Reinraumtechnik Flashcards
Nennen Sie Anwendungsgebiete der Reinraumtechnik
- Luft- und Raumfahrtindustrie
- Halbleiterindustrie
- Mikrosystemtechnik
- Automobilindustrie
- Medizintechnik
- Pharmaindustrie
- Lebensmittelindustrie
Beschreiben Sie die Unterschiede des Einsatzes der Reinraumtechnik in der Pharma- und in der Lebensmittelindustrie.
- Pharma: Schutz des Produktes vor Kontaminationen, aber auch Schutz von Personen vor hochwirksamen Substanzen
- LM: Verlängerung der Haltbarkeit von LM, Abpackprozesse meist im Reinraum, aber Verunreinigung der Produktionsanlage macht Reinigung und Desinfektion regelmäßig erforderlich
Nennen Sie Kontaminationsarten, die in der Reinraumtechnik auftreten können.
- Abiotische Partikel
- Mikroorganismen
- Elektrostatik
- Chemische Kontamination
Welche Reinheitsklassen sind nach der GMP-EU-Richtlinie klassifiziert?
- A: aseptische Zubereitung und Abfüllung
- B: Hintergrundumgebung für eine Zone der Klasse A
- C: Produktabfüllung
- D: Handhabung von Bestandteilen nach dem Waschen
Welchen wesentlichen Vorteil und welchen wesentlichen Nachteil hat eine turbulente Mischströmung gegenüber einer turbulenzarmen Verdrängungsströmung in Reinräumen?
Mischströmung Vorteil: geringerer Volumenstrom aber ungeeignet für höherwertige Reinräume
Turbulenzarme Verdrängungsströmung: für hochwertige Reinräume einsetzbar, aber große Luftströme erforderlich (zur Aufrechterhaltung einer stabilen Raumluftströmung
Skizzieren Sie die Strömungsformen in Reinräumen mit turbulenzarmer Verdrängungsströmung mit und ohne Doppelboden
BILD
Welcher Effekt tritt bei der Anordnung von Arbeitstischen in Wandnähe bei Reinräumen mit laminarer Strömung auf?
Durch die Wand wird die Strömung durch Reibung an der Wand gebremst und am Tisch zurückgeströmt = Rückstromgebiet
Skizzieren Sie die Konvektionsströmung an Wärmequellen im Reinraum. Welche Möglichkeiten gibt es, die negativen Folgen einer derartigen Konvektionsströmung zu minimieren?
Strömungsgeschwindigkeiten entsprechend hoch wählen um gegen die Konvektionsströmung möglichst anzukommen
BILD
Nennen Sie oder skizzieren Sie mindestens 3 heute übliche Reinraumkonzepte
• Reinraum mit turbulenter Strömung
• Reinraum mit LaminarFlow (große Luftvolumen und Kanalquerschnitte, Förder- und Kühlleistung)
• Reinraum mit partiellem LaminarFlow (kleine Zonen mit höchster Reinheit)
• Reinraum mit partiellem LaminarFlow (Ansaugen aus Zwischendecke)
BILD
Skizzieren Sie oder beschreiben Sie das Prinzip des Tunnelkonzeptes in der Reinraumtechnik. Wo wird dieses angewandt?
• Medienführung und Zusatzeinrichtung über der gesamten Lüftungsfläche
• Luft wird über Druckplenum durch eine Rasterdecke turbulenzarm eingeführt
- wird bei größeren Produktionsflächen eingesetzt (Halbleiterfertigung)
Nennen Sie 3 Konzepte für Reinräume mit Umluftsystemen.
- Umluftgeräte
- Fan Tower
- Filter Fan Unit (FFU)
Wie kann eine FFU-Steuerung erfolgen?
• Anbindung an PC und Datenbus
Wie sieht der energetische Vergleich der drei in der Reinraumtechnik möglichen Umluftsysteme aus?
- Umluftgeräte: höchster Energieverbrauch
- FanTower: mittlerer Energieverbrauch
- FFU: niedrigster Energieverbrauch
Erläutern Sie die Stufen der Außenluftfilterung.
- Vorfilter G3
- Glattrohrvorwärmer
- Feinfilter F7-F9
- Schwebstofffilter E 11
- ggf. chemischer Filter zusätzlich
Warum wird häufig die Außenlufterwärmung mit zwei getrennten Wärmeübertragern vorgenommen?
- Erster Wärmeüberträger garantiert Mindesttemperatur für Lufteintritt ins Gebäude oder die Befeuchtung
- Zweiter Wärmeüberträger dient der sicheren Deckung des Wärmebedarfs und der Temperaturregelung
- Weiter ist so eine bessere Wärmerückgewinnung aus geeigneten Wärmepotentialen möglich (Effizienz der Wärmeübertragung steigt bei geringerem Temperaturdelta)
Welche beiden Verfahren zur Befeuchtung der Reinstluft bei Reinraumanlagen kennen Sie?
- Befeuchtung über Wasser mit enthärtetem Wasser
* Befeuchtung über Dampf (besser weil kein Keimpotential vorhanden)
Beschreiben Sie, wie in der Pharmaindustrie häufig Reinräume der Klasse A und Reinräume der Reinheitsklassen C und D realisiert werden (Konzept der Luftströmungen)
- A über LaminarFlow
* C und D über turbulente Mischströmung
Nennen Sie Vor- und Nachteile von Reinräumen, die eine Raumluftversorgung ausschließlich mit Außenluft haben gegenüber Mischluftanlagen.
- Außenluft: Vermeidung von Kreuzkontaminationen, aber hohe Kosten für Luftaufbereitung (Erwärmung, Kühlung, Be- und Entfeuchtung) –> Anwendung bei hohem Schadstoffanfall im Raum
- Mischluftanlage: Vorteile geringerer regelungstechnischer Aufwand, aber gesamter Volumenstrom muss über Luftaufbereitungsstufen geführt werden
Beschreiben Sie das Konzept einer Umluftanlage mit getrennter Außenluftversorgung.
- Luft setzt sich aus behandelter Außenluft und Umluft der einzelnen Produktionsbereiche zusammen
- Separate Aufbereitung der Außenluft
- Umluftgeräte sind den einzelnen Produktionsbereichen zugeordnet (meist nur Kühler, Ventilator und Filter)
- Kreuzkontamination zwischen unterschiedlichen Bereichen ausgeschlossen
- Abluft der unterschiedlichen Produktionsbereich gemeinsam zur Wärmerückgewinnung für Außenluft
- Vorteile: Günstige Betriebskosten: Außenluftbehandlung und Zuführung nur so viel wie nötig. Größere Mengen Umluft nur über wenige Stufen behandelt.
Beschreiben Sie das Konzept der Druckhaltung für eine Reinraumanlage der Klasse A gegenüber umliegenden Reinräumen geringerer Klassen
- Überdruck gegenüber niedrigeren Klassen, keine Kontamination nach Innen = Produktschutz
- Unterdruck gegenüber niedrigeren Klassen, keine Kontamination nach Außen = Personenschutz (bei hochwirksamen Substanzen)
Welche grundsätzlichen Arten von Reinraumdecken – unterschieden nach Druckverhältnissen und nach Art der Konstruktion – kennen Sie?
- Druckverhältnisse: Druckdecken (Druckplenum) vs drucklose Decken (mit FFU)
- Konstruktion: Rasterdecken (Aluprofile als Auflager zur Abhängung) vs Kasettendecken (direkte Abhängung)
Beschreiben Sie den grundsätzlichen Unterschied zwischen Druckdecken und drucklosen Decken bei Reinräumen.
- Druckdecken mit Druckplenum weisen einen Luftdruck entsprechend des Lüftungskonzept auf (Über- oder Unterdruck)
- Drucklose Decken –> FFU um den Volumenstrom zu erzeugen
Welche prinzipiellen Arten von Wandkonstruktionen für Reinräume kennen Sie?
- Ortsfeste Wände aus Beton oder Mauerwerk (höhere Stabilität, aber geringere Flexibilität und längere Bauzeit)
- Versetzbare Wände in Monoblock- oder Ständerbauweise
Nennen Sie die Ihnen bekannten Bodenbeläge für Reinräume.
- PVC
- Kunstharz
- Pharma-Terrazzo
- Rüttelboden mit keramischen Platten
Welche Vor- und Nachteile haben Wand-Bodenverbindungen bei Reinräumen in Form einer Hohlkehle?
- Keine Ecke in der sich Schmutz festsetzen kann, einfacher zu reinigen
- Teurere Ausführung und Veränderungen am Layout schwieriger
Warum ist der Einsatz von Doppelböden in Reinräumen in der Life Science Industrie meist nicht realisierbar?
• Kontamination des doppelten Bodens durch hochwirksame Substanzen –> Reinigung nicht/nur sehr schwer möglich
Geben Sie eine Übersicht über die Luftfilterarten der Klima- und Reinraumtechnik.
- Speicherfilter (Tiefenfiltration = Filterung durch den ganzen Filterschnitt)
- Schüttschichtfilter (Tiefenfiltration)
- Abreinigungsfilter (Oberflächenfiltration = Filter setzt sich an der Oberfläche zu)
Staubfilfer
1. Grobstaubfilter –> Gruppe G
2. Feinstaubfilter –> Gruppe M/F
Schwebstofffilter
1. Standard Schwebstofffilter –> EPA / HEPA
2. Hochleistungs Schwebstofffilter –> ULPA
Nennen Sie Strukturparameter für Faserfilter.
- Faserdurchmesser
- Faserorientierung bzw. -lage
- Faserlänge
- Filterdicke
- Flächenmasse
- Packungsdichte
Beschreiben Sie oder skizzieren Sie den Aufbau eines Beutelfilters.
• Filtermaterial zu einer Filtertaschen verarbeitet: Kunststoff-Frontrahmen mit angehängtem Filterbeutel aus Kunststoff- bzw. Glasfaservliesen und einer Spinnvlieskaschierung
BILD
Skizzieren Sie den Anschluss eines Schwebstofffilters innerhalb einer Rasterdecke mit Fluiddichtung.
BILD
Nennen Sie Kriterien für die Auswahl von Luftfiltern bei Reinräumen.
- zu reinigender Luftstrom
- Reinraumklasse
- Prüfvorschriften
- Bauform der Filter
- Standzeiten
- Abmessungen der Filtereinheit
Nennen Sie 3 Kriterien, die in Prüfverfahren für Grob- und Feinstaubfilter gemessen werden.
- Abscheidegrad gegenüber synthetischen Staub
- Wirkungsgrad gegenüber atmosphärischem Staub
- Druckverlust und Staubspeicherfähigkeit
Welche Rolle spielt der Anfangsdruckverlust und der Enddruckverlust im Betriebsverhalten von Luftfiltern?
Anfangsdruckverlust gibt Aufschluss ob Filter O.K. ist also kein Leck aufweist
Enddruckverlust zeigt an wenn Filter voll ist und ausgetauscht werden muss
Nennen Sie Energieeinsparmaßnahmen, die grundsätzlich bei Reinräumen berücksichtigt werden können.
- Dichtigkeit der Reinraumhülle
- Verringerung der Wärmeverluste der Reinraumhülle
- Fortluftströme minimieren
- Produktionsanlage mit möglichst geringer Wärmefreisetzung im Raum
- Spezifikationen für Normal- und Absenkbetrieb definieren
- Abwärmenutzung/Wärmerückgewinnung
- Optimale Einsatzplanung von Reinraumnutzung
Erläutern Sie Vor- und Nachteile von Monoblockbauweise und Ständerbauweise bei Wandkonstruktionen von Reinräumen
Monoblockbauweise: - vorgefertigte Elemente, wenig Fugen - örtlich nicht anpassbar Ständerbauweise - mehr Fugen - örtlich anpassbar
Welche Strömungsvorgänge sind bei der turbulenzarmen Verdrängungsströmung in Reinräumen zu berücksichtigen?
Wirbelschleppen hinter bewegten Körpern: hinter jedem weitgehend luftundurchlässigem Körper, bei Personen geringe Bewegungsgeschwindigkeiten
Turbulente Austauschbewegungen: führen zu quer zur Strömungsrichtung verlaufenden Bewegungen und damit zu Partikelübertragungen in Richtung quer zur Hauptströmung
