Edelstahl-Sensoren von SICK stehen für ein Maximum aus kompakter Baugröße, sensorischer Performance, chemischer und thermischer Materialbeständigkeit sowie dauerhaft hoher Dichtigkeit. Hinzu kommt, dass z. B. bei den Lichtschranken-Produktfamilien in Edelstahl-Ausführung alle optosensorischen Geräteausprägungen verfügbar sind – also energetische Lichttaster, Lichttaster mit Hintergrundausblendung, Einweg-Lichtschranken und Reflexions-Lichtschranken. Auch für Aufgabenstellungen der Sicherheitstechnik, der Identifikation von Produkten und Behältern, der Positionserfassung und Wegmessung, der Druck-, Temperatur- und Füllstandsmessung oder der Inspektion von Verpackungen und deren Inhalten bietet das Edelstahl-Sensor-Portfolio passende Lösungen, die ein Höchstmaß an Prozesssicherheit für den Hersteller und an Produktsicherheit für den Konsumenten bieten. Gleichzeitig gewährleisten sie unter rauesten Einsatzbedingungen eine zuverlässige Funktion und dauerhaft hohe Verfügbarkeit – denn die automatisierungstechnische Aufgabenstellung darf nicht zu Lasten der hygienegerechten Ausführung gehen.

Produktkontamination: die Praxis kennt drei „Gefährdungszonen“

Hygienegerechte Sensoren „glänzen“ nicht nur durch ihr Edelstahlgehäuse, sondern auch durch eine Vielzahl weiterer Maßnahmen, die eine hohe chemische und thermische Widerstandsfähigkeit sowie Dichtigkeit gewährleisten. Dies – und die im Vergleich zu Standardsensoren geringeren Stückzahlen – rechtfertigten ein entsprechend höheres Preisniveau. Daher lohnt der Blick in die Praxis, z. B. in eine Zerlege- und Verarbeitungsmaschine in der Fleischindustrie, in eine Molkereimaschine zur Käseherstellung oder in eine Füller- und Verschließerlinie in einem Getränkeabfüllbetrieb. Hierbei handelt es sich jeweils um typische Anlagen, die zyklusmäßig gereinigt und desinfiziert werden müssen, um Hygienerisiken durch die Verunreinigung der Zwischen- oder Endprodukte mit Mikroorganismen, Sporenbildner oder anorganischen Rückständen zu vermeiden. Die Maschinen und Anlagen lassen sich unter dem Aspekt möglicher Kontaminationsrisiken in drei „Gefährdungszonen“ einteilen – mit entsprechenden Auswirkungen auf die einzusetzenden Komponenten.

Die Zone C ist der Non-Food-Bereich, in dem Sensoren z. B. durch Abdeckungen geschützt oder so montiert werden können, dass sie in keinen Kontakt zum Lebensmittel kommen. In dieser Zone können somit Standardsensoren eingesetzt werden, die wirtschaftlich effiziente Automatisierungslösungen ermöglichen.

Der Bereich einer Maschine, in dem außenliegende Flächen und Anlagenteile mit Reinigungs- und Desinfektionsmitteln gereinigt werden, stellt die Zone B dar. Hier übersteigt das Reinigen und Desinfizieren – z. B. mit tensidhaltigen, sauren, Chlor- und chloralkalischen Schaumreiniger – sowie der Einsatz von Hochdruckreinigern mit Drücken zwischen 80 bar und 100 bar die Eignungsgrenzen von Standardsensoren. Die optimalen Lösungen bieten hier Edelstahl-Sensoren und -Komponenten im Washdown-Design. Sie bieten die erforderliche Robustheit und sind konstruktiv so ausgelegt – beispielsweise durch schräge Flächen oder verrundete Kanten, dass Reinigungs- und Desinfektionsmedien weitestgehend rückstandsfrei ablaufen können.

Auch in der Zone A, in der Sensoren in unmittelbarer Nähe zum Produkt zum Einsatz kommen, verlangen ihnen die Reinigungs- und Desinfektionsabläufe alles ab. Hinzu kommen jedoch besondere Hygienanforderungen sowie die Einhaltung hygienerelevanter Empfehlungen, Standards, Normen, Verordnungen und Vorschriften. Erfüllt werden diese Maßgaben durch Edelstahl-Sensoren im Hygienic Design – die den höchsten Schutz vor Keimen und Kontaminationsrisiken bieten. So bieten Maschinen und Anlagen keine Angriffsflächen für Produktanhaftungen.

Hygiene als Kompetenz-Kette: durchgängig sichere Sensorlösungen

Das Portfolio von Edelstahl-Sensoren und Zubehör bietet hygienegerechte Lösungen für die flexible Automatisierung, die Absicherung von Maschinen und Prozessen, für die Qualitätskontrolle sowie für Identifikationsanwendungen. Um durchgängige und dauerhafte Sicherheit für Produkte und Prozesse zu schaffen gilt es, Herausforderungen hinsichtlich der chemischen Widerstandsfähigkeit, der thermischen Resistenz, der Dichtigkeit und des konstruktiven Designs von Edelstahl-Sensoren sowie der Einhaltung von Marktstandards zu lösen. Diese sind zudem wie die Glieder einer Kette miteinander verbunden, in der das schwächste Glied maßgeblich wäre für die Hygienetauglichkeit des Sensors.

Höchste Materialbeständigkeit für lange Standzeiten

Was den Aspekt der Materialbeständigkeit gegen chemische Stoffe, Medien und Gase betrifft, zeichnet sich der für Gehäuse und Befestigungskomponenten geeignete Edelstahl 1.4404 / AISI 316L durch höchste Korrosions- und Druckfestigkeit aus. Gleichzeitig fördert der Werkstoff die natürliche Absterberate von Bakterien und anderen Mikroorganismen auf der Oberfläche der Komponenten. Zudem wird durch Bearbeitungsverfahren wie die Elektropolitur für Hygieneanwendungen die Oberflächenrauheit auf einen Ra-Wert von 0,8 µm reduziert. Dadurch sinkt das Anhaftungsvermögen von Produkt- und Medienresten sowie Keimen. Silikondichtungen, mit denen SICK beispielsweise bei Lichtschranken ein doppeltes Dichtungskonzept realisiert, verfügen über eine sehr breite chemische und thermische Beständigkeit. Darüber hinaus gehen mit dem Hygienic Design immer auch konstruktive Maßnahmen einher. Ein konsequent spaltfreies Gehäusedesign, glatte Übergänge zu Frontscheiben, Bedien- und Visualisierungskomponenten am Sensor sowie gerundete Kanten und schräge Flächen verfolgen das Ziel, Rückstandsnester und damit Nährböden für Bakterien und andere Mikroorganismen zuverlässig und dauerhaft zu vermeiden.

Thermische Resistenz auch bei starken Temperaturschwankungen

Die thermische Festigkeit der Sensoren ist in der Praxis eng mit der Materialbeständigkeit verknüpft, denn die Temperaturen von Reinigungsmedien (bis + 80 °C), von Wasserdampf und von Spritzwasser können je nach Verfahren sehr stark und auch sehr kurzfristig schwanken. Zudem können im Nassbereich der Maschine oftmals Umgebungstemperaturen von weniger als 10 °C auftreten. Dies alles fordert zum einen die Gehäuse und die Dichtungen – aber auch die Elektronik. Daher ist diese bei den Edelstahl-Sensoren von SICK so ausgelegt und in die Gehäuse eingebettet, dass sie auch unter diesen Bedingungen eine thermische Überlastung sicher ausschließt.

Hermetische Dichtigkeit zur Außenwelt

Partikel in der Umgebungsluft, Feuchtigkeit, Dampf, Kondensatbildung – all dies kann die Funktion von Sensoren beeinträchtigen und erfordert daher ein besonderes Augenmerk auf die Dichtigkeit der Sensorgehäuse. Bei den Edelstahl-Sensoren bilden daher Gehäuse, Deckel, Bedienelemente und Frontscheibe untereinander eine feste und dauerhaft dichte Verbindung. Grundlage hierfür ist das besondere, doppelte Dichtungskonzept, das ein Eindringen von Partikeln und Feuchtigkeit in die Sensoren zuverlässig verhindert. Es basiert auf dem Einsatz thermisch und chemisch beständiger Dichtungsmaterialien sowie besonders geeigneter Hochleistungsklebstoffe und erfüllt – je nach Sensor und Anwendung – die Anforderungen der Schutzarten IP67, IP68 oder IP69K. Dadurch halten Edelstahl-Sensoren als Ganzes zuverlässig der aggressiven Außenreinigung von Anlagen stand. Eigenschaften wie der Druck und der Abstand eines Hochdruckstrahls oder die Kontaktdauer und die Temperatur der Reinigungs- bzw. Desinfektionsmedien beeinträchtigen die Funktion und langfristige Verfügbarkeit der Edelstahl-Sensoren auch auf Dauer nicht. Dies zeigt sich nicht nur in der Praxis, sondern auch in Long-Life-Tests von SICK nach eigenen, praxisorientierten Testkriterien.

Marktstandards – Hygiene-Regelwerk gibt Rahmen vor

Das thematisch übergreifende Glied der Kompetenz-Kette Hygiene ist die Umsetzung und Einhaltung von hygienerelevanten Empfehlungen, beispielsweise der EHEDG, von Marktstandards und von Vorgaben unter anderem der FDA oder der American 3-A Sanitary Standards Inc. Folgerichtig setzt SICK bereits bei der Entwicklung hygienegerechter Produkte und ihrer Montagesystemtechnik Gestaltungsanforderungen um, wie sie in der B-Norm DIN EN ISO 14159:2008-07 für Maschinen mit Hygienerisiken generell und in der C-Norm DIN EN 1672-2: 2005+A1 speziell für Nahrungsmittelmaschinen festgelegt sind. Gleiches gilt für die VO 1935/2004/EG über Materialien und Gegenstände, die bestimmungsgemäß mit Lebensmitteln in Berührung kommen, sowie die VO 10/2011 speziell über lebensmittelgerechte Materialien und Gegenstände aus Kunststoff. Sie alle haben das Ziel, eine sichere Produktion von Nahrungsmittel, von Getränken und von pharmazeutischen Produkten zu gewährleisten.

Materialauswahl und -bearbeitung, konstruktives Design, die Umsetzung von Marktstandards sowie hygienegerechte und automatisierungstechnische Funktionalität – im Hygienic Design der Edelstahl-Sensoren von SICK steckt eine Menge Know-how aus dem Einsatzumfeld der Nahrungsmittel-, Getränke- und Pharmaproduktion. Für eine durchgängig starke Hygienekette.