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Hohe Prozesssicherheit garantiert

Hygienegerechte Membrandosierpumpen im Baukastensystem
Hohe Prozesssicherheit garantiert

Sicherheit und Zuverlässigkeit sind neben der hygienegerechten Konstruktion und Validierbarkeit die wichtigsten Auswahlkriterien für Pumpen für den Pharmaeinsatz. Dabei stellt die hermetische Membranpumpentechnik eine sehr gute Wahl dar. Mit der Erweiterung des Dosierpumpen-Baukastensystems Lewa ecoflow auf die Baureihen sanitary und hygienic wird den spezifischen Anforderungen hinsichtlich Konstruktion und Materialauswahl für die Life-Science-Industrien Rechnung getragen.

Dr.-Ing. Hans-Joachim Johl

Der Anwendungsbereich der Dosierpumpen erstreckt sich von 0,1 l/h bis 10 m3/h Fördermenge je Pumpenkopf. Mehrfach-Pumpen ermöglichen auch größere Fördermengen. Der maximale Förderdruck bei Pumpen der Baureihen sanitary und hygienic mit PTFE-Membran liegt bei 400 bar, der Temperatureinsatzbereich zwischen -40 und +150 °C. Die Pumpen eignen sich zum Fördern von fließfähigen Stoffen in einem weiten Viskositätsbereich (0,1 bis 100 000 mPas). Die hermetisch dichte Bauweise ist prädestiniert für die Förderung vielerlei Fluide u. a. mit folgenden Eigenschaften:
  • sterile Förderfluide (Proteine, Nährmedien, Puffer, Blutplasma)
  • Fluide, bei denen eine extreme Reinheit gefordert ist (pyrogenfreie Impfstoffe, überkritisches CO2 zur Reinigung von Nanostrukturen)
  • wertvolle Förderfluide (Additive wie Modifizierer, Extrakte, flüchtige Öle)
  • Fluide mit schlechten Schmiereigenschaften (Lösemittel, Flüssiggase)
  • Fluide, die mit der Atmosphäre reagieren (Wasserglas, Natrium, Aluminiumalkyl) und
  • hochwirksame, radioaktive, explosive, toxische, abrasive, korrosive Fluide
Die Dosierpumpen zeichnen sich zudem durch eine äußerst drucksteife Kennlinie aus. Dies bedeutet, dass der Förderstrom kaum vom Förderdruck abhängig ist und eine lineare Abhängigkeit zwischen Fördermenge und Hublänge bzw. Hubfrequenz besteht.
In ihrem prinzipiellen Aufbau entspricht eine Membranpumpe einer Kolbenpumpe, jedoch mit einer den Fluidraum vom Hydraulikraum trennenden Membran. Diese garantiert Leckagefreiheit und Sicherheit vor Kontamination. Kolbenpumpenköpfe finden in der Pharmaindustrie im Gegensatz zur Lebensmittelindustrie aufgrund des potenziell vorhandenen Kontaminationsrisikos der Kolbenabdichtung kaum Akzeptanz. Ausgenommen erscheint dies z. B. bei Homogenisiermaschinen, die nach wie vor mit Kolbenkopfpumpen in Reihenbauart ausgeführt sind.
Höher entwickelt sind die Gestaltungsrichtlinien für Membranpumpen, da die permanente Schwachstelle der Kolbenabdichtung vermieden wird. Als Membranwerkstoff kommt überwiegend reines PTFE oder Edelstahl zum Einsatz.
Hygienepumpen im Baukastensystem
Spezifische Kundenanforderungen wie beispielsweise Werkstoffzeugnisse, besonders gute Reinigbarkeit (CIP, SIP) und oft spezifizierte Standards und Richtlinien (z. B. Europäische Normen, EHEDG-Richtlinien-Dokument Nr. 17, 3-A-Standard Nr. 44-03, ASME BPE 2002) und die Notwendigkeit, diese wirtschaftlich zu erfüllen, haben zu einer konsequenten Weiterentwicklung bestehender Pumpentypen geführt. Ausgehend von standardisierten und in anderen Industrieanwendungen bewährten Baugruppen kann somit eine auf die spezifischen Anforderungen ausgerichtete Membranpumpe mit folgenden Merkmalen konfiguriert werden:
  • Triebwerksbaureihe in standardisierten Baugrößen
  • Pumpenköpfe aus unterschiedlichen Werkstoffen für unterschiedliche Förderströme, Förderdrücke, reduziertem Produktraum, hygienegerecht konstruiert: Hygienic: Standardmaterial 1.4435 mit Deltaferritgehalt <1 %, elektropoliert und passiviert, Sanitary: Standardmaterial 1.4571, mechanisch poliert
  • großes Spektrum an Rohrleitungsanschlüssen, z. B. Triclamp oder Sterilflansch
  • unterschiedliche Antriebe, z. B. Asynchronmotoren mit Frequenzumrichter
  • vielfältige Möglichkeiten zur Instrumentierung, z. B. Drehzahlgeber oder Kontaktmanometer
Selbstverständlich lassen sich die Pumpen auch zu Mehrfachpumpen kombinieren.
Stellexzenter-Triebwerke
Stellexzenter-Triebwerke leisten in mehr als hunderttausend weltweit ausgelieferten Maschinen in unterschiedlichen Anwendungen ihren Dienst. Sie sind das Herzstück der Dosier-Membranpumpen und formen die Rotationsbewegung des Antriebs in eine oszillierende, verstellbare Hubbewegung um. Sie sind einfach zu bedienen, äußerst robust und überlastsicher. Herausragende Merkmale dieser Triebwerke sind eine hohe Lebensdauer, geringe Wartungskosten und lange Wartungsintervalle, ein hoher mechanischer Wirkungsgrad und hohe Überlast- und Trockenlaufsicherheit.
Die lineare, reproduzierbare Präzisions-Hubverstellung kann von Hand, elektrisch oder pneumatisch erfolgen. Die Einstellung der Hublänge ist sowohl im Betrieb als auch im Stillstand möglich.
Sichere, hygienegerechte Membranpumpenköpfe
Die Pumpenkopf-Baureihe Lewa ecoflow M900 zeichnet sich insbesondere durch Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit aus. Basis dieser Entwicklung sind PTFE-Membranpumpenköpfe unterschiedlicher Konstruktion. Die Mehrlagen-Sandwichmembran gehört zur Standardausrüstung dieser Pumpenköpfe. Zusammen mit einem Membran-Überwachungssystem wird eine Beschädigung der Membran zuverlässig angezeigt. Die Pumpe bleibt dann trotzdem hermetisch dicht, der Motorantrieb kann sofort unterbrochen bzw. nach entsprechender Begutachtung für begrenzte Zeit weiterbetrieben werden. Bei der Baureihe M900 wird das Membran-Überwachungssystem durch eine Einrichtung zur Steuerung der Membranbewegung ergänzt. Diese Einrichtung synchronisiert die Membranbewegung mit der Kolbenbewegung und schützt die Membran sicher und zuverlässig. Beide Einrichtungen, das System zur Membran-Bewegungssteuerung und die Sandwichmembran mit dem Membran-Überwachungssystem, bilden zusammen das Schutzsystem DPS (Diaphragm Protection System).
Für die Pumpenköpfe stehen viele anwenderspezifische Sonderausführungen zur Verfügung. Hierzu gehören u. a. Sonderventile (Suspensionen), vielfältige Anschlussgeometrien (DIN-Sterilflansch, Tri-Clamp, aseptische, metallisch dichtend), Heiz- und Kühlmantel (vollbeheizte Pumpenköpfe z. B. für Schmelzen) und Sonderwerkstoffe (z. B. Hastelloy, Kunststoffe).
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