Flexibel und hygienisch

Walter Sonntag

Seit ein paar Jahren gleichen sich die Anforderungen an automatische Zuführsysteme für Nahrungsmittel- und Pharmaanlagen immer mehr an. Dies gilt bei der Werkstoffauswahl der einzelnen Maschinen und Systeme ebenso, wie bei der Oberflächenbeschaffenheit und den speziellen Reinigungseinrichtungen und Schutzmaßnahmen. Generell gibt es aber Betriebsbereiche, die besonders sensibel bezüglich der automatischen Zuführsysteme sind. Hierzu gehört beispielsweise der Wareneingang der Rohstoffe.

Rohstoffe werden im wesentlichen in drei Gebindeformen angeliefert. Großmengen erreichen den Wareneingang zumeist in Silo-fahrzeugen. Eine Druckpneumatik lagert die Rohstoffe aus den Fahrzeugen in die Silos um. Um den Eintrag von groben Verunreinigungen in die Lagersilos zu verhindern, kann zwischen Silofahrzeug und Silo eine sogenannte TW-Siebmaschine zum Kontrollsieben eingesetzt werden.

Auch beim Siloaustragung läßt sich nach dem Vibrationsboden und dem entsprechenden Dosierorgan eine Wirbelstrom-Siebmaschine zwischenschalten. Aufgrund der feinen Maschenweite gelangen Verunreinigungen jeglicher Art somit erst garnicht in die Produktion.

Werden Rohstoffe in Säcken angeliefert, erfolgt ein staubfreies Umfüllen über Einfülltrichter in geschlossene pneumatische Fördersysteme. Auch hier wird dem Einfüllprozeß eine Wirbelstrom-Siebmaschine bzw. ein Vibrationssieb als Kontrollorgan nachgeschaltet (Abb. 1).

Auch während der Produktion lassen sich Wirbelstromsiebmaschinen im Inline-Prozeß einsetzen. Darüber hinaus können nach Mischprozessen oder ähnlichen Verarbeitungsschritten die gemischten Chargen noch einmal vor der endgültigen Abfüllung in die Verkaufsverpackungen zur Kontrolle gesiebt werden.

Da es sich bei pneumatischen Förderanlagen um geschlossene Systeme handelt, werden die Arbeits- und Produktionsräume zwangsläufig staubfreier und die Kontamination reduziert sich auf ein Minimum. Da die Anforderungen an die automatischen Zuführsysteme je nach Einsatzzweck variieren, ist auch der Einsatz verschiedener Werkstoffe wie Chromnickelstähle V2A 1.4301, 1.4541 und V4A 1.4401, 1.4571 sowie Hastelloy-Stählen 316 in unterschiedlichen Oberflächenausführungen und Rauhtiefen erforderlich.

Behälter und Silos sind mit entsprechenden Luken ausgerüstet, die sich durch Ein-Hand-Bedienung öffnen lassen und eine genaue Inspektion der Behälter ermöglichen (Abb. 2). Die Luken sind dabei so zu konstruieren, daß sich keine Rückstände ablagern können. Gleiches gilt für Filter, die in Fördersystemen häufig gewartet werden müssen. Entsprechende Serviceeinrichtungen ermöglichen es dem Bedienpersonal, mit einem Minimum an Aufwand die Filter zu inspizieren und zu reinigen (Abb. 3).

Um eine höchstmögliche Zusammensetzungsgenauigkeit, Qualität und Hygiene zu erreichen, wurde bei der Herstellung von Kindernährmitteln eine vollautomatische Anlage im geschlossenen System installiert. Die Ziele waren

• vollautomatische Produktion, von der Rohstoffanlieferung bis zur Verpackung,

• genau nachvollziehbares Rezept für Groß-, Mittel- und Kleinkomponenten sowie Kleinstmengen,

• höchste Rezepttreue,

• staubfreie, hygienische Produktion ohne Verunreinigung durch Menschen, Bakterien, Insekten etc. sowie eine

• lückenlose Dokumentation und Chargenverfolgung.

Gerade bei der Babyfood-Produktion hat die Hygiene eine besonders große Bedeutung. Deshalb wurden alle Systeme und Maschinen spaltfrei geschweißt und mit speziellen Dichtungen versehen. Die Zellenradschleusen sind mit speziellen Auszugsvorrichtungen versehen, damit der Schleusenrotor seitlich ausgezogen werden kann und damit für die Reinigung in ergonomischer Höhe zur Verfügung steht. Dasselbe gilt auch für Siebmaschinen und Vibrationsböden, die in den Produktionsprozeß integriert sind. Diese sind ebenfalls mit Schnellverschlüssen ausgestattet, damit eine Reinigung und Inspektion ohne Werkzeug möglich ist (Abb. 4).

Der Produktionszeitraum schwankt je nach Produkt zwischen wenigen Stunden und mehreren Tagen. Durch das Design der Maschinen und deren hohe Verarbeitungsqualität, kann bei ähnlichen Produkten ohne Zwischenreinigung umgestellt werden. Ist eine Reinigung erforderlich, erleichtern die speziellen Reinigungsöffnungen (Luken), Schnellverschlüsse, Auszugseinrichtungen und Schwenkeinrichtungen, die Arbeit wesentlich.

Ziel bei dieser Anwendung war eine Verbesserung des Produktionsflusses. Dazu sollte zur Verkürzung der Transportwege eine direkte Anbindung der zentralen Wiegestation an das Rohwarenlager erfolgen. Weitere zu lösende Probleme dieser Anwendung waren die Umwandlung externer Gebinde in interne Rohstoffcontainer mit Kontrollsiebung, die automatische Einwaage der Hauptrohstoffe in Batch-Containern, die Anbindung der Wiegestation an die Formgebung sowie eine durchgängige Identifikation und Chargenverfolgung.

Entsprechend den GMP-Forderungen ist jede eingehende Palette intensiv zu reinigen. Validierung und Qualifizierung sollten durch systematische und fundierte Überprüfung aller Funktionen – auch der Computerprogramme – die erforderliche Qualität aller Betriebsmittel beweisbar machen. Administrative Verpflichtungen hierzu ergaben sich aus der Betriebsverordnung nach §54 Arzneimittelgesetz, den PIC- und EG-Richtlinien, sowie den Anforderungen der amerikanischen Gesundheitsbehörde (FDA).

Aus diesem Grunde entschied sich der Arzneimittelhersteller bei dieser Anlage für eine Modulbauweise. Die einzelnen Module sind den Gebinden angepaßt und lassen sich bei Produktwechsel einfach gegeneinander austauschen. Dadurch sind die gewünschte Schnelligkeit und Flexibilität, auch bezüglich der Reinigungsarbeiten, gewährleistet. Da das Ablaufrohrsystem über zwei Stockwerke verläuft, bleiben die Fallrohre während der CIP-Reinigung an ihrem Platz (Abb. 5). Nur das Vibrations- und Dosiermodul muß aus der Zentrierstation entfernt werden. Eine spezielle Anhebefunktion mit Schnellspannern ermöglicht es, den unteren Teil des Ablaufrohrsystems gegen eine Reinigungssektion auszutauschen. Das auszuwechselnde Rohrstück ist etwa 50 cm lang. Für die Reinigung wird es durch ein Zwischenstück mit seitlichem Auslaufstutzen ersetzt, damit das oben ins Ablaufrohr eingefüllte Reinigungsmittel wieder auslaufen kann. Ebenso einfach läßt sich das normale Ablaufrohrstück nach der Reinigung wieder einsetzen.

Zur effizienten Herstellung von über 100 Tierarzneien mit bis zu 10 Komponenten und häufigem Rezeptwechsel wurde ein Containment-System mit Container-Mischer realisiert. Die hier eingesetzten Wirk- und Hilfsstoffe sind gut rieselfähig, von ähnlicher Schüttgutdichte und somit bestens für dieses Mischprinzip geeignet. Über einen ergonomisch gestalteten Einfülltrichter mit großdimensionierten Filter und Besaugung wird die vorgewogene Sackware in einen runden Wechselcontainer mit Abschlußklappe eingefüllt. Kleinste Wirkstoffe werden bedienergeführt an einem manuellen Wiegeplatz mit höchster Genauigkeit gewogen und ebenfalls in den Container gegeben. Zur Kontrolle steht der Wechselcontainer auf einer Bodenwaage. Nach dem Befüllvorgang wird dieser mit einem Deckel dicht verschlossen.

Mit einem Stapler wird der Behälter zum Container-Mischer gebracht und dort pneumatisch in der Aufnahmevorrichtung fixiert. Da Drehzahl und Mischzeit individuell variierbar sind, werden auch bei unterschiedlichen Eigenschaften der zu mischenden Komponenten hohe Mischgüten erreicht. Die runde Bauform garantiert große Stabilität und ist dadurch ideal für Mischprozesse geeignet. Es werden keinerlei zusätzliche statische Mischhilfen im Container benötigt.

Die Wechselcontainer mit Abschlußklappe werden auf Container-Aufgabestationen über den Abfüllmaschinen aufgesetzt, in der Lage fixiert und staubdicht mit einer Blähmanschette angedockt. Nach Öffnen der Abschlußklappe steht die homogene Mischung für den Abfüllprozeß bereit. Die runden Wechselcontainer zeichnen sich durch eine optimale Auslaufgeometrie aus und lassen sich jederzeit bei schlechtfließenden Schüttgütern mit zusätzlicher Vibrationsunterstützung ausstatten. Die in der Container-Aufgabestation integrierte Dosierschnecke erhält vom Anforderungsmelder der Abfüllmaschine ein Signal und beginnt mit der gleichmäßigen Eindosierung in die Abfüllung (Abb. 6).

Ist der Wechselcontainer leer, wird er von der Abfüllmaschine genommen und intensiv gereinigt. Auch hier erweist sich die runde Bauform als ideal. Nach dem Reinigungsprozeß steht der Wechselcontainter zur erneuten Befüllung bereit. Durch mehrere solcher Wechselcontainer wird ein Höchstmaß an Flexibilität mit einem minimalen Reinigungsaufwand erreicht.

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