Hygiene-Design Sauber verschraubt: Verbindungstechnik im Hygiene-Check

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Schraubverbindungen in Branchen wie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie sind neuralgische Stellen im Anlagendesign. Um die Produktsicherheit zu gewährleisten, müssen Hersteller deshalb sicherstellen, dass die Verbindungselemente normgerecht ausgelegt sind. Auf folgende Punkte gilt es besonders zu achten.

Sie sind klein, unscheinbar und sollen möglichst wenig auffallen. In der in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie tragen Schraubenverbindungen nicht nur zum sicheren Betrieb von Maschinen und Anlagen bei sondern auch zur Hygiene der verarbeitenden Arznei- und Lebensmittel. I Wie diese ausgelegt, dimensioniert und wie deren Tragfähigkeit berechnet sind, bildet die Leitplanken bei der Auswahl geeigneter Elemente.

Hochfeste, vorgespannte und gleitfeste Verbindungen sind im Maschinen- und Anlagenbau dabei selbstverständlich und beispielsweise auch in der VDI-Maschinenrichtlinie VDI 2230 so vorgesehen. In Branchen wie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie greift der Aspekt der Sicherheit allerdings noch weiter.

Mit Standards auf der sicheren Seite

Für den Anlagenbau in sensitiven Bereichen heißt das, dass sämtliche Komponenten, Elemente und Oberflächen hygienegerecht ausgelegt sein müssen. Dort kommen bestimmte Normen und Standards zum Tragen, deren Einhaltung nicht nur aus Gründen der öffentlichen Gesundheit wichtig ist, sondern auch, um rechtliche Konsequenzen zu vermeiden.

Weltweit anerkannt und für den Hygienebereich maßgebend sind beispielsweise die EHEDG-Richtlinien (European Hygienic Engineering & Design Group). Sie setzen klare Anforderungen an hygienische Designprinzipien. Bei der Planung von Maschinen und Anlagen gilt es demnach darauf zu achten, Ecken, Spalten und Toträume zu vermeiden, um Schmutzansammlungen zu verhindern.

„Materialien, die in hygienerelevanten Bereichen eingesetzt werden, müssen gegen die Reinigungsmittel und Desinfektionsmittel, die zur Reinigung verwendet werden, sowie gegen die Produkte selbst beständig sein. Dieser Grundsatz gilt auch für Schraubenverbindungen“, betont Frank Götz, Schraubfachingenieur beim Anbieter von Verschraubungslösungen Nord-Lock. Schraubenverbindungen sollten nicht im direkten Kontakt mit den Erzeugnissen stehen.

Dennoch werden viele Maschinenkomponenten und Anlagenteile verschraubt. „Hier sollte darauf geachtet werden, dass es zu keinen großen Ablagerungen oder gar Korrosionserscheinungen kommen kann“, erklärt Götz und ergänzt: „Verschmutzungen dürfen sich nicht festsetzen und müssen leicht entfernbar sein.“

Die Hersteller von Verbindungselementen bieten für diese Einsatzbereiche unterschiedlich gestaltete Produkte an. Geeignete Lösungen reichen von Kugelkopf- und Sechskantschrauben mit niedrigem Kopf über polierte Schrauben und Dünnschaftschrauben bis hin zu Hut- und Haftmutter mit abperlenden Oberflächen.

Einen Überblick zu geeigneten Lösungen geben die Unternehmen regelmäßig auf der Regionalmesse Schraubtec.

Materialauswahl als Startpunkt

Ob Schraubverbindungen hygienegerecht ausgelegt sind, hängt stark von der Auswahl der Materialien ab. „Um den hohen Ansprüchen im Hygienebereich gerecht zu werden, sind Schrauben und Muttern hauptsächlich in Edelstahl A4 Qualität ausgeführt“, so Andreas Völkle, Produktmanager bei Kipp, einem Hersteller im Bereich Spanntechnik, Normelemente und Bedienteile. A4-Edelstahl hält aggressiven Reinigungsmedien und anspruchsvollen Einsatzbedingungen wie niedrigen und hohen Temperaturen oder Feuchtigkeit stand, ohne zu verschleißen.

Diese Stähle sind besonders für ihre gute Korrosionsbeständigkeit bekannt, die durch den höheren Molybdän-Gehalt im Vergleich zu Edelstahl A2 (AISI 304, EN 1.4301) erzielt wird. Hierzu zählen unter anderem nicht rostende Stähle mit den Werkstoffnummern 1.4301, 1.4404 und 1.4547. „Sollten aggressive Reinigungsmittel und Säuren verwendet werden, bieten sich auch hochkorrosionsbeständige Legierungen wie C-276 (2.4819) an“, ergänzt Frank Götz.

Einfach gute Verbindungen

Regionale Fachmesse für Schraubverbindungen

Die SchraubTec ist Ihr schnellster Weg zu sicheren Schraubverbindungen. Ob in der Ausstellung oder in kostenlosen Fachvorträgen: In persönlicher Atmosphäre können Sie sich über Schraubverbindungen, Schraubtechnik, Schraubwerkzeuge sowie Beschaffung, Einkauf und Management von C-Teilen informieren. Der Eintritt ist kostenfrei.

Weitere Informationen zur SchraubTec

Schrauben und Muttern sind aber nicht die einzigen Komponenten der Schraubverbindung, auf die es zu achten gilt. „Die Schraubstellen müssen optimal abdichten, damit keine Flüssigkeiten oder Ablagerungen in die Schraubstelle gelangen können“, erläutert Andreas Völkle. Bei Verbindungselementen, die nach dem Prinzip des Hygiene-Designs gefertigt sind, übernehmen Dichtungen diese wichtige Funktion.

Damit die Abdichtung dauerhaft zuverlässig funktioniert, muss bei der Montage die spezifische Vorspannung oder Kompression der Dichtung im montierten Zustand beachtet werden. Hierbei gilt eine angemessene Flächenpressung zu erzielen, ohne die Dichtungsmaterialien einer zu hohen Belastung auszusetzen.

„Üblicherweise werden die Dichtungen aus FDA- und EU- konformem Kunststoffen hergestellt. Bei Kipp verwenden wir Elastomer und POM-Werkstoffe“, so Andreas Völkle. Oft sind die Dichtungsringe fest mit einer metallischen Unterlegscheibe verbunden. Neben der einfacheren Montage ergibt sich durch diese Kombination auch eine sichere und totraumfreie Abdichtung.

Montage mit besonderen Ansprüchen

Bei der Montage gilt es, mehrere kritische Aspekte zu beachten, um die Integrität der Anlage und die Sicherheit der Produkte zu wahren. Das beginnt mit der Auswahl geeigneter Werkzeuge und Montageverfahren: Sie müssen das Material schonen und dürfen keine Beschädigungen verursachen. „Um die Reinigbarkeit nicht zu beeinträchtigen und die Ansammlung von Schmutz zu verhindern, ist es wichtig, Kratzer zu vermeiden“, sagt Andreas Völkle.

Der Hersteller reagiert auf diesen Bedarf, indem er spezielle Werkzeuge mit Schonaufsätzen bereitstellt. Durch die präzise Anwendung der richtigen Anzugsmomente vermeidet der industrielle Nutzer Überbeanspruchungen und potenzielle Schäden an den Dichtungen und Schrauben.

Die Einhaltung von Normen und die Verwendung spezifizierter Materialien ist ein nicht zu unterschätzender Sicherheitsfaktor in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Werden die Materialien sorgfältig ausgewählt und die Designprinzipien beachtet, tragen Verbindungen signifikant zur Produktsicherheit und Langlebigkeit von Anlagen bei.

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