächen.

Damit „dicht“ auch wirklich dicht ist …
… wurden beide Produktfamilien hinsichtlich der Gehäusetechnologie auf höchstmögliche Robustheit und Beständigkeit ausgelegt. Das Gehäuse besteht aus extrem widerstandsfähigem Edelstahl 1.4404 / AISI 316L. Dieser kohlenstoffarme Edelstahl weist eine gute Beständigkeit auf gegen chlorhaltige Medien wie beispielsweise Desinfektionsmittel auf Hypochlorit-Basis oder chloralkalische Schaumreiniger, deren oxidative Komponente verstärkt auf Materialien einwirkt. Hergestellt wird das Gehäuse in einem pulvermetallurgischen Spritzgießverfahren, das eine durchgehende, einstückige Gehäusekonstruktion mit integrierter Stecker-Anschlusstechnik ermöglicht. Hinzu kommt eine für den Einsatz im Nassbereich der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie optimierte Dichtungstechnik, die durch ständige Testzyklen mit wechselnden Belastungen durch Temperaturschwankungen, verschiedene Druckverhältnisse, Kälteschocks, künstliche Alterung sowie mechanische Schläge und Vibrationen kontinuierlich weiterentwickelt wurde. Auch das Bedienelement als solches – eine in das Gehäuse integrierte, flexible Edelstahlmembran – ist dicht. Alles in allem werden auf diese Weise selbst die Dichtigkeitsanforderungen nach IP67, IP68 und selbst IP69K weit übertroffen – und das ist wichtig für die Verfügbarkeit in der Einsatzpraxis, denn kurze Reinigungszyklen oder der Feierabend vor der Tür können dazu führen, dass beim Reinigen der Anlagen manch einer schon mal näher an die Maschine herantritt oder den Druck oder die Temperatur der Dampfstrahler ein wenig erhöht, um schneller zum gewünschten Reinigungsresultat zu gelangen.

Die Auswahl des Edelstahls 1.4404 / AISI 316L für die Sensorgehäuse hat darüber hinaus noch einen weiteren Vorteil: Der Werkstoff ist von der amerikanischen Behörde FDA (Food & Drug Administration) für den Kontakt mit Lebensmitteln zugelassen.

Hohe Verfügbarkeit bei minimalen Betriebskosten
Die Lichtschranken und Lichttaster der Baureihe W4S-3 Inox sind durch ihre Materialbeständigkeit und ihr Washdown-Design eine gute Sensorlösung für den Nassbereich in der Produktion von Nahrungsmitteln und Getränken. Ob Gehäuse, Frontscheibe, Teach-Membran oder Anschlusstechnik – die platzsparenden Miniatursensoren halten den Anforderungen an eine zuverlässige Detektion ebenso Stand wie denen an die thermische, chemische und mechanische Belastbarkeit beim Hochdruckreinigen von Anlagen. Dies bestätigt auch eine Zertifizierung, bei der das Verhalten der Sensoren im Kontakt mit einer Vielzahl typischer Industrie-Reinigungs- und Desinfektionsmitteln geprüft wird. Darüber hinaus zeigen das auch die konstruktiven Maßnahmen. Die W4S-3 Inox ist eine der ersten Edelstahl-Lichtschranken, die mit einem abgedichteten elektrischen M12-Anschluss ausgestattet ist. Dieser hält härtesten Dichtigkeitsanforderungen Stand. Die Pinpoint-Technologie gewährleistet eine einfache und schnelle Ausrichtung der Sensoren bei Inbetriebnahme und Justierung sowie ein sicheres Detektions- und Schaltverhalten auch auf glänzende oder tiefdunkle Objekte.

Speziell für das Erfassen transparenter Materialien und Objekte verfügen die Baureihe mit der W4S-3 Inox Glas über eine Sensorversion für das zuverlässige Erkennen beispielsweise von Flaschen aus Glas oder PET. Mithilfe der kontinuierlichen Nachführung der Schaltschwelle wird ein sicheres Erkennen von Objekten unter sich stetig ändernden Verhältnissen erreicht – Transparentes bleibt so jederzeit für die Sensoren sichtbar.

EHEDG stand Pate bei der Entwicklung
Die Lichtschranken und Lichttaster sowie das Zubehör der Baureihe W4S-3 Inox Hygiene sind so ausgeführt, dass sie über das reine Washdown-Design hinaus durch besondere Maßnahmen konstruktionsbedingte, hygienebezogene Gefährdungen vermeiden – bei voller Detektionsleistung wie auch hoher Materialbeständigkeit. Der allererste Ansatzpunkt zur Realisierung eines derartigen Hygienic Designs in Anlehnung an die Empfehlungen der EHEDG (European Hygienic Engineering & Design Group) ist das Gehäusedesign. Bereits die Wahl des Edelstahls 1.4404 / AISI?316L fördert die natürliche Absterberate von Bakterien wie auch anderen Mikroorganismen auf der Gehäuseoberfläche.

Das spezielle pulvermetallurgische Spritzgießverfahren bietet aus hygienischer Sicht den Vorteil einer sehr glatten und sehr feinen, kantenfreien Oberfläche – ein Merkmal, das ansonsten nur durch zusätzliches Elektropolieren erreicht wird. Die Oberfläche dieses Edelstahls mit seinem Oberflächenrauigkeit von 0,8 µm Ra bietet nur wenig Anhaftungsmöglichkeiten für Nahrungsmittelreste und damit kaum Nährböden für Bakterien und andere Mikroorganismen. Auf der anderen Seite hat es genau die Rauigkeit, die es braucht, damit Reinigungs- und Desinfektionsmittel optimal wirken können und nicht direkt ablaufen. Die Oberflächen wie auch die Übergänge, zum Beispiel vom Gehäuse zur spezialbeschichteten, widerstandsfähigen Frontscheibe aus PMMA oder auch die auf Hundertstel Millimeter bündig in die Oberfläche eingelassenen Anzeige-LEDs, sind frei von Spalten oder Vertiefungen gestaltet, so dass sich auch dort keine Schmutznester bilden können. Somit kann das gesamte Sensorgehäuse problemlos von Reinigungs- und Desinfektionsmittel umspült werden, das anschließend schnell und rückstandslos wieder abfließen kann. Auch die mechanische und elektrische Anschlusstechnik erfüllen die hohen Anforderungen an das hygienegerechte Design. So ist die Unterseite der Sensorgehäuse gewölbt, um mittels eines M12-Adaptergewindes oder eines D12-Adapterschaftes eine dichte, EHEDG-konforme Verbindung zwischen dem Sensorgehäuse und der Maschine herzustellen – ohne Löcher, Spalten oder Stufen. Dies vermeidet letztendlich jegliches Risiko mikrobiologischer Verunreinigungen und gewährleistet eine hygienische Lösung.

Dies gilt auch für das Zubehör der W4S-3 Inox Hygiene, aber auch der W4S-3 Inox. Reflektoren aus Edelstahl, identische Werkstoffe wie 1.4404 / AISI 316 L und PMMA sowie die baugleiche mechanische Anschlusstechnik gewährleisten, dass auch die Komponenten rund um die Sensoren die hohen Wash-down- bzw. Hygieneanforderungen erfüllen.

Keine kritischen Überwachungspunkte nach HACCP
Insgesamt bedeutet das besondere, hygienegerechte Design, dass diese Sensoren gemäß HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points) keine kritischen Überwachungspunkte mehr darstellen – was beispielsweise im Pharmaumfeld den Aufwand für bakteriologische Untersuchungen reduziert. Und dies gilt für die gesamte Baureihe: die Einweg- und Reflexions-Lichtschranken, die Lichttaster mit Vorder- bzw. mit Hintergrundausblendung und die Glas-Lichtschranke, die ein zuverlässiges Erkennen von transparenten Materialien im Pharma-, Lebensmittel- und Getränkebereich ermöglichen. Je nach Sensorversion steht auch bei dieser Produktfamilie IO-Link zur Verfügung; dies ist insbesondere für die Validierung von Anlagen zur Produktion und Verpackung pharmazeutischer Produkte von Interesse.

 

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Heftausgabe: Mai 2013
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Tobias Güttler, Product Manager Miniature & Fiber Sensors in der Business Unit Photoelectric Sensors & Fibers der Division Industrial Sensors Sick

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Tobias Güttler, Product Manager Miniature & Fiber Sensors in der Business Unit Photoelectric Sensors & Fibers der Division Industrial Sensors Sick
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