Гигиенические аспекты строительства

Основные концепции проектирования

Проектирование любой технологической зоны производства пищевых продуктов дол­жно учитывать пять основных составляющих:

• сырье и ингредиенты;
• технологическое оборудование;
• персонал;
• упаковочные материалы;
• готовые продукты.

Широко распространена стратегия, в соответствии с которой все другие составля­ющие должны рассматриваться как вторичные по отношению к этим пяти основным и по возможности находиться вне технологической зоны. К таким вторичным составля­ющим относятся:

• каркас здания;
• ответвления магистральных трубопроводов для воды, пара и сжатого воздуха; кабельная разводка; осветительные приборы и вентиляционные каналы;
• компрессоры, холодильные установки и насосы;
• персонал, обслуживающий все эти системы.

Эта стратегия хорошо подходит для технологических зон высокого риска. В работе [8] она описана как принцип строительства «шкатулки в шкатулке» — путем создания в здании предприятия изолированных чистых помещений (комнат) с обслуживаю­щим и регулирующим оборудованием, расположенным в пространстве под крышей над потолком. Холодильное оборудование и трубопроводы подвешиваются к строи­тельным фермам, и доступ ко всем обслуживающим системам обеспечивается с помо­щью мостков (см. на рис. 13.9). Такой подход, если он правильно реализован, исключа­ет основной источник загрязнения из технологической зоны.

Рис. 13.9. Основные принципы проектирования — отделение производства от вспомогательных систем и операций обслуживания

Полы

Поскольку на полах ведутся все технологические процессы, они заслуживают специ­ального рассмотрения и значительных начальных капиталовложений. Руководящие принципы для проектирования и строительства полов для пищевых производств из­ложены в работе [28].

Неудовлетворительное состояние полов увеличивают вероятность несчастных случаев и аварий, вызывает трудности в достижении необходимых санитарно-гигиенических стандартов и увеличивают затраты на профилактические мероприятия. Повреждения пола могут привести к длительной остановке производства и финан­совым потерям в период выполнения ремонта. Многие проблемы, связанные с пола­ми, возникают из-за недостаточного внимания к деталям на стадии проектирования, в частности:

• плитам перекрытий;
• водонепроницаемому слою, захватывающему стены до высоты выше обычного уровня разливов;
• швам черного пола и верхнего настила, по периметру пола, на несущих стенах, вокруг колонн и оснований оборудования;
• канализации с учетом предполагаемого расположения оборудования;
• штукатурным маякам (для получения достаточно плоской поверхности для по­крытия пола или для формирования необходимых снижений, когда они не пре­дусмотрены в бетонной плите);
• отделке пола, плитке или синтетическим полимерам;
• технологическим вопросам, включая влияние автотранспорта, ударные нагруз­ки от технологических операций, предполагаемое оборудование, возможности разливов продукта и связанным с ними потенциальных проблем с коррозией, тепловые удары и требования к канализации, типы применяемых моющих средств и требования к сопротивлению скольжению, и т. д.;

Покрытия пола можно разделить на три основные группы: бетоны, полностью глазу­рованные керамические плитки и бесшовные полимерные покрытия. Бетонные покры­тия, включая высокопрочные бетонные (с дробленым гранитом), пригодные и широко применяемые в других частях предприятия, не рекомендуется использовать для про­изводственных зон высокого риска. Это обусловлено их способностью поглощать воду, и, следовательно, делают возможным рост микроорганизмов под поверхностью пола, где крайне сложно применить эффективные средства очистки.

Прессованные или штампованные керамические плитки, широко используемые в пищевой промышленности, в последнее время частично заменяют (из-за их стоимо­сти) различными бесшовными полимерными полами. Правильно уложенные (необхо­димое условие для всех видов покрытий пола) плитки соответствующего качества (полностью глазурованная керамика) вполне пригодны для производственных зон высокого риска и будут служить долго. Цвет таких плиток может быть выбран в широ­ком диапазоне.

Плитки укладывают с помощью смеси песка и цементного раствора на черный пол (тонкий слой) или на смесь полусухого песка и цемента (толстый слой). Толщина плиток около 20 мм обеспечивает достаточную прочность при любом из методов ук­ладки. Более тонкие плитки (12 мм) применяют для укладки в полимерный слой виб­рационным способом. Поверхность плиток может быть гладкой, шипованной или (для повышения сопротивления скольжению) включать гранулы карбида кремния. Шипованные плитки (с выступами) не рекомендуются из-за того, что их сложнее мыть. В идеале должны применяться наиболее легкомоющиеся покрытия, однако на практике нельзя игнорировать требования к отсутствию скольжения, и поэтому в

окончательный выбор должен быть основан на компромиссе между разными фактора­ми с учетом значения каждого из них.

Стыки должны быть залиты раствором максимально быстро, в противном случае поверхности стыков могут оказаться загрязненными. Цементные растворы считаются непригодными из гигиенических соображений, и обычно используют полимерные ра­створы, но не ранее, чем через три дня после укладки плиток (чтобы вода из слоя под плиткой могла испариться). Для заливки стыков широко применяются эпоксидные смолы, но они имеют ограниченную устойчивость к высоким концентрациям гипохло­рита натрия и размягчаются при температурах выше 80 °С. Полиэфирные и фурановые смолы более устойчивы к химической коррозии. Данные по химической стойко­сти различных смол, перечисленных в [9], приводятся в [22]. Материалы для заливки стыков должен заполнять стыки полностью на глубину не менее 12 мм и быть заподли­цо с поверхностью плитки. Тонкие стыки (1 мм) получаются, когда плитки погружают в слой смолы с помощью вибрации. Эта процедура обеспечивает плоскую поверхность и уменьшает возможность повреждения кромок плиток при эксплуатации. Одним из преимуществ плиточных полов, которые не всегда по достоинству оценивают, являет­ся то, что участки или зоны поврежденной поверхности могут быть относительно про­сто заменены плитками исходного цвета, то есть можно поддерживать общее качество и внешний вид пола.

Хороший вариант получения гигиеничной поверхности — это бесшовные полы на основе полимеров (при условии, что они уложены на прочное бетонное основание). Поверхностный слой можно изготовить из системы на основе различных полимеров (в основном это эпоксидная смола или полиуретан) или из модифицированных поли­мером цементирующих систем. Системы на основе смол можно разделить на три боль­шие группы:

• для жестких режимов (системы толщиной 5-12 мм с большим количеством на­полнителя, наносимые кельмой); у таких покрытий большая прочность, обычно они нескользкие;
• самовыравнивающиеся (саморастекающиеся) смолы (наливаемые и разглажи­вающиеся системы толщиной 2-5 мм, которые иногда более правильно называют самосглаживающимися); обычно они дают ровные блестящие поверхности;
• системы с покрытием толщиной обычно 0,1- 0,5 мм (они не рекомендуются для зон высокого риска и других производственных зон из-за их низкой стойко­сти); повреждение таких полов связывают с микробным заражением, в том чис­ле Listeria monocytogenes, развивающихся под отслоившимся покрытием.

Предлагаемые полы должны соответствовать нормативным требованиям. Форму­лировки законодательства Великобритании и ЕС носят общий характер, но требуют, чтобы полы были водонепроницаемыми или непроницаемыми и очищаемыми. В CCFRA [23] разработана несложная методика оценки поглощения воды материалами покры­тия пола (эти материалы могут быть легко приняты или отвергнуты при любом зафик­сированном поглощении ими воды). Поглощение воды материалами неприемлемо, так как если жидкость может проникать в материалы покрытия пола, микроорганизмы при этом могут попасть в такие места, которые невозможно химически очистить и дезинфицировать.

Труднее интерпретировать возможность очистки материалов, но в работах [21] и [23] были предложены соответствующие методы испытаний по оценке способности к удалению закрепившихся микроорганизмов. Различия в очищающей способности между материалами обнаружены, но они не обязательно связаны с шероховатостью их поверхности, традиционно измеряемой в мкмRа. Авторы этих двух работ показали, что микробиологическая очищающая способность определяется при величине дефек­тов поверхности в 100-1000 раз ниже считающейся необходимой с точки зрения со­противления скольжению. Например, материалы покрытия пола, сконструированные так, чтобы оказывать сопротивление скольжению, могут иметь средний перепад между максимумом и минимумом в миллиметрах, тогда как размер дефектов, в которых могут находиться микроорганизмы, измеряется в микронах. Поэтому можно получить шероховатые поверхности, обладающие хорошим сопротивлением скольжению и с хорошей микробиологической очищающей способностью на микронном уровне, и на­оборот, гладкие поверхности с ограниченным сопротивлением скольжению и плохой способностью к очищению на микронном уровне. Таким образом, при выборе матери­алов для покрытия пола необходимы данные по их непроницаемости и очищающей способности. В месте соединения со стенами или другими вертикальными поверхно­стями (основаниями механизмов или колонн) пол должен иметь выкружку, посколь­ку это облегчает его очистку.

При наличии широкого выбора полимерных материалов/систем важно, чтобы про­изводитель тщательно рассматривал требования потребителя и обсуждал их подробно с подрядчиком, занятым настилом покрытий пола. В работе [19] утверждается, что обычно материалы более высокого качества могут быть дороже, но долговечнее и де­шевле в эксплуатации. Также представляется, что для устройства полов и ознакомле­ния с уже существующим полом рассматриваемого типа разумно было бы пользовать­ся услугами заслуживающих доверия подрядчиков.

Канализация

В работе [8] утверждается, что системами канализации часто пренебрегают и констру­ируют ее плохо. Обстоятельный анализ требований к канализации — важный аспект конструирования полов. В идеале, чтобы обеспечить выход спускных труб непосред­ственно в канализационные трубы, компоновка и монтаж производственного оборудо­вания должны быть завершены перед конструированием полов. На практике это не всегда возможно (а в пищевой промышленности особенно), и велика вероятность, что схема расположения труб будет часто меняться. Оборудование не должно быть распо­ложено непосредственно над каналами для стока, так как это может ограничить доступ к ним для очистки.

Слив от оборудования должен поступать непосредственно в канализационные тру­бы так, чтобы избежать заливания пола. Возможен другой вариант: сооружение вокруг оборудования низкой стенки, от которой можно отводить воду и твердые отходы. Там, где каналы расположены вблизи стены, они не должны находиться непосредственно перед ней во избежание залива соединения стены с полом. Дополнительным достоин­ством каналов, расположенных рядом со стеной, является то, что оборудование не устанавливается вплотную к стенке, обеспечивая доступ для очистки.

Надлежащая канализация может быть обеспечена только в том случае, если пре­дусмотрены соответствующие перепады к точкам слива. Для определения оптималь­ного или рационального перепада следует учитывать ряд факторов, например:

• объемы воды («мокрые» процессы требуют большего перепада);
• отделку пола (заглаженная полимерная поверхность требует большего перепада, чем самовыравнивающиеся, иначе во впадинах на поверхности могут образовы­ваться лужицы);
• безопасность (перепады, превышающие 1:40, могут привести к риску для опера­тора и создать проблемы для колесного транспорта).

Вид используемого стока существенно зависит от типа технологического процес­са. Для операций с использованием значительного количества воды и твердых ве­ществ наиболее пригодны стоки в виде желоба, а для процессов, при которых образу­ются большие объемы воды, но мало твердых отходов, предпочтительны стоки в виде каналов с решетками (рис. 13.10). Многие технологии обработки охлажденных про­дуктов не требуют разветвленных систем для стоков больших объемов жидкости, а меньшее количество стоков ведет к меньшему использованию воды, ограничивая тем самым микробиологическое заражение окружающей среды. В таких случаях в производственной зоне может быть предусмотрено небольшое количество ливневых водостоков.

В большинстве случаев канализационные каналы должны иметь перепад не менее 1 к 100, круглое дно, быть не глубже 150 мм для простоты очистки и иметь решетки (по соображениям безопасности). Решетки каналов должны легко сниматься и иметь ши­рокие отверстия (не менее 20 мм) для твердых частиц. В последние годы наблюдается явный рост использования при строительстве коррозионностойких материалов, в частности, нержавеющей стали для решеток стоков. Нержавеющая сталь находит более широкое применение и в другой арматуре стоков (например, в различных конст­рукциях ловушек и каналов малообъемных систем стоков).

Край паза канала должен быть соответствующим образом сконструирован и скруг­лен (рис. 13.10). Это особенно важно для предотвращения повреждений стыка коло­дец/пол, если применяется колесный транспорт и для борьбы с патогенными микроор­ганизмами. Авторам известны случаи, когда между колодцем и структурой пола было разрушено уплотнение — так, что между ними оставалась пустота, которую было со­вершенно невозможно очистить. Затем, когда на такой канал наступают или по нему проезжает колесный транспорт, небольшой объем грязной жидкости с микроорганиз­мами втрамбовываются в поверхность пола.

Поток в системе стоков должен двигаться в направлении, противоположном на­правлению технологического процесса (то есть от зоны высокого риска к зоне низкого риска); по возможности, обратный поток от зоны низкого риска в зону высокого риска должен быть невозможен. Лучше всего это достигается при наличии отдельных систем стока для указанных зон, ведущих в главную канализационную систему с воздушным разрывом между каждым из коллекторов и главным коллектором. Сточная система должна также быть сконструирована так, чтобы точки армирования находились вне зон высокого риска. Твердые вещества должны как можно скорее отделяться от жид­костей с помощью фильтров во избежание выщелачивания и высоких концентраций сбросов. Уловители твердых веществ должны быть легко доступны для опорожнения и находиться вне технологической зоны.

Рис. 13.10. Полукруглый сточный канал с усиленным пазом для решетки и входом из нержавеющей стали 

Стены

Основы проектирования и строительства стен, потолков и коммуникаций изложены в работе [26]. Для строительства стен, образующих границы зоны высокого риска и от­дельных помещений внутри этой зоны, может быть использовано множество различных материалов. При анализе различных систем необходимо учитывать ряд технических факторов — гигиенические характеристики, изолирующие свойства и конструктивные характеристики стен.

Для стен, не несущих нагрузки, в настоящее время широко применяют модульные панели с теплоизоляцией, состоящие из слоя изолирующего материала толщиной 50- 200 мм между двумя стальными листами. Следует тщательно проанализировать не только огнезащитные свойства изоляции стеновой или материала покрытия, но и ток­сичность газов, выделяемых при сгорании, так как они могут затруднять пожаротуше­ние. Стальная наружная обшивка для обеспечения жесткости обычно делается слегка ребристой и может быть отделана рядом готовых к употреблению гигиеничных по­крытий. Модули конструируются так, чтобы их можно было состыковать друг с дру­гом и герметизировать стыки силиконовым герметиком. Модули могут монтировать­ся непосредственно в И-образный канал на полу или бетонном бортике (основании) (рис. 13.11). Последний обеспечивает полезную защиту против возможного повреж­дения при движении транспорта (в частности, вилочных автопогрузчиков), однако следует учитывать, что такая конструкция уменьшает возможность относительно про­стой и дешевой перепланировки помещений.

Чтобы обеспечить легко моющееся и водонепроницаемое соединение, секции, кре­пящиеся непосредственно к полу, должны быть соответствующим образом установле­ны в силиконовый герметик и снабжены выкружкой. Для облегчения мойки, как и в случае соединений стен и пола, полезно сделать выкружку между стеной и потолком.

Для обеспечения целостности внешнего вида и характеристик поверхности во всей зоне высокого риска для покрытия внешних или несущих стен иногда используют тон­кие секции (50 мм) термоизоляционной панели. При этом между двумя слоями стено­вого материала могут образоваться места, пригодные для укрытия вредителей. Вероят­ность возникновения этой проблемы увеличивается, если отверстия для обслуживания коммуникаций в термоизоляционных панелях эффективно не заделаны.

В Великобритании несущие и противопожарные стены часто изготавливают из кирпича или плит. Стены, изготовленные из таких материалов, обычно не обладают достаточно гладкой поверхностью для непосредственного нанесения различных по­крытий. Для получения гладкой поверхности, необходимой для слоя покрытия, обыч­но на кирпичную кладку наносят раствор из песка с цементом. Стены могут быть по­крыты и другими материалами, например, плитками или листами пластика. Плитки более предпочтительны при условии, что каждая из них полностью заделана, а для заделки был применен соответствующий полимер. В очень влажных зонах с большой вероятностью роста плесени можно рассмотреть вопрос о применении фунгицидного покрытия; существуют данные, что некоторые из таких покрытий не утрачивают своей эффективности в течение многих лет.

В соответствии с санитарно-гигиеническими требованиями различных директив ЕС стены должны быть выполнены из водонепроницаемых, непоглощающих, мою­щихся, нетоксичных материалов и иметь гладкие поверхности без трещин до высоты, соответствующей выполняемым операциям. Для зон высокого риска требования к конструкции и отделке должны соблюдаться до уровня потолка. К покрытиям стен и отделочным покрытиям вполне применимы методы гигиенической оценки материа­лов пола, описанные выше.

Рис. 13.11. Модульная термоизоляционная панель, расположенная в 11-образном канале и крепящаяся к бетонному основанию

Запасные выходы должны быть оборудованы устройствами запирания, открываю­щимися только изнутри (двери должны оставаться закрытыми за исключением экст­ренных случаев). Большие технические ворота, необходимые для периодического пе­ремещения оборудования в зону высокого риска и из нее, в нерабочем состоянии должны быть также закрыты и герметизированы.

Потолки

При рассмотрении основных вопросов проектирования зон высокого риска для разде­ления производственных и вспомогательных функций обсуждалась идея использова­ния потолков. На практике это зачастую достигается применением несущих крепя­щихся изоляционных панелей или подвесных секций (которые используются для внутренних стен), к несущей конструкции здания. Использование таких термоизоля­ционных панелей соответствует нормативным требованиям, поскольку их поверхность легко очищать и от нее не отделяются частицы.

Важно, чтобы проходящие через потолок коммуникации были заделаны так, чтобы предотвратить доступ загрязнений. Кабели могут проходить в кабельных желобах или специальных каналах, которые должны быть эффективно заделаны для предотвраще­ния доступа грызунов и воды. Все коммутационное оборудование и средства управле­ния (кроме кнопок аварийной остановки) должны по возможности располагаться в отдельных помещениях вне технологических зон (особенно при выполнении «мок­рых» операций).

Освещение может быть комбинацией естественного и искусственного. Искусствен­ное освещение имеет много преимуществ, так как при правильном расположении оно дает равномерное освещение сортировочных лент конвейеров (инспекционных кон­вейеров). Рекомендуемый минимум освещенности составляет 500-600 люкс. Люми­несцентные трубки и лампы должны быть снабжены устройствами для защиты стекла (обычно из поликарбоната), которое в случае повреждений остается внутри. Подвес­ные устройства должны быть гладкими, легко моющимися и сконструированными в соответствии с определенными нормами для предотвращения попадания в них воды. Осветительные устройства рекомендуется подключать с помощью вилки и розетки, чтобы в при неисправности можно было заменить все устройство целиком, а неисправ­ное переместить из технологической зоны в соответствующую мастерскую для ремон­та. В идеале по гигиеническим соображениям рекомендуются утопленные светильни­ки заподлицо с потолком (рис. 13.9), но это не всегда возможно, а ремонт при этом может быть затруднен.