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Johannes Mankiewicz
Reinigungstechnologien für die Medizintechnik
Agenda› Kohlendioxid Grundlagen› CO2-Strahltechnologien› Feinreinigung mit flüssigem CO2
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CO2-GrundlagenCO2-Grundlagen
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CO2-Grundlagen
Anwendung in allen Aggregatzuständen› Kühlen› Getränkeindustrie› Lebensmittelindustrie› Schutzgas› Löschmittel› Schädlingsbekämpfung› Kältemittel› Extraktion› Reinigungstechnik
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CO2-Grundlagen
Grundsätzliche Anwendungsvorteile› Kein Gefahrstoff› Nicht Brennbar› Ungiftig› Nicht Leitfähig› Lebensmitterechtlich zugelassen› Deklarationsfrei› Kostengünstig› Gasförmig bei Atmosphärenbedingungen
Bei jeglicher Anwendung verursacht CO2weder zusätzliche Abfällenoch Rückstände.
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CO2-Reinigungstechnologien am IPK
CO2-Strahlverfahren
Feinreinigung mit flüssigem CO2
~ 1 bar / - 78 °C *
~ 56 bar / 20 °C **
**
*
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CO2-ReinigungstechnologienCO2-Strahltechnologien
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CO2-Strahltechnologien
› CO2-Schneestrahlen› Flüssig CO2 in Steigrohrflaschen› Medizinisches und technisches CO2 Lieferbar› Flüssiges CO2 wird entspannt und dadurch abgekühlt› Beschleunigung des CO2-Schnee durch das nachströmende Gas bzw.
mittels Druckluft
› CO2-Trockeneisstrahlen› Trockeneispellets› Eigene Produktion oder Gase Lieferant› Beschleunigung der Pellets mittels Druckluft
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CO2-Strahltechnologien
Stärken für die Medizintechnik
› Hohe Medienreinheit à Reinraumanwendung› Deklarationsfreies und immer sauberes Strahlmittel › Keine Reinigungsmittelrückstände oder Sekundärabfälle› Flexibles Verfahren mit einem breiten Einsatzspektrum› Schonende Reinigung für empfindlichste Oberflächen› Einfacher Anlagenaufbau› Gute Automatisierbarkeit
Pellets zum Trockeneisstrahlen
CO2-Schneestrahlen
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CO2-Strahltechnologien
Stärken für die Medizintechnik
› Mechanischer Effekt› Von abrasiv bis schonend› für die Reinigung empfindlichster
Oberflächen geeignet› Reinigung kleiner Bauteile und Strukturen› Thermischer Effekt› Unterstützt die gezielte Keimreduzierung von
Oberflächen› Sublimationseffekt› Rückstandsfrei und trocken› Reinraumanwendungenà sofern entfernte
Kontamination gezielt abgesaugt wird
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CO2-Strahltechnologien
Stärken für die Medizintechnik
› Mechanischer Effekt› Von abrasiv bis schonend› für die Reinigung empfindlichster
Oberflächen geeignet› Reinigung kleiner Bauteile und Strukturen› Thermischer Effekt› Unterstützt die gezielte Keimreduzierung von
Oberflächen› Sublimationseffekt› Rückstandsfrei und trocken› Reinraumanwendungenà sofern entfernte
Kontamination gezielt abgesaugt wird
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CO2-Strahltechnologien
Stärken für die Medizintechnik
› Mechanischer Effekt› Von abrasiv bis schonend› für die Reinigung empfindlichster
Oberflächen geeignet› Reinigung kleiner Bauteile und Strukturen› Thermischer Effekt› Unterstützt die gezielte Keimreduzierung von
Oberflächen› Sublimationseffekt› Rückstandsfrei und trocken› Reinraumanwendungenà sofern entfernte
Kontamination gezielt abgesaugt wird
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CO2-Strahltechnologien
Entfernung von Mikroorgansimen und Keimen
› Wirkt bakteriostatisch - Hemmt Wachstum von Mikroorganismen durch tiefe Prozesstemperatur
› Das Strahlmittel CO2 sorgt von sich aus für keine Reduktion von Mikroorganismen
› Mittels vollständigem Absaugen können durch Trockeneisstrahlen Oberflächen von Mikroorganismen befreit werden
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CO2-Strahltechnologien
Versuchsreihen:Reinigung gezielt kontaminierter Oberflächen
kg/h 80 mbar 13pS
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&
Mikroorganismus: Brauhefe
Mikroorganismus: Bacillus Stearothermophilus
Mikroorganismus: Escherichia coli
vorher
nachher
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CO2-ReinigungstechnologienFeinreinigung mit flüssigem CO2
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Mittels Druck komprimiertes flüssiges CO2
› Gute bis sehr gute Lösemitteleigenschaften
› Vielzahl filmischer Produktionsrückständen› Ölen, Fetten, Wachsen› Geringe Viskosität und Oberflächen-
spannung› Reinigung geometrisch komplexer Bauteile› Reinigung poröser Materialien› Geringen Prozesstemperaturen› Reinigung temperaturempfindlicher
MaterialienBlick in eine Hochdrucksichtzelle bei 20 °C:Gas- Flüssig Phasenübergang des CO2 bei steigendembzw. fallendem Druck [1]
[1] R
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Boch
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Blick in eine Hochdrucksichtzelle bei 20 °C:Gas- Flüssig Phasenübergang des CO2 bei steigendembzw. fallendem Druck [1]
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Mittels Druck komprimiertes flüssiges CO2
› Geringer Dampfdruck und geringe Siedetemperatur
› Trocken bei Atmosphärenbedingungen› Reinigung feuchtigkeitsempfindlicher
Materialien› einfache Rückgewinnung und Abscheidung
der Verunreinigungen› Ggf. Wiederverwendung teurer
Produktionsmittel
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Innonet Projekt „KodiWasch“› Etablierung einer umweltfreundlichen und
gesundheitlich unbedenklichen Alternative zu herkömmlichen nasschemischen Reinigungsverfahren
› Präsentation eines anwendungsreifen Anlagenprototypen
elCO2- Reinigungsanlage› 90 l Reinigungskammer› 15 - 25 °C Prozesstemperatur› 45 - 65 bar Prozessdruck (Pmax = 100 bar) › CO2- Rückgewinnung mittels Destillation› Abscheidung von Partikeln bis zu 1 µm
elCO2- Reinigungsanlage am IPK
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Schematische Darstellung der Reinigungsmechanismen „Spritzreinigung“ links „Einblasen“ rechts
Mittels Ultraschall angeregtes CO2 in der Reinigungskammer
elCO2-Prozessführung› Ursprung liegt in der klassischen
Hochdruckextraktion› elCO2-Reinigungsanlage verzichtet auf
überkritische Drücke und Temperaturen › elCO2 erlaubt ein Höchstmaß an Badmechanik› Spritzreinigung zur Entfernung partikulärer
Verunreinigungen› Mittels Ultraschall können die
Diffusionseigenschaften des flüssigen CO2verbessert werden
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Stärken für die Medizintechnik
› Schonender, trockener Reinigungsprozess› Auswahl neuer Materialien und Bauteilgeometrien für die Produktion› Trockene Oberflächen zum Vermeiden von Keimherden
› Sekundärabfallfreies Verfahren› Einsparungspotenzial durch Rückgewinnung und Weiterverwendung teurer Prozessöle
› Deklarationsfreies, ungefährliches und rückstandsfreies Prozessmedium› Produktionsprozesse und Produkte für die Medizin- und Lebensmitteltechnik› Reinigung und Keimreduzierung von Bauteilen und komplexen Strukturen vor der Sterilisation
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
elCO2- Applikationen› Feuchtigkeits- und/ oder temperatur-
empfindliche Materialien› Korrosionsanfällige Materialien› Poröse Materialien› Komplexe Bauteilgeometrien
(Bohrungen, Spalten, Hinterschneidungen)› Schüttgüter› Bei Ausschluss von nasschemischen
Reinigungsverfahren› Medizin- und Lebensmitteltechnik› Reinigung und Keimreduzierung vor der
Sterilisation
Kunststoffbauteile [1]
Medizinische Implantate [3]
Sintermetall Bauteile [2]
Kugelschreibermienen [1] E
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Entfetten und Entölen› Bewertung mittels Gravimetrie und Oberflächenfluoreszenz gegenüber dem Ausgangszustand vor
der Kontamination› Verwendung von Standartprobekörpern› Bsp. Buntmetallinhibitor, Stanzöl, Mittel zum Grobentfetten › Besonders leistungsstark: Flutreinigung mit flüssigem CO2
Sinterfilter aus Chromnickelstahl
(Ø 23,5 x 6,4 mm; ca. 2,5 g;
Porosität: 8 µm)Gravimetrischer Nachweis von mit Buntmetallinhibitor (r.), Stanzöl (m.) und Entfettungsmittel (l.) beölten Sinterfiltern
Fluten US Blasen1 R.Phase -0,002 0,123 0,0363 R.Phasen 0,000 0,001 0,008
0,0
0,1
0,2
0,3
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0,5
0,6
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Fluten US Blasen1 R.Phase 0,100 0,464 0,4533 R.Phasen 0,000 0,002 0,000
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Fluten US Blasen1 R.Phase -0,001 0,060 0,1103 R.Phasen 0,000 0,000 0,000
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
15 x 1 Vorher 15 x 1 Nachher
Partikuläre Verunreinigungen› Prozessführung erlaubt Entfernung partikulärer Verunreinigungen › Erfolgreicher Nachweis auf einfachen und komplexen Probekörpern› Deutlicher Reinigungserfolg in Sacklöchern und Bohrungen› Entleer- und Flutvorgänge gewährleisten die Abscheidung von Partikeln über 1 µm Filterkerzen
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Keimreduzierung
› CO2 ist zur Keimreduzierung poröser Strukturen geeignet
› Effekt tritt mit der Anwesenheit von flüssigem CO2 ein
› Ultraschall kann die Reinigungsleistung bei gleichzeitiger Keimreduzierung weiter verbessern
Reduzierung der KbE (Kolonie bildende Einheiten) mittels flüssigem CO2 [RUB]
[1] R
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Feinreinigung mit flüssigem CO2
Ausblick
› Trend in der Reinigung à immer mehr Baugruppen müssen endgereinigt werden
› Produktion komplexer Baugruppen steigt› Zielà Endreinigung und Keimreduzierung
vor der Verpackung / Sterilisation› CO2- Kleinanlagen für Einzelteile und
Minderproduktionsmengen› Keine Reinigungsmittelrückstände in
Hinterschneidungen und Hohlräumen› Keine nassen Oberflächen› Keine Trocknung› Anschließende Sterilisation bei bereits
reduzierter KeimzahlHerzunterstützungssystem [Berlin Heart GmbH]
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