Jeder, der in der Küche oder beim Heimwerken schon einmal versucht hat, Pulver aus einem Gefäß in ein anderes umzufüllen, kennt das Problem: Meistens geht etwas daneben oder eine kleine Staubwolke entsteht. Was zu Hause beim Umfüllen von Mehl, Zucker, Gips oder Ähnlichem ärgerlich ist und höchstens einen erhöhten Reinigungs- und Zeitaufwand bedeutet, kann in der Industrie ernstere Folgen haben. Im Extremfall kann es sich in Industrieanwendungen um tödliche oder gesundheitsgefährdende Substanzen handeln. Selbst das Entweichen von wenigen Mikrogramm Staub gilt es dann zu verhindern. Das ist grundsätzlich möglich, wenn genau geplant und eine Risikoanalyse durchgeführt wird. In der Pharmazie und chemischen Industrie gibt es Beispiele, wo dies schon praktiziert wird – das Schlüsselwort ist hier „Containment“. Jede Anlage, bei der Staub vermieden werden soll, als Containment-Anlage auszuführen, geht sicher über das Ziel hinaus. Jedoch sollte bei der Planung immer berücksichtigt werden, ob eine staubfreie oder zu mindestens staubarme Anlage im Dauerbetrieb nicht sinnvoller ist.
Staub vermeiden
Selbst wenn die umgeschlagenen Stoffe nicht sehr gefährlich sind, kann es durchaus sinnvoll sein, hohe Anforderungen an die Staubfreiheit zu stellen. Es gibt Stoffe, deren Stäube sich weit in einem Gebäude verbreiten und eine Reinigung sehr schwierig machen, wie zum Beispiel Pigmente. Eine sehr feine Pigment-Staubschicht ist oft mit bloßem Auge nicht sichtbar – wird die Oberfläche jedoch mit einem feuchten Tuch abgewischt, bildet sich ein Farbfilm. Dieser ist im Falle von Pigmenten im ersten Moment vielleicht nicht gefährlich – er bedeutet nur Mehraufwand bei der Reinigung. Um aber zum Beispiel einer möglichen gefährlichen Kreuzkontamination vorzubeugen, ergibt das Vermeiden von Staub einen Sinn.
Auch können Stäube von Stoffen, die uns auf den ersten Blick harmlos erscheinen, ab einer bestimmten Konzentration in der Luft ein erhebliches Explosionsrisiko bergen. Als Beispiel wird oft die Explosion einer Zuckerfabrik in den USA genannt. Dort gab es Staubablagerungen im Gebäude und auf Anlagenteilen. Durch die Erschütterung und die Druckwelle einer ersten kleineren Explosion wirbelte der Staub auf und bildete ein zündfähiges Gemisch. So setzte sich eine Kettenreaktion durch die gesamte Fabrik fort und führte zu großen Zerstörungen. Sicher ist es in solchen Fällen auch möglich, der Gefahr mit erhöhter Reinigungsfrequenz zu begegnen. Aber eleganter und auf lange Sicht günstiger ist es, die Stäube von vornherein nicht entweichen zu lassen. Auch sollte die gesamte Prozesskette im Blick sein, da die Gefahr nicht immer direkt an der Anlage entsteht.
Allergene Stoffe sind ein weiteres Beispiel, bei denen Staub vermieden werden sollte. Sie sind in vielen Lebensmitteln enthalten und beeinträchtigen die meisten Menschen nicht. Dagegen können selbst Kontaminationen von wenigen Milligramm ernste Folgen für betroffene Personen haben.
Ein Unternehmen, das Lebensmittel herstellt, muss einen erheblichen baulichen Aufwand betreiben, um eine Produktionslinie für allergenfreie Lebensmittel zu erstellen ohne Kreuzkontaminationen zu riskieren. Durch geeignetes Design und Abdichtungen der Anlagen wäre es in vielen Fällen möglich, das Schüttguthandling für herkömmliche und allergenfreie Lebensmittel in den gleichen Räumlichkeiten durchzuführen.
Wie kann aber die Staubdichtigkeit in verschiedenen Maschinen und Prozessschritten erreicht werden? Fördersysteme so abzudichten, dass kein Staub entweicht, ist relativ einfach. Wenn Schüttgüter von einem Behälter in einen anderen umgefüllt werden sollen, ist dies deutlich schwieriger. Sind die Gebinde auch noch verschieden in Größe, Ausführung und Form, entsteht eine zusätzliche Komplexität. Hier gilt es Spalten zwischen den Gefäßen und Maschinen zu vermeiden, gezielt Unterdrücke zu generieren und Überdrücke nur durch geeignete Filter an geeigneter Stelle entweichen zu lassen.
Wenn die Anforderungen an die Staubdichtigkeit sehr hoch sind, ist es unter Umständen nötig, Systeme einzusetzen, die beim An- und Abdocken eine besondere Geschlossenheit gewährleisten, wie zum Beispiel Endlosfoliensysteme. Hierbei verschließt eine schlauchförmige Folie, die auf einer Kartusche sitzt, hermetisch den Austausch von Gasen und Feststoffen. Wenn ein Folienpaket zu Ende geht, wird es mit dem Anfang des nächsten verbunden, um das System niemals zu unterbrechen.
Staubarme Sackeinschütte
Die Zeit als Säcke noch durch einfache Öffnungen in Schüttgutsysteme eingebracht wurden, ist in den meisten Ländern und Industriezweigen vorbei. Moderne Hygiene-, Qualitätssicherungs-, und Arbeitsschutzstandards sind damit nicht mehr erreichbar. Um heutige Möglichkeiten von staubarmen, staubfreien und staubdichten Maschinen zu verdeutlichen, sind nachfolgend verschiedene Versionen von Sackentleerungen von Hecht Technologie beispielhaft erläutert. Die Bandbreite deckt Anforderungen von einer staubarmen Sackeinschütte bis zur drucküberwachten High-Containment Sackeinschütte ab. Auf ähnliche Weise kann auch der Inhalt von Fässern oder Big Bags von staubarm bis staubdicht in Anlagen ein- und ausgeschleust werden.
Die einfachste Form einer modernen Sackeinschütte besitzt einen Tisch zum Ablegen des Sackes, bevor er ins Innere auf ein Gitter geschoben wird. Auf dem Gitter wird er geöffnet und der Inhalt fällt in den Aufgabetrichter. Auf der Rückseite kann eine Absaugung angeschlossen werden, um die Staubbelastung für den Bediener zu begrenzen. Durch eine Klappe auf der Vorderseite kann das Eindringen von Schmutz und das Austreten von Staub verhindert werden, während die Sackeinschütte nicht benutzt wird. Zusätzliche Funktionen bietet die Sackeinschütte mit dem integriertem Filter oben im Gehäuse. Eine Luftströmung verhindert dabei den Staubaustritt weitestgehend. Nach der Aufgabe des Sackes wird die Klappe geschlossen und der Filter durch einen kurzen gegenläufigen Luftstoß abgereinigt. So geht kein Produkt verloren und es fallen keine Pulverabfälle an, da alles ins System zurückgeführt wird.
Die geschlossene Sackeinschütte mit Schleuse und Handschuhen hingegen muss zum Einbringen eines Sackes nicht geöffnet werden. Das Produkt wird durch eine Schleuse auf der linken Seite eingebracht. Der Bediener bewegt und öffnet den Sack innerhalb des Gerätes, indem er in die installierten Handschuhe greift. Der leere Sack wird durch ein Rohr an der rechten Seite direkt in einen Abfallbehälter entsorgt. Staubaustritt wird durch Unterdruck verhindert und das Personal kommt nicht mit dem Produkt in Berührung
Bei der drucküberwachten Sackeinschütte mit Foliensystem für höchste Anforderungen werden die Säcke durch Endlosfoliensysteme eingebracht und der Druck im Inneren der Sackeinschütte kontinuierlich überwacht. Damit wird Luft- und Staubaustritt verhindert. Kontaminierte Flächen sind zu keinem Zeitpunkt in Verbindung mit der Außenluft. Der Abfall wird ebenfalls luftdicht mithilfe einer Endlosfolie ausgeschleust.
Das Schüttgut kann nach der Aufgabe bei allen Sackeinschütten direkt in einen Behälter fallen oder durch ein beliebiges mechanisches oder pneumatisches Fördersystem weitertransportiert werden. Die Innenräume der geschlossenen Sackeinschütte und der drucküberwachten Sackeinschütte können mit integrierten manuellen oder automatisierten Waschsystemen ausgestattet werden, sodass die Öffnungen selbst bei der Reinigung geschlossen bleiben können. Je nach Anforderung oder Kundenspezifikation sind diese Maschinen erweiterbar oder untereinander kombinierbar.
Die Beispiele zeigen, dass bei der Planung und Beschaffung einer Anlage nicht nur die Einzelstückkosten der Maschinen berücksichtigt werden müssen. Die im ersten Moment banale Anwendung muss unter Berücksichtigung des gesamten Prozesses vollständig durchdacht werden, um ein böses Erwachen und hohe Folgekosten im späteren Prozessablauf zu vermeiden.
