Antriebstechnik für hygienisch sensible Bereiche

Durchgängiges Konzept

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Für Anlagenbereiche, die höchste Reinheit verlangen, hat Danfoss ein durchgängiges Hygienekonzept entwickelt. Es umfasst zentrale und dezentrale Antriebstechnik in Form von Frequenzumrichtertechnik und Motorschaltern ebenso, wie speziell an die Anforderungen angepasste Getriebe. Im Vordergrund stehen dabei unter anderem VLT-Frequenzumrichter, Aseptic- und CleanDrive-Motoren sowie das Anschlusskonzept CleanConnect.

Gerhard Vogel

Die Anforderungen in Anlagen der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie sowie der Pharmaindustrie und Chemieindustrie, in denen sensible Produkte produziert und abgefüllt werden, steigen stetig. Mikrobiologisch sensible Produkte beispielsweise der Getränkeindustrie, wie stille Wasser, Fruchtsäfte oder alkoholfreie Biere, reagieren auf Beeinflussungen sehr empfindlich. Ebenso Güter der Kosmetik- oder pharmazeutischen Industrie. In der chemischen Industrie erfordern hoch sensible Prozesse die bestmögliche Hygiene, sollen die Erzeugnisse später einen einwandfreien Zustand erlangen. Auch eine stetige Veränderung bei den Verpackungsmaterialen stellt neue Anforderungen an die hygienischen Bedingungen. So bedingen Kunststoffverpackungen für Kosmetikprodukte, aber auch die PET-Flaschen in der Getränkeindustrie, neue Maßnahmen, da sie nicht mehr mit einer heißen Sterilisation oder Reinigung keimfrei gemacht werden können. Die Hersteller sind daher gehalten, während des gesamten Produktionszyklus strenge Auflagen zu erfüllen.
Ausgangssituation
Generell benötigen alle Anlagen in den vorgenannten Applikationen eine hohe Sauberkeit, was für die Geräte bedeutet, dass sie häufige Reinigungsgänge überstehen müssen. Dies reicht vom einfachen Abspritzen mit Wasser über die Hochdruckreinigung bis hin zur Verwendung von säure- und laugenhaltigen Reinigungs- und Desinfektionsmitteln in den besonders kritischen Bereichen der Produktion. Schmutznester, beispielsweise durch verrippte Oberflächen oder schwer zugängliche Stellen, sind bei den Antrieben weitestgehend zu vermeiden. Ebenso sind Vertiefungen, in denen Wasser und Reinigungsmittelrückstände, aber auch Produktreste anhaften und den idealen Nährboden für Bakterien bilden können, ein absolutes Tabu. Die Oberflächen sollten ein leichtes und schnelles Ablaufen aller Reinigungsmedien gewährleisten.
Doch damit ist es noch nicht getan. Eine weitere Gefahr für die Verunreinigung der Produkte besteht in der Re-Infektion durch Luftverwirbelung bzw. der Aerosolbildung bei flüssigen Produkten. Im ersten Fall wirbeln Luftströme, wie sie beispielsweise durch Lüfter in Motoren erzeugt werden, Bakterien auf, die dann aus der Luft in gerade gereinigte und/oder befüllte und noch nicht verschlossene Produktgebinde herabfallen. Bei der Aerosolbildung verteilen dieselben Lüfter herabtropfende Substanzen zu einem feinen Sprühnebel in der Umgebungsluft, ähnlich einem Spray, die sich dann ebenfalls in den entsprechenden Gebinden absetzen können.
Antriebskonzepte
Danfoss hat ein durchgängiges Hygienekonzept für diese sensiblen Bereiche entwickelt. Es umfasst zentrale und dezentrale Antriebstechnik in Form von Frequenzumrichtertechnik und Motorschaltern ebenso, wie speziell an die Anforderungen angepasste Getriebe. Je nach Anlagenkonzept können verschiedene Lösungen zum Einsatz kommen. In Bezug auf die Hygiene hat das zentrale Konzept den Vorteil, dass die benötigten Frequenzumrichter und Softstarter in einem Schaltschrank oder einem Schaltraum zusammengefasst sind, und somit mit den – zum Teil widrigen – Umgebungsbedingungen nicht in Berührung kommen. Gerade bei weit verzweigten Anlagen allerdings führt dieses Konzept zu langen Motorleitungslängen. In diesem Fall hat der Betreiber die Möglichkeit, seine Umrichter oder Motorstarter direkt in der Anlage zu installieren. Dies bedingt allerdings den Einsatz von entsprechenden Gehäusen, die den Umgebungsbedingungen gewachsen sind. Danfoss bietet daher die VLT-Frequenzumrichter in Gehäusen bis zur Schutzklasse IP 54, den VLT-AutomationDrive FC 300 sogar bis IP 66. Die Geräte lassen sich auch in der Anlage in der Nähe der Motoren anbringen und sind spritzwassergeschützt bzw. bei IP 66 zusätzlich strahlwassergeschützt. Lackierte Platinen, die gegen chemische Einflüsse zusätzlich geschützt sind, erhöhen die Lebensdauer in aggressiven Umgebungen.
In besonders kritischen Bereichen, wie beispielsweise im Bereich zwischen Flaschenwascher und Abfüllung in der Getränkeindustrie, kommt häufig auch dezentrale Technik wie der VLT FCD 300 oder der VLT DMS 300 zum Einsatz. Beide Geräte lassen sich direkt am zu steuernden Motor oder in unmittelbarer Nähe an der Anlage befestigen. Sie wurden speziell für die Anforderungen in solch kritischen Anlagenabschnitten entwickelt. Große Abstände zwischen den Kühlrippen und eine fast vollkommen glatte Oberfläche durch eine laugen- und säureresistente Pulverbeschichtung lassen Reinigungsmittel und eventuelle Produktreste problemlos ablaufen. Die hohe Schutzart IP 66 garantiert den sicheren Betrieb direkt in der Anlage.
Reinigbare Getriebemotoren
Getriebemotoren, die in sensiblen Bereichen zum Antrieb der Bänder und Anlagen eingesetzt sind, sollten vom Design her dafür optimiert sein, eine einfache Reinigung zu gewährleisten. Zu den charakteristischen Eigenschaften solcher Getriebe zählen:
  • abgeschrägte Kanten an den Getrieben
  • hohe Resistenz durch Speziallackierung
  • keine Entlüftung
  • einfache Demontage
Daneben stehen so genannte Aseptic- und CleanDrive-Motoren zur Verfügung. Diese sind gekennzeichnet durch eine völlig glatte Oberfläche, die einfach und wirkungsvoll ohne Bildung von Schmutznestern gereinigt werden kann. Außerdem benötigen sie keine Lüfter. Durch diese beiden kons-truktionsbedingten Verbesserungen wurden bisher nicht oder nur schlecht zugängliche Schmutzherde beseitigt, die zu einer Re-Infektion an der Produktionsanlage führen konnten. Zudem wird die Aerosolbildung drastisch reduziert oder sogar ganz vermieden. Weitere charakteristische Merkmale des Aseptic-Motors sind hohe Resistenz gegen aggressive Reinigungsmedien durch laugen- und säurebeständige Lackierungen in CORO 1 und Schutzart IP 66, sicherer Anschluss über verpolsichere, ebenfalls reinigungssichere Anschluss-Systeme. Die Getriebe sind geeignet für Frequenzumrichterbetrieb durch standardmäßige Thermistoren und Iso-Klasse F.
Anschlüsse beachten
Auch beim Anschluss der eingesetzten Antriebe ist auf ein entsprechend ausgelegtes Anschlusskonzept zu achten, das die extremen Belastungen und die kritischen Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, alkalische und saure Reinigungsmittel sowie unterschiedliche Temperaturbereiche auch längerfristig ohne Ausfälle verträgt. Ein solches System zeichnet sich beispielsweise durch einen verschraubbaren, verpolsicheren Anschlussstecker in hoher Schutzart IP 67 aus, der aus einem korrosionsfesten Material bestehen sollte. Das ideale Material ist auch hier Edelstahl. Zusätzlich sollten die Kontakte vergoldet sein, um auch in feuchter Umgebung jederzeit einen sicheren elektrischen Anschluss zu gewährleisten. Eine vollkommen glatte Oberfläche sichert den leichten Ablauf aller Flüssigkeiten. Modulares Systemdesign erlaubt den Einsatz in allen Bereichen der Anlage – und spart gleichzeitig bei der Bevorratung von Ersatzteilen. Danfoss beispielsweise bietet das CleanConnect-Konzept an, das alle oben beschriebene Eigenschaften erfüllt und daneben sowohl Steuerung als auch Energieversorgung mit nur einem Kabel erlaubt.
cav 429

Weitere Informationen zur Antriebstechnik
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