Messzelle: Aus zwei mach eins

Die Autorin: Christina Hoffmann, Branchenmanagerin Pharma & Food, Jumo

Die CIP-Reinigung gehört in der pharmazeutischen Industrie zu den Standard-Reinigungsmethoden. Gerade bei der Herstellung flüssiger oder pastöser Wirkstoffe ist eine Reinigung der Anlagen ohne Cleaning in place (CIP) nicht möglich. Bei der Reinigung werden die Rohrsysteme der Anlagen mit Lauge und Säure gereinigt und je nach Anwendung mit einem Desinfektionsmittel desinfiziert. Im Pharmabereich bildet das Spülen der Rohrleitungen mit Reinwasser dann den letzten Schritt in diesem Prozess. Die Reinigung ist abgeschlossen, wenn in der Anlage keine Laugen- oder Säurereste mehr vorhanden sind. Dies wird über die Messung der Leitfähigkeit zuverlässig festgestellt. Der Unterschied zur herkömmlichen CIP-Reinigung besteht im Spülen (Rinse-Prozess) mit Reinwasser. Dieses Wasser hat eine Leitfähigkeit von ca. 1 µS/cm. Ein induktives Messsystem, das normalerweise für die CIP-Reinigung verwendet wird, arbeitet in diesem niedrigen Messbereich nicht mehr sicher. Zusätzlich zur induktiven Messung ist daher noch eine konduktive Messung notwendig, um die Leitfähigkeit verlässlich bestimmen zu können. Daraus resultieren erhöhte Anschaffungs-, Validierungs- und Wartungskosten.

Der große Vorteil der Vier-Elektroden-Technik liegt darin, dass mit nur einer Messzelle ein sehr großer Leitfähigkeitsmessbereich (von einigen µS/cm bis zu mS/cm) abgedeckt wird. Zusätzlich gewährleisten die Messzellen von Jumo mit ihrem hygienischen Design und dem EHEDG-zertifizierten Peka-Prozessanschluss-Adapter-System höchste Prozesssicherheit und damit reproduzierbare Produktqualität.

Die konduktiven Vier-Elektroden-Leitfähigkeitsmesszellen Tecline Lf-4P besitzen zwei Elektrodenpaare. Am äußeren Elektrodenpaar (Bild 2: linke Grafik, gelb dargestellt) legt der Messumformer (z. B. Aquis 500 CR – Messumformer/Regler für Leitfähigkeit) einen Wechselstrom an. An den inneren Elektroden (Bild 2: linke Grafik, blau dargestellt) fällt, abhängig von der Leitfähigkeit des Messstoffes, eine Spannung an. Der angeschlossene Messumformer erfasst die Spannung und berechnet daraus – in Verbindung mit dem vorgegebenen Strom – den Wert der elektrolytischen Leitfähigkeit. Funktionsbedingt sind Speisung und Messung getrennt. Die Vier-Elektroden-Technik bietet deutliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Zwei-Elektroden-Messtechnik: Polarisationseffekte treten in den Hintergrund und Zuleitungswiderstände werden prinzipbedingt weitgehend kompensiert. Auch durch Verschmutzungen oder Beläge verfälschte Messergebnisse verringern sich, was zu verlässlicheren, qualitativ hochwertigeren Ergebnissen führt.

Die Messzelle Tecline Lf-4P besteht aus einem robusten Peek-Kunststoffkörper, in den frontseitig Elektroden aus Edelstahl 1.4435 (316L) eingelassen sind. Als Prozessdichtung ist standardmäßig ein O-Ring aus EPDM vorgesehen. Alle Materialien sind physiologisch unbedenklich und FDA-konform.

Die medienberührenden Oberflächen weisen eine Rauigkeit von ≤0,8 µm auf. Der in die Messzelle integrierte, schnell ansprechende Pt1000-Temperatursensor liefert zusätzlich Informationen zur Prozesstemperatur. Die Lieferung der Messzelle erfolgt inklusive Qualitätszeugnis (Oberflächenrauigkeit, exakte Zellenkonstante, FDA-Bestätigung der Materialien).

Durch den Einsatz der Vier-Elektroden-Technik von Jumo mit einem Messbereich über viele Dekaden kann bei der CIP-Reinigung in der pharmazeutischen Industrie eine Messstelle eingespart werden, wodurch sich die Anschaffungs- und Installationskosten einer CIP-Anlage verringern. Das größere Einsparpotenzial liegt allerdings bei den Kosten für Validierung und Wartung. Auf Grundlage der GMP sind beide notwendig, aber auch sehr zeitintensiv. Bei Verwendung der Vier-Elektroden-Messtechnik muss lediglich eine Messstelle validiert und gewartet werden. Dies spart Zeit und reduziert somit die Betriebskosten der Anlage.

prozesstechnik-online.de/php0411403