Opto-Sensoren im Beständigkeitstest

Reinigungstod vermeiden

17.02.2007 Reinigungs- und Desinfektionsmittel wirken gründlich – aber nicht nur auf lebensmittel- oder getränketechnische Anlagen, sondern auch auf die daran installierten Komponenten wie Sensoren. Gefordert wird daher eine höchstmögliche Materialbeständigkeit. Johnson Diversey und Sick haben verschiedene Sensor-Baureihen auf ihre Materialbeständigkeit getestet. Die Ergebnisse können sich sehen lassen.

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Abfüllanlagen in Brauereien, Molkereien und bei Getränkeherstellern, Zerlege- und Verarbeitungsmaschinen in der Fleischindustrie oder Produktions- und Verpackungsanlagen für Lebensmittel sind typische Anlagen, die zyklisch gereinigt und desinfiziert werden müssen. „Insbesondere in diesen Bereichen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie dominiert die Außenreinigung, das heißt, das Reinigen und Desinfizieren außenliegender Anlagenteile mit hochwirksamen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln“, sagt Dr. Andreas John von Johnson Diversey, Anbieter von Reinigungssystemen und Dienstleistungen für die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie in Mannheim. Als Leiter der Anwendungstechnik Brew, Beverages & Processed Food unterstützen und beraten er und seine Mitarbeiter vor allem Endkunden in diesen Branchen. Adrian Schwarz, Produktmanager in der Division Automatisierungstechnik von Sick in Waldkirch: „Da Lichtschranken, Lichtgitter und induktive Sensoren wesentliche Automatisierungskomponeten in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind, lag es nahe, auch die in diesen Branchen weit verbreiteten Sensoren einmal einem objektiven, dokumentierbaren und nachvollziehbaren Härtetest zu unterziehen.“

Ziel der Materialbeständigkeitsprüfungen war es, das Verhalten der Sensoren im Kontakt mit typischen Industriereinigungs- und Desinfektionsmitteln zu testen. Die Prüfmethode – als dokumentiertes Testverfahren die Basis für die später erteilten Beständigkeitszertifikate – sieht ein vollständiges Eintauchen der Sensoren über einen Monat in das jeweilige Prüfmedium vor. Um die Beanspruchung der Sensoren möglichst identisch zur Einsatzpraxis abzubilden, wählte Johnson Diversey daher typische Produkte der Außenreinigung und -hygiene in der jeweils höchsten üblichen Einsatzkonzentration aus. Bei den Reinigungsmitteln waren dies

  • der alkalische, tensidhaltige, Schaumreiniger Diverfoam SMS HD in 5%iger Konzentration,
  • der chloralkalische Schaumreiniger Oxofoam (5%), dessen oxidative Komponente verstärkt auf Materialien einwirkt sowie
  • der saure Schaumreiniger Acifoam (5%), der vor allem dort eingesetzt wird, wo anorganische Rückstände beseitigt werden müssen.

Die verwendeten Desinfektionsmittel:

  • das neutrale, auf Amphotensiden basierende Produkt Tego 2000 (1%),
  • das Hypochlorit-haltige Desinfektionsmittel Divosan Hypochlorite (1%) und
  • das wegen des Vorhandenseins resistenter Mikroorganismen vor allem in Abfüllanlagen eingesetzte Desinfektionsmittel Divosan forte (1%) auf Basis von Peressigsäure.

Die Versuche erstreckten sich über jeweils einen Monat. „Dies entspricht einer Lebensdauer von fünf Jahren, wenn an 300 Arbeitstagen pro Jahr täglich eine Reinigung und Desinfektion stattfindet und die maximale Kontaktzeit der Sensoren mit den Medien 0,5 h pro Tag beträgt“, erläutert Dr. Andreas John. „Bei den thermisch instabilen Chlor- und Peressigsäure-Produkten wurde das Tauchbad, in dem die Sensoren eingelegt waren, nach zwei Wochen nachgeschärft. Zudem haben wir bei allen Tauchbädern die Temperatur zweimal pro Woche zwischen Raumtemperatur und 40°C gewechselt.“

Bei der Auswahl der Sensoren wurden die Geräte berücksichtigt, die in der Lebensmitel- und Getränkeindustrie besonders häufig eingesetzt werden bzw. solche, die auf Grund ihrer sensorischen Eigenschaften hierfür besonders geeignet sind. „Insgesamt waren dies etwa ein Dutzend Lichtschranken und Lichttaster mit unterschiedlich ausgeführten Anschlüssen und Bedienelementen, ein Sicherheits-Lichtgitter im IP67-Schutzgehäuse und Zylindersensoren sowie induktive Schalter im Edelstahlgehäuse“, fasst Adrian Schwarz zusammen.
Zur Auswertung der Laborversuche wurden die Sensoren anhand verschiedener optischer Kriterien beurteilt, z.B. Verfärbungen, Quellungen, Versprödungen, Ablösen von Bedruckung, Auflösen von Klebstoffen, Erblinden optischer Grenzflächen, Korrosion oder Porosität von Dichtmassen.

Dr. Andreas John zieht nach den Materialbeständigkeitstests ein positives Fazit: „Die verwendeten Werkstoffe sind größtenteils beständig gegenüber den typischen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln der Außenreinigung.“ Testsieger wurde die Baureihe W9-2 im Kunststoffgehäuse, bei der keine der genannten Fehlerbilder festzustellen war. Die Geräte sahen nach den Tests immer noch wie neu aus. „Auch die meisten anderen Sick-Sensoren in Kunststoffgehäusen sowie die induktiven Inox-Sensoren blieben vom Angriff fast aller Reinigungs- und Desinfektionsmittel weitgehend unbeeindruckt“, so Adrian Schwarz. „Dies deckt sich auch mit den Funktionstests, die wir anschließend mit den Sensoren durchgeführt haben. Alle Geräte sind den Beständigkeitstests zufolge auch nach fünf Jahren noch störungsfrei einsatzfähig.“ Voraussetzung hierfür ist jedoch – wie auch im Prüfzertifikat von Johnson Diversey explizit erwähnt – die bestimmungsgemäße Anwendung der Mittel.

Lebensdauer hängt nicht nur von der Materialbeständigkeit ab

Hintergrund ist – und das bestätigen Dr. Andreas John und Adrian Schwarz unisono – die Tatsache, dass vielerorts aus der chemischen Verträglichkeit von Materialien bzw. Stoffen zueinander gleich auf eine hohe Verfügbarkeit und Lebensdauer geschlossen wird, ohne das Praxisumfeld zu berücksichtigen. „Materialbeständigkeit ist ein sehr wichtiger Aspekt, aber nicht der einzige“, sagt Dr. Andreas John. „Eine Gehäusedichtung beispielsweise, die bei einem Peressigsäure-Desinfektionsmittel beständig ist, muss noch lange nicht einem Druck von 80 oder 100 bar aus einem Hochdruckreiniger standhalten.“ Ob die Konstruktion dem Einsatz von Hochdruckreinigern widersteht, wird mit der Schutzart IP69K nach DIN 40050 geprüft. Diese definiert bestimmte Prüfparameter wie z.B. Druck, Dauer, Temperatur oder Abstand eines Hochdruckstrahls zum Prüfling.“ Dass im Praxiseinsatz kaum jemand darauf achtet, IP69K-Sensoren normgerecht zu reinigen, bestätigt auch Dr. Andreas John: „Schnelles Umrüsten, kurze Reinigungszyklen, Feierabend vor der Tür – da geht manch einer schon mal näher dran an die Maschine oder erhöht Druck oder Temperatur ein wenig, um schneller zum gewünschten Reinigungsresultat zu gelangen.“

Fazit: Es gibt zahlreiche Sensorbaureihen, die für den Einsatz im Getränke- und Lebensmittelumfeld als günstig bewertet werden und gemäß des Testverfahrens zertifiziert sind. Dabei ist die chemische Materialverträglichkeit getrennt von der Dichtigkeit im Sinne der IP69K zu betrachten. Die Auswahl ist inzwischen so groß, dass sich für nahezu jede Anwendung und jedes Umfeld ein passendes Gerät finden lässt.

Heftausgabe: Februar 2007
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Über den Autor

Dirk S. Heyden , freier Fachjournalist, Weinheim
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