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Johannes Mankiewicz

Reinigungstechnologien für die Medizintechnik

Agenda› Kohlendioxid Grundlagen› CO2-Strahltechnologien› Feinreinigung mit flüssigem CO2


CO2-GrundlagenCO2-Grundlagen


CO2-Grundlagen

Anwendung in allen Aggregatzuständen› Kühlen› Getränkeindustrie› Lebensmittelindustrie› Schutzgas› Löschmittel› Schädlingsbekämpfung› Kältemittel› Extraktion› Reinigungstechnik


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.


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


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



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




› 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



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



Versuchsreihen:Reinigung gezielt kontaminierter Oberflächen

kg/h 80 mbar 13pS

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Mikroorganismus: Brauhefe

Mikroorganismus: Bacillus Stearothermophilus

Mikroorganismus: Escherichia coli

vorher

nachher


CO2-ReinigungstechnologienFeinreinigung 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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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



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



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




› 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



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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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

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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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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



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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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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