Lebensmittelindustrie und Explosionsrisiken: Lüftung muss nachweisbar wirken

In der Lebensmittelindustrie werden Explosionsrisiken noch immer zu häufig ausschließlich mit sichtbaren Staubwolken verbunden. Das ist gefährlich. Gerade Anlagen, die optisch sauber wirken, erweisen sich bei Audits regelmäßig als unzureichend beherrscht, wenn die Wirksamkeit der Lüftung und Absaugung nicht nachgewiesen ist.

In der Praxis endet die Diskussion oft bei der Zoneneinteilungszeichnung. Die eigentliche Frage muss jedoch lauten: Bleibt die Konzentration brennbarer Stäube während des Normalbetriebs und bei vorhersehbaren Betriebsstörungen tatsächlich unter Kontrolle?

Bei Prozessen mit Mehl, Stärke, Zucker, Milchpulver, Kakao, Gewürzen oder anderen organischen Pulvern entstehen Staubfreisetzungen nicht nur an den primären Prozessschritten. Häufig treten sie gerade bei sekundären Tätigkeiten auf, zum Beispiel beim Entleeren von Big Bags, an Übergabestellen, an Siebdeckeln, an Förderbändern, bei pneumatischer Förderung, beim Umfüllen, Reinigen oder bei geöffneten Anlagenteilen. In der Theorie sind diese Freisetzungen bekannt. In der Praxis verändern sich jedoch Produkteigenschaften, Feuchtegehalt, Feinanteil, Filterzustand, Unterdruckverhältnisse und Reinigungsqualität ständig.

Nach deutschem Explosionsschutzrecht darf Lüftung oder lokale Absaugung als risikomindernde Maßnahme nur dann angesetzt werden, wenn ihre Wirksamkeit unter den maßgeblichen Betriebsbedingungen nachvollziehbar beurteilt und im Explosionsschutzdokument berücksichtigt wird. Maßgeblich sind dabei insbesondere die Gefährdungsbeurteilung nach Gefahrstoffverordnung, die Anforderungen an das Explosionsschutzdokument, die Betriebssicherheitsverordnung sowie die Technischen Regeln für Gefahrstoffe, insbesondere TRGS 720, TRGS 721, TRGS 722 und TRGS 723. Für die Zoneneinteilung bei Stäuben ist zusätzlich DIN EN IEC 60079-10-2 heranzuziehen; für Auswahl, Errichtung und Prüfung elektrischer Betriebsmittel in explosionsgefährdeten Bereichen sind DIN EN IEC 60079-14 und DIN EN IEC 60079-17 relevant.

Genau an diesem Punkt entstehen in der Lebensmittelindustrie häufig Schwachstellen. Ein Absaugpunkt, der bei der Inbetriebnahme korrekt ausgelegt war, liefert Jahre später nicht automatisch noch dieselbe Leistung. Verschmutzte Leitungen, gealterte Filter, veränderte Klappenstellungen, erhöhte Filterwiderstände, zusätzliche Anschlusspunkte oder veränderte Prozessleistungen können den tatsächlichen Volumenstrom deutlich reduzieren. Auf dem Papier ist eine Absaugung vorhanden. Entscheidend ist jedoch, ob sie unter realen Bedingungen noch ausreichend wirksam ist.

Ein Beispiel ist ein Big-Bag-Entleerstation für Stärke in einer Lebensmittelproduktion. Beim Entleeren entsteht regelmäßig Staubfreisetzung im Bereich des Auslaufs, der Andockstelle und der Anschlussbereiche. Wird aufgrund von Messungen oder belastbarer Betriebserfahrung angenommen, dass etwa 0,8 g Staub pro Sekunde freigesetzt werden, muss die lokale Absaugung so ausgelegt und betrieben werden, dass die Staubkonzentration deutlich unterhalb einer gefährlichen explosionsfähigen Atmosphäre bleibt.

Wird konservativ eine Auslegungskonzentration von höchstens 25 Prozent der unteren Explosionsgrenze beziehungsweise der Mindestexplosionskonzentration angesetzt, ergibt sich bei einer angenommenen Mindestexplosionskonzentration von 60 g/m³ für organischen Lebensmittelstaub eine Zielkonzentration von 15 g/m³. Rein rechnerisch würde sich daraus für eine gleichmäßige Verdünnung ein Mindestvolumenstrom von etwa 0,053 m³/s beziehungsweise rund 192 m³/h ergeben. Dieser Wert ist jedoch nur eine rechnerische Untergrenze und ersetzt keine technische Auslegung der Erfassungseinrichtung.

In der Praxis muss zusätzlich mit nicht gleichmäßiger Durchmischung, pulsförmigen Freisetzungen, Leckagen, Produktvariationen, Staubablagerungen, nachlassender Filterleistung, ungünstiger Erfassung am Austrittspunkt und Störeinflüssen durch Querströmungen gerechnet werden. Deshalb liegen wirksame lokale Absaugvolumenströme an solchen Arbeitsstellen in der Praxis häufig deutlich höher, zum Beispiel im Bereich von 400 bis 800 m³/h, abhängig von Konstruktion, Einhausung, Erfassungsgeschwindigkeit, Prozessverhalten und Validierung.

Damit wird sichtbar, warum viele bestehende Anlagen in der Lebensmittelindustrie explosionsschutztechnisch nur unzureichend unterlegt sind. Eine Zoneneinteilungszeichnung ist oft vorhanden. Was fehlt, ist die belastbare Begründung, welche Staubfreisetzung angenommen wurde, welche Konzentration beherrscht werden soll, welcher Volumenstrom tatsächlich an der Erfassungsstelle ankommt und wie diese Leistung überwacht, geprüft und instand gehalten wird.

Ein zweites unterschätztes Risiko ist die Bildung von Staubschichten. Selbst wenn die Lüftung sichtbare Staubwolken reduziert, können sich auf Kabeltrassen, Trägern, Maschinenrahmen, Bühnen, Leuchten oder Rohrleitungen sekundäre Staubablagerungen bilden. Gerade bei organischen Stäuben in Lebensmittelbetrieben kann eine dünne Staubschicht bei Aufwirbelung erneut eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Nach DIN EN IEC 60079-10-2 sind Staubwolken und Staubschichten daher getrennt zu betrachten. Lüftung allein ersetzt keine wirksame Reinigung, keine Inspektion und keine Instandhaltung.

Explosionsschutz in der Lebensmittelindustrie verschiebt sich deshalb zunehmend von reiner Dokumentation hin zu nachweisbarer technischer Performance. Nicht die bloße Existenz einer Absauganlage ist entscheidend, sondern ihre nachweisbare Wirksamkeit unter den tatsächlichen Betriebsbedingungen. Dazu gehören Auslegung, Messung, regelmäßige Prüfung, Filterüberwachung, Instandhaltung, Housekeeping und die Bewertung von Änderungen am Prozess.

Für Betreiber bedeutet das: Eine Anlage ist nicht deshalb ausreichend sicher, weil sie sauber aussieht oder weil eine Zoneneinteilung vorhanden ist. Entscheidend ist, ob die Freisetzung brennbarer Stäube, die Ausbreitung von Staubwolken, die Bildung von Staubschichten und die möglichen Zündquellen unter realistischen Betriebs- und Störbedingungen beherrscht werden.

Genau dieser Unterschied wird bei Audits, Versicherungsbegehungen, internen HSE-Prüfungen und Explosionsschutzbewertungen immer wichtiger.

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