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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: [email protected]
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: [email protected]
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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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