Robust und hygienisch einwandfrei

Bei der Auslegung der Motoren und Getriebe liegt der Fokus zwangsläufig auf einer hygienegerechten Konstruktion. Der Grad der Anforderungen an das hygienegerechte Design hängt gemäß DIN EN 1672-2 (Nahrungsmittelmaschinen – Allgemeine Gestaltungsleitsätze – Teil 2: Anforderungen an Hygiene und Reinigbarkeit) von der Kontaktmöglichkeit zu den Lebensmitteln ab. Daraus ergeben sich drei verschiedene Produktionszonen. Wann immer möglich sollten Getriebe und Motoren samt Frequenzumrichter möglichst nicht im direkten "Lebensmittelbereich" (a) eingesetzt werden. Lebensmittel können hier mit den Anlagenteilen in Berührung kommen und anschließend in den Verarbeitungsprozess zurückgelangen. Als Folge davon sind hohe Reinigungsintervalle erforderlich, was für die Anlagen und die darin verbauten Komponenten bedeutet, dass diese über eine hohe Chemikalienresistenz verfügen und so konstruiert sein müssen, dass eine rückstandslose Reinigung möglich ist.

Idealerweise sollten Antriebe außerhalb dieser Zone in dem in der DIN EN 1672.2 definierten "Spritzbereich" (b) platziert werden. Auch hier sind Komponenten zu bevorzugen, die gemäß Hygienic Design zertifiziert worden sind. Besonders bei der Verarbeitung und Primärverpackung leicht verderblicher Lebensmittel wie Fleisch und Fisch sind hygienische Antriebslösungen ein Muss und durch verschiedenste Richtlinien vorgeschrieben. Im "nicht Lebensmittelbereich" (c), abseits der eigentlichen Produktionsprozesse, sind die Anforderungen vergleichbar mit dem klassischen Industrieumfeld. Die Gefahr einer Kontamination der Lebensmittel ist geringer. Jedoch kann es auch hier sinnvoll sein, auf Hygienic-Design-Lösungen zu setzen. Mechanisch ist dies nicht immer trivial zu lösen, aber mit glatten und speziellen Oberflächen sowie einem einfach zu reinigenden Design weitestgehend realisierbar.

Ist der Antrieb gelegentlich Spritzwasser ausgesetzt oder wird er im betriebswarmen Zustand mit Heißdampf und zugesetzten Chemikalien gereinigt? Die die Aussteller der Anuga FoodTec liefern auf Basis ihrer umfassenden Systembaukästen komplette Antriebslösungen, die einen großen Drehzahlbereich abdecken und den täglichen Reinigungsprozeduren standhalten. Ausgeführt in Edelstahl oder mit Oberflächenveredelung erfüllen sie die Richtlinien der European Hygienic Engineering Design Group (EHEDG). Glatte Oberflächen mit einer Rauheit unter 0,8 Mikrometer und abgerundete Radien größer drei Millimeter erleichtern die Reinigung. Vertiefungen und potenzielle "Schmutzfänger" wie Ecken und Kanten werden so konsequent vermieden. Der hohe Anspruch an Langlebigkeit und leichte Reinigungsfähigkeit mündet darin, dass kompakte Einheiten, bestehend aus Synchron-Servomotor und Planetengetriebe, resistent sind gegen Heißdampf und korrosive Reinigungsmittel.

Und das nicht ohne Grund: Antriebslösungen für die Lebensmittelindustrie müssen unempfindlich gegen Reinigungsmittel sein, denn wegen der hohen Hygienestandards werden sie häufig gereinigt und desinfiziert. Neben einem definierten Temperaturbereich spielen auch die Beständigkeit gegenüber korrosiven Effekten wie Wasser oder Säuren sowie der Schutz gegen das Eindringen von Staub eine entscheidende Rolle, wenn es um die Widerstandsfähigkeit geht. Elektrische Komponenten werden über die IP-Schutzart (Ingress Protection) gemäß dieser Kriterien klassifiziert.

Die Bezeichnung setzt sich aus den Buchstaben IP und zwei Ziffern zusammen. Die erste Ziffer von null bis sechs steht dabei für den Schutz vor Staub und Fremdkörpern. Je höher diese Ziffer ist, umso stärker ist der Antrieb gegen feinsten Staub geschützt. "6" steht für absolute Staubdichtigkeit. Die zweite Ziffer von null bis neun zeigt die Widerstandsfähigkeit gegenüber eindringendem Wasser an. Während die "1" nur Schutz gegen leichtes Tropfwasser verspricht, zeigt die "9" den (höchstmöglichen) Schutz gegen das Eindringen von Wasser bei Hochdruck- oder Dampfstrahlreinigung an. Die Schutzart entsprechender Edelstahl-Servogetriebemotoren für den Spritzbereich beträgt in der Regel folglich IP69K. Die Antriebe sind resistent gegen Heißdampf und korrosive Reinigungsmittel – zwei Anforderungen bei den in der Lebensmittelindustrie typischen CIP- und SIP-Prozessen (Clean In Place, Sterilization In Place).

Aber auch für den Trockenteil der Produktion, außerhalb des Spritzbereich, halten die Antriebsspezialisten auf der Anuga FoodTec verschiedene Lösungen in geringerer Schutzart bereit. Diese können wahlweise mit motorintegriertem Umrichter oder für motornahe Montage des Umrichters im Feld ausgeführt werden. Die dezentrale Installation der Antriebseinheiten ermöglicht hier eine konsequente Modularität, beispielsweise von Transportanlagen in der Getränkeindustrie. Je nach den Gegebenheiten vor Ort lassen sich so Förderelemente als standardisierte und autarke Module mit einheitlichen Schnittstellen für ein flexibles Anlagenlayout kombinieren. Beim anspruchsvollen Transport zählen Antriebskomponenten, die sich schnell und flexibel an verschiedene Gegebenheiten anpassen können, möglichst wenig Lärm verursachen, wenig Energie benötigen und sich dennoch einfach reinigen lassen. Die Technik muss robust sein, um schwerste Lasten exakt positionieren und manövrieren zu können.

Wie das in der Praxis aussehen kann, zeigt das Beispiel der der Brauerei Hofbräu München, die 2024 ihre Fassabfüllung erneuerte. Insgesamt wurden in der neuen KEG-Anlage etwa 85 überwiegend dezentrale Antriebe für diverse Transport- und Hebeeinrichtungen verbaut. Für einen energieeffizienten Betrieb der Fördertechnik sorgen Einheiten aus dem Automatisierungsbaukasten von SEW-Eurodrive. Die Anforderungen der Brauerei wurden in einem Elektro-Lastenheft definiert. Konkret sollten alle neuen Antriebe mindestens die Anforderungen der Energie-Effizienzklasse IE3 erfüllen. Die jetzt zum Einsatz kommenden mechatronischen Antriebe der Baureihe MOVIGEAR performance liegen in der Effizienzklasse IE5 sogar über dieser Vorgabe. Auch der Querschnitt für die Stromzuleitung ist jetzt deutlich geringer als bei der alten KEG-Anlage. Durch kompaktere Bauformen und die dezentrale Ausführung aller Antriebe, das heißt ohne Schaltschränke, kann Hofbräu München jetzt auf der gleichen Grundfläche die doppelte Abfüllleistung erzielen. Im Mai 2024 wurde die Anlage fertiggestellt und läuft seitdem zur vollen Zufriedenheit des Betreibers.

Weitere Informationen

www.sew-eurodrive.com