Soweit konstruktiv möglich, sind Spalt- und Toträume zu vermeiden. So steht es im Handbuch Mischtechnik, und es nennt dafür Verhältniszahlen für Spalte und Toträume. Dazu kommen Dichtungen, Oberflächen und die Reinigung über die Behälterhaube.
Warum Reinigbarkeit schon bei der Konstruktion beginnt
Produktionsanlagen müssen gereinigt und desinfiziert werden. Das Handbuch unterscheidet zwei Stufen: Physikalisch und chemisch sauber ist eine Anlage, wenn alle Ablagerungen und Rückstände von der Oberfläche entfernt sind. Biologisch sauber ist sie, wenn zusätzlich lebende Mikroorganismen entfernt oder abgetötet sind. Die zweite Stufe gelingt leichter, wenn die erste vorausgegangen ist.
Für die Konstruktion heißt das: Produktberührende Teile bekommen eine Oberflächengüte und Form, die eine einfache Reinigung erlaubt. Spalt- und Toträume vermeidet man, soweit es konstruktiv geht.
Spalträume: Verhältnis l/s und Strömungsgeschwindigkeit
Für Spalträume nennt das Handbuch zwei Richtwerte. Das Verhältnis aus Spaltlänge l und Spaltweite s soll kleiner als 10 sein (l/s < 10). Außerdem muss der Spalt so beschaffen sein, dass sich darin eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 1,5 bis 2 m/s aufrechterhalten lässt.
Warum die Strömungsgeschwindigkeit zählt, erklärt das Handbuch beim CIP-Verfahren: Eine hohe Fließgeschwindigkeit des Reinigungsmittels erzeugt an der Oberfläche eine hohe Schubspannung, und die löst die Rückstände mechanisch.
Toträume: Verhältnis lT/d
Ein Totraum ist ein Bereich, den die Strömung und damit das Reinigungsmittel kaum erreicht, zum Beispiel ein blind endender Stutzen. Als Richtwert nennt das Handbuch: Die Totraumlänge lT soll höchstens so groß sein wie der Totraumdurchmesser d, also lT/d ≤ 1.
Auch bei Rohrleitungen kommt es auf die Lage an. Anlagen und Leitungen sind so zu installieren, dass sie sich selbständig entleeren. Die Rohrleitung braucht ein konstantes Gefälle, damit sich kein Wasser sammelt. Stehendes Wasser kann Mikroorganismen Raum zur Vermehrung geben und erhöht das Risiko einer Produktverunreinigung.
Hinweis zur Einordnung: Die genannten Zahlen sind Richtwerte aus dem Handbuch Mischtechnik (Stand 2021), das sich dabei auf einen VDMA-Entwurf von 1992 stützt. Sie ersetzen keine Auslegung für Ihre Anlage. Welche Anforderungen für Ihre Branche gelten, klären wir gern im Gespräch mit Ihnen.
Ecken, Kanten, Radien und O-Ringe statt Flachdichtungen
Ecken und Kanten brauchen ausreichende Mindestradien. Bei Dichtungen empfiehlt das Handbuch, grundsätzlich O-Ringe anstelle von Flachdichtungen zu verwenden. Sie sollen möglichst dicht zum Medium hin angeordnet werden. So verhindert man, dass sich Kanäle bilden, in denen sich nicht sterilisierbare Nährlösung ansammelt.
Ein Beispiel im Handbuch ist eine Anlage für niedrigviskose pharmazeutische Lösungen: Der Rührbehälter hat ein totraumfreies Bodenventil und ist für einen Arbeitsdruck von 10 bar ausgelegt. Ein Fahrstativrührwerk beschreibt das Handbuch wegen glatter Edelstahlflächen und gekapselter Kabelführung als einfach zu reinigen. Mehr zur Fertigung solcher Behälter finden Sie auf der Seite Behälterbau aus Edelstahl.
Oberflächengüte: geschliffen, poliert, elektropoliert
Alle produktberührenden Teile werden nach dem Handbuch standardmäßig aus Edelstahl gefertigt. Sie werden gemäß ihrem Anwendungszweck geschliffen und poliert. Wenn erforderlich, folgt zusätzlich ein Elektropolieren. Für spezielle Anwendungen ist außerdem eine Beschichtung möglich, zum Beispiel mit PTFE.
Welche Verfahren Herbst anbietet, erfahren Sie auf der Seite Oberflächenbehandlung.
Reinigungsvorrichtung in der Behälterhaube
Ein Mischdurchlauf besteht aus Befüllen, Mischen, Entleeren und Reinigen. Das Reinigen ist oft zeitaufwendig: Nach dem Handbuch ist die Reinigungszeit häufig viel größer als die eigentliche Mischzeit. Eine Reinigungsvorrichtung in der Behälterhaube spart davon einen Teil. Über einen verschließbaren Stutzen außen an der Haube wird zum Beispiel heißes Wasser in Sprühköpfe geleitet, deren kleine Düsenbohrungen den gesamten Innenraum anstrahlen.
Damit ist eine gute Vorreinigung möglich, die den Aufwand der Endreinigung deutlich verringert. Mit entsprechender Steuerungstechnik lässt sich daraus sogar ein komplettes CIP-System (Cleaning in Place) aufbauen. Das Zusammenspiel von Behälter, Rührwerk und Haube finden Sie bei den Behälterrührwerken.
Häufige Fragen
Was ist ein Totraum?
Ein Bereich, in den Reinigungsmittel und Produkt nicht oder nur schlecht strömen, zum Beispiel ein blind endender Stutzen. Nach dem Handbuch soll die Länge eines Totraums nicht größer sein als sein Durchmesser.
Warum O-Ringe statt Flachdichtungen?
Das Handbuch empfiehlt O-Ringe, möglichst dicht zum Medium angeordnet, damit keine Kanäle mit nicht sterilisierbarer Nährlösung entstehen.
Planen Sie einen Behälter, der sich gut reinigen lässt? Schildern Sie uns Ihre Anforderungen. Das Handbuch Mischtechnik können Sie auf der Seite Industriemischer herunterladen.
Quelle: Herbst Handbuch Mischtechnik, Stand 24.09.2021. Die Verhältniszahlen sind Richtwerte aus dem Handbuch.