Inken Martens
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Technik Produkt 05.12.2016

Gestaltungsprinzipien des Hygienic Designs für Produktionsanlagen der Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie sind Produktsicherheit und Produktqualität entscheidende Faktoren. Schließlich drohen im Negativfall dem betroffenen Unternehmen weitreichende Konsequenzen: Angefangen bei den Kosten für einen möglichen Produktrückruf bis hin zum folgenschweren Imageverlust.

Auch eine Reihe an verschiedenen Richtlinien und Normen wie zum Beispiel die DIN EN ISO 14159 formulieren genau die Hygieneanforderungen an die Gestaltung von Maschinen, die in der Lebensmittelproduktion zum Einsatz kommen. Die Maschinen müssen so konstruiert und gebaut sein, dass die Materialien vor jeder Benutzung gereinigt werden können.

Vor diesem Hintergrund etabliert sich das Hygienic Design immer stärker als ein entscheidender Baustein moderner Produktionsabläufe. Im Fokus des Hygienic Designs steht die Reinigbarkeit der kompletten Maschine, einzelner Materialien, Oberflächen und konstruktiven Elemente.

Klare Anforderungen an die Oberflächenqualität

Die Prinzipien der Gestaltung nach den Hygienic Design Richtlinien orientieren sich vor allem an den Gefahren im Produktbereich, das heißt an Umständen, die die Verschmutzung fördern und die Reinigung behindern. Beispiel Topographie der Oberfläche: Sie bestimmt in hohem Maße das Reinigungsverhalten, die Bildung von Biofilm und Verkeimung sowie die Anlagerung und Freisetzung von Partikeln.

Risiken stellen beispielsweise mikroskopische Vertiefungen und Spalten auf Produktseite dar, die Schmutz und Mikroorganismen auf Oberflächen halten. Und in makroskopischen Vertiefungen und Spalten setzt sich Schmutz noch schneller und stärker fest.

Weitere Risiken bestehen zudem in schwer zugänglichen vertikalen Flächen, in ungünstigen Strömungsbereichen (Totwasser, Rückströmung) und in einem verhinderten Ablauf von Flüssigkeiten. Und schließlich droht auch Gefahr von außen: Mikroorganismen können durch makroskopische und mikroskopische Poren auf die Produktseite eindringen.

Die Aufgabe an die Ingenieure bei der Entwicklung von Maschinen, Anlagen und Komponenten ist daher eindeutig: Sie müssen makroskopische, nicht reinigbare Vertiefungen und Spalten vermeiden – und ebenso zu raue Oberflächen, mikroskopische Poren, Vertiefungen und Spalten.

Entscheidendes Zusammenspiel verschiedener Elemente und Verbindungen

Ein wichtiger Aspekt im Hygienic Design ist daher bereits die Materialauswahl. Aufgrund seiner sehr guten physikalischen Eigenschaften setzen die Hersteller in der Regel auf Edelstahl. Die Art der Oberflächenbehandlung und die Morphologie der Oberfläche haben dabei massiven Einfluss auf das Korrosionsverhalten des Edelstahls.

So bieten vor allem in Korn240 oder feiner geschliffene Oberflächen ideale Voraussetzungen für ein optimiertes Korrosionsverhalten und eine zielführende Reinigung – eingesetzt werden entsprechend geschliffene Oberflächen zum Beispiel bei Blechverkleidungen oder Rohrgestellen.

Bei der Morphologie betrachtet man in erster Linie das Zusammenspiel verschiedener Elemente und Verbindungen auf der Oberfläche beziehungsweise in unmittelbarer Oberflächennähe. Aus makroskopischer Sicht sind zum Beispiel Schweißanlauffarben, aus mikroskopischer Sicht Schleifkornreste relevant.

Ohnehin stellen Schweißnähte einen mikrobiologischen Schwachpunkt dar. Daher lautet die wichtigste Regel zunächst, Schweißnähte möglichst zu vermeiden. Ansonsten sollte bei Edelstählen das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) zum Einsatz kommen, da dieses hohe Schweißnahtgüten garantiert.

Beim optimalen Zusammenspiel verschiedener Elemente und Verbindungen spielen zudem sowohl ruhende Kontaktflächen als auch bewegte Kontaktflächen wie zum Beispiel Dichtungen eine entscheidende Rolle: Metallische Kontaktflächen sollten möglichst vermieden werden, da ansonsten Bakterien durch die Metall-Metall-Verbindungen eindringen können.

Höhere Effizienz bei der Projektrealisation

All diese Punkte werden vom Hygienic Design berücksichtigt – doch werden durch diese umfangreiche Gestaltung Maschinen nicht viel zu teuer? Hier sind sich die Experten einig: Zwar fällt die Investition zunächst höher aus, doch anschließend entstehen deutliche Einsparungen. Stefanie Dahmen, Produktmanagerin von Sartorius Intec: „Maschinen, die dem Hygienic Design folgen, verkürzen in hohem Maße die Reinigungszeit, vereinfachen die Instandhaltung und sorgen zudem mit konstruktiven Mitteln wie glatten Oberflächen und wenigen Kanten für mehr Sicherheit.“

Dank seines innovativen Ansatzes und der Fülle vieler spezieller Details lässt sich mit Hygienic Design die Effizienz bei der Projektrealisation erhöhen, Kosten vermeiden und ein nachhaltiger Herstellungsprozess realisieren.