Verfahrenstechnik Sauber geplant

Die gesetzlichen Anforderungen der Maschinenrichtlinie der EU feierten im vergangenen Jahr ebenso ihren 25. Geburtstag wie die Organisation der European Hygienic Engineering & Design Group (EHEDG). Fasst man die themenverwandten Publikationen des letzten halben Jahres hingegen zusammen, so ist festzustellen, dass wir uns häufiger noch mit den Symptomen schlechten „Hygienic Designs“ befassen als mit seinen Ursachen. So wichtig Themen wie Biofilm- und Sprühschattenerkennung, Reinigungskonzepte und -verfahren sind, konsequent umgesetztes Hygienic Design würde in vielen Fällen bei genannten Folgethemen nur noch selten Kopfweh verursachen.

Durch die EU-Maschinenrichtlinie ist Hygienic Design gesetzlich vorgeschrieben. Auch jeder Lebensmittel- oder Getränkeproduzent ist über die VO EG 852/2004 verpflichtet sicherzustellen, dass durch entsprechende Hygienemaßnahmen einschließlich der Reinigung seine Produkte die Verbrauchergesundheit nicht gefährden. Führt der Anlagenbauer seine Risikoanalyse zur Reinigbarkeit des Anlagenbereichs erfolgreich durch, erklärt er mit dem CE-Kennzeichen, dass die Anlage den geltenden Anforderungen genügt. Ein Produzent schlägt den Weg über das HACCP-Konzept (Hazard Analysis and Critical Control Points) ein und evaluiert hierbei auch den Reinigungsprozess.

Unterstützung zur Umsetzung hygienegerechter Konstruktionen bieten die EHEDG oder die Berufsgenossenschaft Nahrungsmittel und Gastgewerbe (BGN) an. Gesetze, Richtlinien und Schulungen, die den Rahmen bilden und die Richtung weisen, gibt es also zur Genüge.

Hygienic Design zu Ende denken

Anlagenbauer und Lebensmittelhersteller müssen für ihren Fall die aus Behältern, Rohren und Komponenten wie Ventilen, Pumpen und Messsensoren bestehende Anlage als ein Gesamtsystem betrachten, wenn sie die erfolgreiche Umsetzung des Hygienic Designs beurteilen wollen. Ein Lieferant von Messtechnik und Automatisierungslösungen wie Endress+Hauser kann zwei Teile dazu beitragen. Erstens ein hygienisch zertifizieres Messgerät und zweitens einen hygienischen Prozessanschluss. Bei Letzterem kann dem Kunden jedoch nur eine Empfehlung angeboten werden, welchen Anschluss er aus der Vielzahl am Markt befindlichen einsetzen soll.

Allerdings ist es hier wichtig darauf zu achten, dass Gerät und Prozessanschluss schon eine Einheit bilden, die zusammen zertifiziert sein sollte. Im dritten Teil, beim Einbau, liegt es nun in der Hand des Kunden, Hygienic Design zu Ende zu denken und das Gerät so einzubauen, dass es reinigbar ist. Hier sind Toträume und Rücksprünge zu vermeiden und eine vollständige Entleerung der Messstelle außerhalb der Betriebszeit sicherzustellen.

Aus dem Blickwinkel der Messtechnik gibt es reichlich Optimierungspotenzial im Einsatz hygienischer Prozessanschlüsse und des Einbaus. Nach der Auswertung eigener Verkaufszahlen der letzten vier Jahre lässt sich folgendes Fazit ziehen. Der Milchrohr-Anschluss DIN11851 hält noch Anteile von 5 bis 25 Prozent, je nach Messparameter, mit weiter rückläufiger Tendenz. Trotzdem ist er für manches Messgerät immer noch einer der beiden häufigsten bestellten Anschlüsse. Für Leitfähigkeitssensoren, schwerpunktmäßig in CIP-Anlagen verbaut, hält sich dieser Typ sogar konstant bei über 55 Prozent.

Um seine hygienischen Schwachpunkte zu beseitigen, wurde der DIN11864-Anschluss entwickelt, der sich aber nicht in der Messtechnik im Lebensmittelbereich hat etablieren können. Aber auch eine frontbündige Anschlussmöglichkeit von Messsensoren ist mit ihm nicht möglich, ebenso wie bei Clamp-Anschlüssen. Der Anschlussstutzen bildet in diesem Zusammenhang immer einen Totraum. Der Anteil von Sensoren mit Clamp-Anschluss liegt zwischen 3 und 10 Prozent, im Ranking je nach Messparameter liegt er meist zwischen Platz 3 und 5. Eine andere „Altlast“ aus den Vortagen des Hygienic Designs ist der DRD-Flansch. Dieser wurde gerne an Tanks zur hydrostatischen Füllstandmessung mit Drucksensoren verbaut. Entwickelt wurde er vom Messgeräte- und Armaturenhersteller Dreyer, Rosenkranz & Droop in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhunderts, hauptsächlich für Dampfanlagen. Obwohl es diese Firma seit 1943 nicht mehr gibt, hält sich der DRD-Flansch bis in die heutige Zeit hinein mit immerhin noch 5 bis 15 Prozent Marktanteil.

Sein Schwachpunkt ist die fehlende Zentrierung für die breite Flachdichtung, womit sich fast immer Rück- oder Vorsprünge beim Montieren bilden. Hier lagern sich später nicht abreinigbare Produktreste ab. Der Umbau ist zwar aufwendig, da der alte Flansch aus dem Tank herausgeschnitten werden muss, aber möglich. Die Alternative sind Varinline-Gehäuseanschlussflansche, die es in größeren Durchmessern gibt.

Universaladapter hat sich bewährt

Womit wir auch schon beim einzigen Standard der Lebensmittelindustrie angekommen sind, der sich Hersteller übergreifend in der Lebensmittelindustrie hat etablieren können, das Varinline-Konzept der Firma GEA Tuchenhagen. Rund ein Viertel der Endress+Hauser-Drucksensoren werden mit diesem Anschluss installiert, mit zunehmendem Anteil. Hier läuft er mehr und mehr dem Milchrohr-Anschluss den Rang ab. In Neubau- und Modernisierungsprojekten im Molkerei- und Brauereibereich wird er heute als Standard gefordert.

Von den Prozessanschlüssen, die Endress+Hauser anbietet, hat sich der Universaladapter am häufigsten bewährt. Groß gemacht hat ihn der Deltapilot S zur hydrostatischen Füllstandmessung mit der kondensatfesten Contite-Messzelle. Fast zwei Drittel aller Geräte werden auf diese Weise frontbündig und hygienisch an den Prozess angeschlossen. Für die Anbindung kleinerer Sensoren, wie sie zur Temperatur-, Füll- und Grenzstandstanderfassung eingesetzt werden, kommen meistens eigene Einschweißmuffen mit einhalb, dreiviertel oder ein Zoll Durchmesser zum Einsatz. Wichtig ist es besonders, hier den Kunden den Hinweis zu geben, dass es diese Muffen manchmal in hygienischer und nicht hygienischer Ausführung gibt.

Spannend wird die Marktentwicklung für elastomerfreie, metallisch dichtende Muffen, die gerne auch für Temperatursensoren eingesetzt werden. Diese sind nur bei Erstmontage hygienisch, nach Öffnen und erneutem Zusammenbau nicht mehr, da sich am Dichtkonus eine Kerbe hat bilden können. Da eine Temperaturmessung regelmäßig kalibriert werden muss, ist dieses Dichtungskonzept hier nicht praxistauglich.

Lohn der Mühe sind 
Einsparungen

Zur hygienischen Gestaltung von Anlagen muss der Endkunde oder Anlagenbauer auf ein komplett hygienisch zertifiziertes Produktportfolio zurückgreifen können, das alle wichtigen Prozessparameter wie Durchfluss, Druck, Füll-/Grenzstand, Temperatur und Leitfähigkeit abdeckt. Je nach Applikationsanforderungen existieren unterschiedliche Genauigkeits- oder Prozessanforderungen. Einmal wird eine hochgenaue Druckmessung, ein anderes Mal ein einfacher Druckschalter benötigt. Für eine Unterdruckanwendung kommt eine ölfreie Keramikdruckmesszelle zum Einsatz, in Anlagen mit hohen Vibrationen ein Druckmittlersystem.

Daher bietet Endress+Hauser als Komplettanbieter eine durchgängige Produktpalette mit über 30 EHEDG-zertifizierten Geräten an. Diese sind für die wichtigsten marktüblichen und eigenen Prozessanschlüssen validiert worden. Mithilfe einer nach Leistungsmerkmalen differenzierten Geräteauswahl lassen sich auch Standardisierungskonzepte realisieren, die eine schlanke Ersatzteilbevorratung ermöglichen und ebenfalls den Bereich der Hilfskreisläufe erfassen. Endress+Hauser fungiert in zahlreichen Neubau- und Modernisierungsprojekten als Bindeglied in Sachen Hygienic Design zwischen Anlagenbau und Endkunde, indem mit allen Projektbeteiligten sinnvolle Standard-Gerätetypen definiert werden.

Der Lohn für vom Anfang bis zum Ende durchdachte Hygienic-Design-Konzepte sind Kosteneinsparungen und Gewinnmaximierungen. Denn diese Konzepte reduzieren den Reinigungsaufwand sowie Fehlproduktionen und steigern die Anlagenverfügbarkeit. Der Bewusstseinswandel muss weiter voranschreiten, dass Hygienic Design nicht mehr kostet, sondern stattdessen Folgekosten einspart. Die Mehrkosten eines hygienischen Prozessanschlusses amortisieren sich schon nach zwei Tagen, wie eine Diplomarbeit der TU München aus dem Jahr 2009 ermittelte.

Einmal begangene Fehler werden im Nachgang selten korrigiert, das zeigt die immer noch häufige Verwendung von DRD-Flanschen am Tank. Ferner müssen alle an der Umsetzung Beteiligten, vom Hersteller über den Anlagenbauer bis zum Komponentenlieferanten, für Hygienic Design an einem Strang ziehen. Unterstützung für diesen Bewusstseinswandel könnten auch Qualitäts-Standards wie der International Featured Standard (IFS) oder der British Retail Consortium Global Standard (BRC) liefern.