Bei der Herstellung von pharmazeutischen Produkten müssen verschiedene Inhaltsstoffe homogen über das gesamte Mischungsvolumen verteilt werden – und dies unter sterilen Bedingungen in hygienisch ausgeführten Anlagen. „Für diese Anwendungen haben wir das VPuremix-Rührsystem entwickelt“, erklärt Anja Hauffe, Produktmanager Mixer bei der Armaturenwerk Hötensleben GmbH (AWH).
Hygienische Prozessbedingungen sind bei diesem Rührsystem garantiert, den Antriebseinheit und Mischkopf sind durch eine magnetische Kupplung verbunden. Im Unterschied zu einer herkömmlichen Wellendurchführung besteht so keine physische Verbindung zwischen dem Inneren und Äußeren des Tanks, etwa über Welle oder Wellendichtung. Leckagen oder Kontaminationen sind damit ausgeschlossen.
Keine Verschleißmaterialien
„Im Gegensatz zu konventionellen Rührwerken, bei denen Rührorgan und Antriebseinheit mittels einer Welle durch den Behälterboden mechanisch miteinander verbunden sind, ist die Integrität von Behälter sowie Produkt bei Magnetrührwerken zu keinem Zeitpunkt gefährdet“, so Hauffe. Da keine Verschleißmaterialien verbaut sind, sinkt im Vergleich auch die Wartungsintensität.
Radiales und axiales Strömungsfeld
Für eine optimale Produktdurchmischung sorgt das Rührorgan des VPuremix, der sogenannte Impeller. Er induziert eine spezielle Strömung im Medium, die durch die Überlagerung von einem radialen und axialen Strömungsfeld entsteht. Auf diese Weise ist innerhalb kürzester Zeit eine vollständige Durchmischung des Produkts gewährleistet.
Sehr gute Drehmomentübertragung
Das Design des Impellers mit leistungsfähigen Magneten stellt eine sehr gute Drehmomentübertragung sicher, ohne dabei übermäßige Scherkräfte zu entwickeln. Dadurch ist auch bei hohen Drehzahlen ein produktschonender Betrieb sichergestellt – ein Umstand, der besonders bei der Verarbeitung von Mikroorganismen- oder Zellkulturen wichtig ist. Dazu Hauffe: „Bei zu hohen Scherkräften können Zellen zertrümmert werden. Beim VPuremix ist das aufgrund des schonenden Rührverhaltens nicht der Fall. Die Zellintegrität bleibt bis zum Abernten der Kulturen erhalten, wodurch sich die Ausbeute erhöht.“
Schwingungsfreie Keramiklagerung
Im Vergleich zu anderen Magnetrührsystemen zeichnet sich das Rührwerk von AWH durch eine absolut schwingungsfreie Keramiklagerung aus: Die Lagerbuchse aus Siliziumkarbid und der Lagerzapfen aus Zirkoniumdioxid sind chemisch inert, USP-Class VI-zertifiziert und nahezu reibungsfrei. Somit ist auch hier eine Verunreinigung des Produkts ausgeschlossen. Die spezielle Kombination von Keramiken ist außerdem thermisch beständig und sorgt dafür, dass ein temporärer Trockenlauf kein Problem darstellt.
Entleerung bis zum letzten Tropfen
Anders als bei konventioneller Rührwerkstechnik oder Systemen mit Lagerbuchse und Zapfen aus Siliziumkarbid kann das Medium im laufenden Rührprozess vollständig aus dem Tank entnommen werden. „Der Behälter lässt sich dabei bis zum letzten Tropfen entleeren“, betont Hauffe. „Das erhöht die Produktausbeute und reduziert automatisch auch den Reinigungsbedarf.“
Zur einfachen Reinigung tragen auch die wartungsfreien Keramikbauteile Lagerzapfen und -buchse bei, die jeweils aus einem Stück hergestellt sind und eine geringe Oberflächenrauigkeit besitzen. So kann sich das Produkt nicht festsetzen. Hinzu kommt ein offenes Mischkopfdesign, das einen barrierefreien Zugang für Reinigungsmittel sicherstellt.
CIP- und SIP-fähig ausgeführt
Ein weiterer Vorteil des Magnetrührsystems VPuremix besteht darin, dass die produktberührenden Komponenten – also Mischkopf mit Lagerbuchse und Lagerzapfen – für die Reinigung und Sterilisation nicht ausgebaut werden müssen; sie sind CIP- und SIP-fähig ausgeführt, was den Zeitbedarf für die Reinigung und Wartung noch einmal verkürzt.
Beim Motor sorgt ein Verzicht auf hervorstehende Bolzen und Schrauben ebenfalls für glatte, leicht zu reinigende Oberflächen. AWH wird 2022 neben den AC-Antrieben auch DC-Motoren für kleine bis mittlere Rührwerksgrößen ins Portfolio aufnehmen. Diese Varianten haben eine kompaktere Bauform und können unkompliziert montiert sowie demontiert werden.
Gekapselte Sensorik
Eine weitere Besonderheit des Magnetrührwerks VPuremix ist die gekapselte Sensorik. Sie überwacht und reguliert den Mischprozess permanent, erfasst Prozessdaten und kontrolliert entscheidende Parameter wie Drehzahl und Drehrichtung des Mischkopfs.
„Einige Anwender möchten die Rotation des Magnetrührwerks über Getriebemotor bzw. Frequenzumrichter ansteuern und zu detektieren. Beim Mischen hochviskoser Medien kann es jedoch passieren, dass die Kupplung rutscht, also das Drehmoment der Antriebseinheit nicht mehr über die Magnetkupplung auf den Mischkopf übertragen wird. Die Folge ist, dass sich der Mischkopf nur noch ruckartig bewegt. Die reale Drehzahl des Mischkopfes entspricht damit nicht mehr der Abtriebsdrehzahl des Getriebemotors. Diese Diskrepanz ist aber nicht über den Getriebemotor bzw. Frequenzumrichter zu erkennen, sondern nur über unseren Magnetfeldsensor“, erläutert Hauffe.
Der Magnetfeldsensor erfasst die reale Rotation des Mischkopfes. So lässt sich feststellen, ob das Rührwerk rotiert und sich in die richtige Richtung bewegt.
Edelstahlsonderlegierungen
Häufig sind Edelstahlkomponenten in den Werkstoffen 1.4404 und 1.4435 (316L) die erste Wahl, wenn es um den Einsatz in hygienisch sensiblen Prozessen geht wie sie typisch für die Pharma- und Lebensmittelindustrie sind. Hohe Temperaturen und lange Kontaktzeiten mit hochkonzentrierten, korrosiver Chemikalien können die Korrosionsbeständigkeit der Komponenten herabsetzen. Im Unterschied dazu weisen Edelstahlsonderlegierungen eine außerordentliche Korrosionsbeständigkeit gegenüber den meisten aggressiven und korrosiven Prozessmedien auf. AWH bietet die VPuremix-Magnetrührwerke deshalb auch in den folgenden Edelstahlsonderlegierungen an:
- 1.4529 / 6Mo / UNS N08367
- 1.4539 / 904L / UNS N08904
- 2.4602 / Alloy 22 / UNS N06022.
Atex-konforme Modelle
Die Magnetrührsysteme VPuremix sind aktuell für Mischvolumen von 20 bis 31 000 l und Produktviskositäten von maximal 800 mPas erhältlich. Ihr Einsatzspektrum reicht von Laboranwendungen mit einem minimalen Arbeitsvolumen von 3 l bis hin zu großtechnischen Prozessen mit einem maximalen Arbeitsvolumen von 31 000 l.
Ferner stehen die VPuremix-Magnetrührwerke auch in Atex-konformen Ausführungen zur Verfügung.
Armaturenwerk Hötensleben GmbH, Hötensleben
Halle 9.0, Stand C3
