Hygienic Design für Roboter, Komponenten und Anlagen · 2016. 11. 29. · Band 1: Hygienische...

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Hygienic Design für Roboter, Komponenten und

Anlagen

Anforderungen an eine reinigungsgerechte Gestaltung in der Automation

Dipl.-Ing. Manuel Ulmer

Technische Universität München

Technische Universität München/

Wissenschaftszentrum Weihenstephan

• Lehrstuhl für Verfahrenstechnik disperser Systeme

– Partikelgrößen-Messtechnik

– Mischen

– pneumatische Dichtstromförderung

– Hygienegerechte Gestaltung von Apparaten

• Wechselwirkung zwischen Partikeln

und Oberflächen

• Automatische Bildanalyse

– Kohlendioxidhaltige Getränke

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Motivation für Hygienic Design:

• Betreiber

– Reinigungsaufwand in der LM-Industrie: bis zu 25% der

Produktionszeit

– Schätzungen:

• Kosten für Kontaminationen in LM (USA) ~30 Mrd $

• Davon ~1/4 aufgrund Reinigungsproblemen ~7,5 Mrd $

• Maschinenbauer

– Maschinenrichtlinie (rechtliche Verpflichtung)

– LM Hygieneverordnung

– Innovationen/Wettbewerbsvorsprung

– Fertigung/Montage kann einfacher werden durch Reduzierung der

Einzelteile

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Maschinenrichtlinie (verpflichtend)

• NAHRUNGSMITTELMASCHINEN

– …Die Maschine muss so konstruiert und gebaut sein, dass diese Materialien

vor jeder Benutzung gereinigt werden können…

• glatt sein und dürfen keine Erhöhungen und Vertiefungen aufweisen, an

denen organische Stoffe zurückbleiben können; das Gleiche gilt für

Verbindungsstellen zwischen Flächen,

• so gestaltet und gefertigt sein, dass Vorsprünge, Kanten und

Aussparungen an Bauteilen auf ein Minimum reduziert werden,

• leicht zu reinigen und zu desinfizieren sein, erforderlichenfalls nach

Abnehmen leicht demontierbarer Teile; die Innenflächen müssen

Ausrundungen mit ausreichendem Radius aufweisen, damit sie vollständig

gereinigt werden können.

• Von Lebensmitteln, kosmetischen und pharmazeutischen Erzeugnissen

sowie von Reinigungs-, Desinfektions-und Spülmitteln stammende

Flüssigkeiten, Gase und Aerosole müssen vollständig aus der Maschine

abgeleitet werden können (möglichst in Reinigungsstellung).

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Einsatzbereich unterscheiden

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– Verpacken oder offenes Produkt?

– Welches Produkt? (Kekse oder Fleisch)

Quelle: autonox24

Spritzbereich vs. EHEDG

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Quelle. Fanuc Robotics

Prinzipien der Gestaltung

1. Mikroskopische Vertiefungen und Spalte auf

Produktseite (Schmutz auf und in Oberflächen)

2. Makroskopische Vertiefungen und Spalte auf der

Produktseite (Festsetzen von Schmutz)

3. Eindringen von Mikroorganismen durch

makroskopische und mikroskopische Poren und Spalte

(Aseptik)

4. Ungünstige Strömungsbereiche (Totwasser,

Rückströmung)

5. Verhindertes Ablaufen (Entleeren) von Flüssigkeiten

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leicht reinigbare Gestaltung (Prinzip 1)

Anforderung: Vermeiden von zu rauen Oberflächen und mikroskopischen

Poren, Vertiefungen und Spalten

Empfehlung: Ra < 0,8 µm

R

a

d

Strömung Diffusion

Oberflächenrauhigkeit

Partikeln, Mikroor-

ganismen

Spalte, Risse,

Vertiefungen, Poren

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Edelstahl geschliffen (Korn 320)

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Edelstahl geschliffen (Korn 80)

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Edelstahl gebeizt

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Edelstahl elektropoliert

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Edelstahl glasperlengestrahlt

Plastisch verformte

Stellen

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Edelstahl galsperlengestrahlt

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leicht reinigbare Gestaltung (Prinzip 2)

Anforderung: Vermeiden von makroskopischen, konstruktions-bedingten,

nicht reinigbaren Vertiefungen und Spalten

Produktraum Spalt (Schmutz)

Dichtung

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Lösbare Verbindungen

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hygienegerecht Hygienerisiko

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Konstruktive Aspekte

Schlauchtülle: spaltarme Montage wichtig!

Falsch Richtig Spalt

Kante

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leicht reinigbare Gestaltung (Prinzip 3)

Anforderung: Vermeiden der Penetration von Schmutz durch

mikroskopische und makroskopische Poren und Spalte

Poren

poröse Materialien (Kunststoffe)

ruhende Kontakt- flächen (z.B. Metalle)

Rauhigkeits- profil

bewegte Kontaktflächen (z.B. Dichtungen)

Ventil- stange

Dich- tung

Ge-

häuse

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leicht reinigbare Gestaltung (Prinzip 4)

Anforderung: Strömungsgünstige Gestaltung von Bauelementen und

Apparaten

Totwasserzonen Umströmung

(Strömungsschatten)

Erweiterung Verengung

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leicht reinigbare Gestaltung (Prinzip 5)

Anforderung: Leicht ablaufende Oberflächen (Selfdraining);

Vermeiden von Totwassergebieten und Gas-

einschlüssen; geneigte Oberflächen

Pumpenanordnung

Druck- stutzen

Sumpf Vertikale Anordnung

Druck- stutzen

Saug- Stutzen

geneigte Oberflächen

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Rahmengestaltung (eckig/rund)

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Beispiel

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Quelle: youtube

Konstruktionsdetails Schrauben

• Spalte und Toträume im Schraubenkopf

• Metallische Berührung an der Auflage des Schraubenkopfes

• Spalte im Gewinde durch Gewindespiel

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Konstruktionslösungen Schrauben

• Optimierte Gestaltung des Schraubenkopfes

• Dichtung mit definierter Pressung (Anschlag)

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Quelle: Freudenberg

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Dipl.-Ing Manuel Ulmer

Lehrstuhl für Verfahrenstechnik disperser Systeme

Maximus-von-Imhof-Forum 2

85354 Freising ∙ Germany

+49/(0)8161 71-4539

XING: Gruppe „Hygienic Design“

Besonderen Dank für die Unterstützung an:

• EHEDG

Lyoner Strasse 18

60528 Frankfurt am Main

Phone: +49 69 6603-1217

Fax: +49 69 6603-2217

E-mail: secretariat@ehedg.org

Internet: www.ehedg.org

• Hygienic Design Weihenstephan

Ingenieurbüro Hofmann

Dr.-Ing. Jürgen Hofmann

Postfach 13 11

D-85313 Freising

Telefon +49 (0)8161-8768799

E-Mail: juergen.hofmann@hd-weihenstephan.de

16. November 2012 31 Manuel Ulmer TUM

Literaturempfehlung

• Dr.-Ing Gerhard Hauser Verlag: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA; Auflage: 1. Auflage (1. Oktober 2008)

Sprache: Deutsch

ISBN-10: 3527324232

ISBN-13: 978-3527324231

Band 1: Hygienische Produktionstechnologie.

Band 2: Hygienegerechte Apparate und Anlagen

• EHEDG Guidelines – 41 Stück

– Dokument 8 frei verfügbar

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