Nahezu alle am Markt verfügbaren Trommelmotoren haben entweder die Schutzart IP66 oder IP69. Die Tests für diese Spezifikationen finden jedoch nicht im laufenden Betrieb statt. Wer aber Clean-in-Place reinigen will, braucht einen solchen Schutz. Rulmeca schlägt deshalb vor, eine neue Schutzart für die DIN EN 60529 einzuführen. Sie soll IP66/99-plus heißen und beide Schutzarten für den laufenden Betrieb beinhalten.

Clean-in-Place

Viele verfahrens- und fördertechnische Maschinen und Anlagen in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie müssen nach jedem Produktionszyklus gereinigt werden, um sie für den nächsten Produktionszyklus startbereit, sauber und frei von potentiellen Krankheitserregern und Kreuzkontaminationen zu machen. Hierfür werden zunehmend auch Clean-in-Place Verfahren eingesetzt. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie vor Ort und ohne Demontage der Komponenten durchgeführt werden. Ziel dieser Reinigungsverfahren ist es, durch die exakte Definition von Reinigungsmitteln, Drücken, Temperaturen und Zeiten einen Prozess festzulegen, bei dem die gewünschte Reinigungsleistung jederzeit reproduzierbar ist und damit nachhaltig sichergestellt und auch dokumentiert werden kann. Der „Big Data“ Trend in IoT- und Industrie 4.0 Applikationen fördert den Einsatz solcher Verfahren also zusätzlich.

Effizient ist Clean-in-Place aber auch durch den klar definierten Ressourceneinsatz, der bei entsprechender Auslegung der Anlagen sogar ein Recycling der Reinigungsmittel ermöglicht und so Kosten für das Verbrauchmaterial zur Reinigung senkt. Ganz nebenbei sparen Anwender auch Personalkosten für die Reinigung, sodass sich die anfänglich höheren Investitionskosten – teilweise sogar sehr schnell – amortisieren und so auch die Gesamtbetriebskosten senken können.

CIP in der Fördertechnik

In der Fördertechnik werden Clean-in-Place Verfahren vielfach bei laufendem Förderband umgesetzt. Dies hat mehrere Gründe: Zum einen ist es recht aufwendig, einen schweren Fördergurt, der über mehrere Meter reicht, abzunehmen und wieder neu zu montieren. Zum anderen ist es aber auch so, dass man z. B. die Glieder von Kunststoffmodulbändern im laufenden Betrieb besser reinigen kann, weil man so die Zwischenräume Stück um Stück dort am besten erreicht, wo sich die Glieder am weitesten öffnen. Wegen dieser beiden Argumente ist die Reinigung der Fördergute aber auch ohne Clean-in-Place Verfahren verbreitet. Und Reinigungskolonnen gehen dann oft mit Hochdruckreinigern und Dampfstrahlern kompromisslos vor. Sie haben nämlich einen klaren Auftrag: So schnell wie möglich alles perfekt sauber zu machen. Rücksicht auf empfindliche Komponenten wird hier nicht genommen. Fördertechnische Komponenten wie Trommelmotoren müssen also in jedem Fall nicht nur resistent sein gegen aggressive Reinigungs- und Desinfektionsmittel, sondern auch bei mehrfacher täglicher Reinigung mit Schwallwasser sowie Hochdruck- und Dampfstrahlreinigung hundertprozentig dicht sein.

Doppelter IP-Schutz

Ob eine Komponente die erforderliche Dichtheit bietet, wird zumeist in IP-Schutzgraden angegeben. Wichtig ist dabei, dass Motoren mit einem doppelten IP-Schutz ausgestattet sind, denn es ist ein Unterschied, ob ein System für einen Schutz nur nach IP66 oder nur nach IP69 oder nach beiden Schutzarten mit IP66/IP69 spezifiziert ist. Wissen muss man nämlich, dass der hochwertiger wirkende IP69 Schutz nicht automatisch auch den IP66 Schutz beinhaltet. Wie verhält es sich aber genau? Beim IP66-Schutz hat starkes Strahlwasser aus drei Metern Entfernung mit 100 l/min (12,5 mm Düse) bei einem Druck von 1 bar (1.000 hPa) gegen das Gehäuse aus jeder Richtung für mindestens drei Minuten keine schädlichen Auswirkungen. IP69 bietet Schutz gegen Hochdruck- oder Dampfstrahlreinigung. Damit sind Systeme gegen Strahlwasser aus unmittelbarer Nähe mit hoher Temperatur geschützt. Die Wassermenge ist zwar mit 14 bis 16 l/min geringer, der Druck ist aber mit 80 bis 100 bar (80.000-100.000 hPa) höher und der Abstand mit 0,1 bis 0,15 m viel kleiner und die Wassertemperatur beträgt bei IPX9 80 °C, wo hingegen für IP66 keine Wassertemperatur vorgegeben wird, sodass mit normalen Leitungswassertemperaturen getestet wird. Die Edelstahl-Trommelmotoren von Rulmeca weisen genau diese doppelte IP66/IP69 Schutzstufe auf. Damit sind sie nachweislich geschützt gegen eine Vorreinigung und ein nachträgliches Ausspülen der Reinigungs- und Desinfektionsmittel sowie gegen die mikrobiologische Reinigung mit Dampfstrahl- und Hochdruckreinigern.

CIP an Förderanlagen im laufenden Betrieb

Dieser doppelte Schutz ist augenscheinlich hinreichend. Er trifft bei Trommelmotoren jedoch nicht ganz, denn man muss wissen, dass die IP-Tests bei Stillstand gefahren werden. Wie sieht es aber bei Förderanlagen aus, die mit Cleaning-in-Place-Verfahren bei laufendem Motor gereinigt werden, um z. B. Zwischenräume von Kunststoffmodulbändern zu reinigen? Für solche Anwendungen müssten Trommelmotoren auch im laufenden Betrieb einen IP66/69-Schutz aufweisen. Wie unterscheidet sich diese Anforderung aber? Bei montiertem und drehendem Motor belasten die Bandkräfte das Lager der Achse einseitig. Dadurch können mikroskopisch kleine Spalten auftreten, die bei Stillstand nicht vorhanden sind. Diese Spalten können zu einem Eindringen von Reinigungsmitteln und Wasser führen, was die Standzeit der Motoren reduzieren und den Wartungsaufwand erhöhen kann. Um seinen Kunden vor solchen unnötigen Risiken und Aufwenden zu schützen, hat Rulmeca seine Trommelmotoren deshalb als erstes Unternehmen der Branche auch im laufenden Betrieb getestet. Und auch bei Betrieb konnte nachgewiesen werden, dass die Motoren einen zuverlässigen Schutz sowohl unter IP66- als auch unter IP69-Bedingungen bieten. Hierzu legt Rulmeca seine Trommelmotoren auch anders aus, als der Wettbewerb.

Problemlösung

Der kritische Punkt ist die Dichtung zwischen dem statischen Achszapfen und der drehenden Trommel. Im Vergleich zu Wettbewerbslösungen hat Rulmeca an dieser Stelle eine höchst dichte Lösung entwickelt, die zudem auch recht schlank und dadurch auch nicht teurer ist, als konkurrierende Lösungen. Wettbewerbslösungen verwenden oftmals eine gehärtete Laufbuchse, die auf den Achszapfen geklebt wird und mit einer Stahlscheibendichtung arbeitet. Rulmeca nutzt eine vergleichsweise einfacher gebaute Reibschlussdichtung aus hochwertigem PTFE. Im Dichtungsbereich ist der Achszapfen hierfür durch Rollieren oberflächenvergütet worden. Die Dichtfläche wird dadurch sowohl härter als auch glatter. Die PTFE-Mikropartikel sorgen sodann auf dieser Oberfläche für einen reibungsfreien und langzeitdichten Lauf ohne Abrieb. Damit auch im Betrieb und bei den hier zusätzlich auftretenden Bandzugkräften eine hundertprozentige Dichtigkeit gegeben ist, verfügt die PTFE Dichtung über eine im Hause Rulmeca eigenentwickelte Doppellippendichtung ohne Mikroschraubeffekt. Bei normalen gedrehten Dichtungen entstehen nämlich feinste Gewinderiefen, durch die Flüssigkeiten bei Rotation wandern können, wie ein Tonabnehmer über eine Schallplatte. Dieser Effekt tritt bei den Rulmeca Trommelmotoren nicht auf und macht sie dadurch auch einzigartig sicher gegen das Ein- und Austreten von Flüssigkeiten. Das macht die Motoren gegenüber anderen Lösungen zudem nochmals hygienischer.

Fazit

Die Branche kennt seit längerem das Problem, dass trotz IP66 oder IP69 Schutzart Wasser in den Trommelmotor eintreten kann. Rulmeca hat das Problem angegangen und eine Lösung gefunden. Das Unternehmen zertifiziert seine Lösungen nun nach beiden Schutzarten und erweitert diese Schutzart zudem auch auf den laufenden Betrieb. Wer also auf Nummer sicher gehen will, der sollte seinen Hersteller danach fragen, ob er den kombinierten IP66/69 Schutz bietet und ob er diesen auch im laufenden Betrieb gewährleistet.

Hygienische Quick Change Mechanismen

Wer Kreuzkontaminationen für Allergiker weitestgehend ausschließen will, der wechselt Komponenten, wie beispielsweise die Fördergurte, bei Produktwechsel. Aufgrund ihrer All-in-One Konstruktion können auch die Trommelmotoren schnell gewechselt werden, denn sie müssen nur an den beiden Achszapfen verlagert werden. Anders als konventionelle Antriebe mit angeflanschtem Winkelgetriebe, die seitlich fixiert werden müssen. Applikationsbeispiele wie der Quick-Change Mechanismus vom Förderanlagenbauer Apullma zeigen, dass ein Gurt- und Motorwechsel selbst bei aufwendigen Z-Förderern innerhalb einer Minute mit nur zwei Personen vollzogen werden kann. Und das geht auch ohne große Einweisungen der Reinigungskolonnen.

Clean in Place: Ein Wachstumsmarkt

Clean in Place Verfahren werden vor allem in der verarbeitenden allgemeinen Lebensmittelindustrie, der Obst- und Gemüseverarbeitung, dem Bäckerei- und Konditoreiwesen, in der Milchindustrie und Pharmaindustrie sowie in Brauereien und der Getränkeindustrie eingesetzt. Unter all diesen Segmenten ist die verarbeitende Lebensmittelindustrie die größte und die Milchindustrie die anwendungskritischste. In allen Bereichen wird weltweit ein stabiles Wachstum prognostiziert. Wachstumstreiber sind vor allem eine wachsende Bevölkerung, das verfügbare Einkommen, die Vorliebe für Convenience-Food sowie die steigenden Anforderungen an die Lebensmittelverarbeitung. Diese werden beispielsweise durch das zunehmende Gesundheitsbewusstsein sowie den Wunsch nach (kreuz-)kontaminationsfreien Lebensmitteln vorangetrieben.