Jakie koncepcje uszczelnień nadają się jednocześnie do zastosowań higienicznych i pyłoszczelnych?
Dla zastosowań, które muszą jednocześnie spełniać wymagania higieniczne, na przykład według EHEDG, FDA lub 3-A Sanitary Standards, oraz wysoką ochronę przed pyłem, typowo od IP6X do IP69K, dostępnych jest kilka koncepcji uszczelnień. Wybór zależy przede wszystkim od metody czyszczenia (CIP/SIP, mycie natryskowe), odporności na media, zakresu temperatur, rodzaju ruchu (statyczny/dynamiczny) oraz obciążenia mechanicznego.
Odpowiednie koncepcje uszczelnień
Statyczne uszczelnienia O-ring z higieniczną geometrią rowka
Pozbawione stref martwych miejsca zabudowy z określonym docisnięciem zapobiegają osadom, tworzeniu się zarodków drobnoustrojów i porastaniu mikrobiologicznemu. W połączeniu z przejściami bez szczelin niezawodnie zapobiega się przenikaniu drobnego pyłu. Licująca zabudowa bez podcięć zapewnia, że środki czyszczące docierają do wszystkich powierzchni i nie pozostają żadne resztki pyłu ani produktu.
Promieniowe pierścienie uszczelniające wału z dodatkową wargą przeciwpyłową
Koncepcje z dwiema wargami – wargą pierwotną dociskaną sprężyną i suchobieżną wargą wtórną – chronią obracające się wały zarówno przed wyciekiem medium, jak i przed wnikaniem pyłu. Dla zastosowań higienicznych wymagane są materiały zgodne z FDA oraz precyzyjnie obrobione powierzchnie czołowe o chropowatości Ra ≤ 0,8 µm, aby ograniczyć nalepy i zapewnić niezawodne czyszczenie.
Uszczelnienia mechaniczne w wykonaniu higienicznym
Dla procesów dynamicznych o wysokich wymaganiach czystości nadają się uszczelnienia mechaniczne z polerowanymi powierzchniami uszczelniającymi, uszczelnieniami wtórnymi bezelastomerowymi lub na bazie PTFE oraz przepłukiwanymi komorami uszczelnienia. Łączą one wysokie bezpieczeństwo procesu z pyłoszczelnością, ponieważ szczeliny uszczelniające można wykonać w sposób zdefiniowany, dobrze czyszczalny i pozbawiony obszarów martwych.
Uszczelnienia membranowe i mieszki
Te koncepcje umożliwiają absolutnie hermetyczne oddzielenie przestrzeni procesowej od otoczenia bez klasycznego skojarzenia trącego. Są szczególnie odpowiednie dla procesów aseptycznych z jednoczesnym wymogiem pracy bezpyłowej, ponieważ nie istnieją drogi nieszczelności dla pyłów ani mikroorganizmów, a czyszczenie CIP/SIP jest możliwe bez demontażu.
Uszczelki profilowe z metalicznym ograniczeniem docisku
Uszczelki kształtowe i profilowe o określonym wstępnym naprężeniu i metalicznym oparciu zapewniają przy połączeniach kołnierzowych, zbiornikach i rurociągach przejścia bez szczelin i o gładkiej powierzchni. Kontrolowane odkształcenie zapobiega nadmiernemu dociskowi i wnikaniu elastomeru do kanału przepływu, dzięki czemu unika się nisz sprzyjających odkładaniu się pyłu i wzrostowi mikrobiologicznemu.
Uszczelnienia nadmuchiwane dla często otwieranych interfejsów
Uszczelnienia nadmuchiwane nadają się szczególnie do klap, drzwi i pokryw zbiorników z częstymi cyklami otwierania lub o nieregularnych powierzchniach. W stanie aktywowanym rozszerzają się równomiernie pod wpływem sprężonego powietrza, hermetycznie i pyłoszczelnie zamykając tolerancje i nierówności. W stanie bezciśnieniowym cofają się bezstykowo, dzięki czemu minimalizuje się ścieranie mechaniczne i ogranicza zanieczyszczenie cząstkami.
Koncepcje uszczelnień z powietrzem zaporowym (Air-Purge)
Przy elementach obracających się lub ruchomych można zastosować uszczelnienie powietrzem zaporowym. Ciągłe nadciśnienie z filtrowanego powietrza lub gazu obojętnego w komorze uszczelnienia zapobiega wnikaniu cząstek pyłu, chłodzi powierzchnie uszczelniające i wspiera higienę, ponieważ powstaje mniej ścierania mechanicznego, a strefa uszczelnienia jest jednocześnie przepłukiwana.
Poziom ochrony i istotne stopnie ochrony
- IP6X: pełna pyłoszczelność chroniąca przed przenikaniem pyłu do krytycznych obszarów.
- IP69K: dodatkowo odporność na czyszczenie wysokociśnieniowe i parą; szczególnie istotne dla instalacji, w których łączy się intensywne mycie natryskowe z suchymi procesami pyłowymi.
Systemy uszczelnień dla zastosowań higienicznych i pyłoszczelnych powinny być tak zaprojektowane, aby te stopnie ochrony były niezawodnie spełniane również po wielokrotnych cyklach czyszczenia.
Dobór materiałów
Dla połączonych zastosowań higienicznych i pyłowych stosuje się przede wszystkim następujące materiały:
- Elastomery: EPDM, FKM, HNBR, VMQ/silikon w jakościach zgodnych z FDA, USP Class VI lub rozporządzeniem (WE) 1935/2004.
- Materiały termoplastyczne i kompozyty: kompozyty PTFE oraz inne wysoko odporne tworzywa sztuczne dla mediów ściernych lub agresywnych chemicznie.
Materiały muszą:
- być chemicznie odporne na środki czyszczące (kwasy, ługi, środki dezynfekujące),
- bezpiecznie wytrzymywać temperatury wymagane dla procesów SIP (sterylizacja parą),
- wykazywać wysoką odporność na ścieranie wobec pyłów ściernych oraz
- nie uwalniać krytycznych dodatków, które zagrażałyby higienie produktu.
Podstawowe zasady konstrukcyjne dla higieny i pyłoszczelności
Niezależnie od typu uszczelnienia obowiązują następujące zasady konstrukcyjne:
- Brak stref martwych: unikanie wnęk, szczelin i podcięć, w których prędkość przepływu środków czyszczących dąży do zera i mogą gromadzić się pył lub mikroorganizmy.
- Zabudowa bez szczelin: uszczelnienia montowane licująco, bez przesunięcia między uszczelnieniem a otaczającymi powierzchniami.
- Chropowatość powierzchni w obszarze uszczelnienia Ra ≤ 0,8 µm: wysoka jakość powierzchni zmniejsza przyleganie i ułatwia czyszczenie bez pozostałości.
- Geometrie samoopróżniające się: unikanie powierzchni poziomych i zagłębień, w których zalegają ciecze czyszczące lub resztki produktu.
- Zdolność do czyszczenia w stanie zabudowanym (przydatność do CIP/SIP): uszczelnienia i sąsiadujące geometrie muszą być tak zaprojektowane, aby można je było w pełni czyścić, a w razie potrzeby sterylizować, bez demontażu.
- Unikanie nieskutecznych metalicznych stref kontaktu: konstrukcje, w których powierzchnie metaliczne stykają się ze sobą bez obecności uszczelnienia, mogą tworzyć gniazda pyłu i cienie czyszczenia, i należy ich unikać.
Dzięki celowemu połączeniu odpowiednich geometrii uszczelnień, certyfikowanych materiałów i higienicznego wykonania konstrukcyjnego można niezawodnie połączyć w jednym systemie uszczelnień wymagania dotyczące higieny i pyłoszczelności.
W ten sposób amixon® rozwiązuje uszczelnienia i przepusty wału – higienicznie i pyłoszczelnie jednocześnie
W mieszalnikach amixon® mieszadło jest łożyskowane i napędzane wyłącznie od góry. Dzięki temu odpada dolny przepust wału, który w konwencjonalnych mieszalnikach często stanowi najbardziej krytyczne miejsce uszczelnienia, ponieważ tam produkt pod ciśnieniem złoża przylega do uszczelnienia. Miejsca uszczelnień umieszczone powyżej lustra produktu są mechanicznie i higienicznie wyraźnie mniej obciążone i dają się znacznie lepiej opanować.
Duże drzwi inspekcyjne są wykonane w technologii Clever-Cut® i uszczelniają trwale i bez stref martwych za pomocą uszczelnienia OmgaSeal®. Uszczelnienie osadzone jest w rowku z podcięciem, bez szczeliny do przestrzeni produktowej. Na życzenie drzwi są wykonane jako szczelne próżniowo lub odporne na nadciśnienie, dzięki czemu higieniczna zdolność do czyszczenia i pyłoszczelność są spełnione tą samą koncepcją uszczelnienia.
Również obrotowe przepusty i armatury są konsekwentnie projektowane pod kątem szczelności i zdolności do czyszczenia. Rotory tnące, na przykład do deaglomeracji lub rozprowadzania cieczy, pracują z uszczelnieniem mechanicznym, także w szczelnych na ciśnienie i próżnię reaktorach suszarko-mieszalnikowych, które mogą utrzymywać próżnię do 5 mbar abs. Organy wylotowe są wykonane jako pozbawione stref martwych króćce znormalizowane z klapą wylotową lub jako odporne na próżnię i ciśnienie zawory segmentowe kulowe.
Kolejnym istotnym aspektem konstrukcyjnym jest wysoka sztywność postaciowa aparatów amixon®. Nawet przy obciążeniu maksymalnym nie występują odczuwalne wychylenia ani ruchy względne. Zwiększa to bezpieczeństwo funkcjonalne wszystkich uszczelnień i istotnie przyczynia się do ich szczególnie długiej żywotności.
Konstrukcyjna zaleta tej koncepcji polega na tym, że potrzeba mniej miejsc uszczelnień, a dzięki temu powstaje mniej części zużywających się, mniej punktów inspekcji i ogólnie niższy nakład na konserwację. amixon® dostarcza wybrane części zużywające się już przy pierwszej dostawie, a większość części zamiennych jest magazynowana w Paderborn z dożywotnim serwisem części zamiennych.
amixon® rozwija i produkuje wyłącznie w zakładzie w Paderborn przy dużej głębokości produkcji i ze wszystkimi komponentami z Niemiec. Jako certyfikowany zakład spawalniczy z kwalifikacjami europejskimi, japońskimi, koreańskimi i amerykańskimi amixon® konstruuje każdy aparat jako egzemplarz jednostkowy na podstawie URS użytkownika, a kontrola jakości pozostaje w całości we własnym zakładzie.
Dla środowisk regulowanych amixon® dostarcza instalację możliwą do kwalifikacji i na życzenie współdziała przy DQ, IQ i OQ. Dokumentacja i wykonanie na życzenie są zgodne z EU-GMP i FDA 21 CFR Part 11. Na życzenie mieszalniki spełniają właściwe standardy, takie jak EHEDG, wytyczne higieniczne FDA, 3-A Sanitary Standards, USDA, GMP, ATEX i ASME, i są włączane od URS aż po uruchomienie w koncepcję walidacji użytkownika.
Czy konkretna receptura daje oczekiwane wyniki, amixon® sprawdza wcześniej w centrum prób z 35 instalacjami próbnymi. Próby z produktem oryginalnym w realnych warunkach są przeprowadzane, oceniane i dokumentowane wspólnie i służą jako rzetelna podstawa decyzji przed inwestycją.