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Mehr als reine Kosmetik

Hohes Qualitätsniveau dank ausgeklügeltem Prozessleitsystem bei der Kosmetikherstellung
Mehr als reine Kosmetik

Wer morgens zu Deodorant, Rasierschaum oder Haarspray greift, hat gute Chancen, ein Produkt aus dem Hause Czewo in Händen zu halten, einem der führenden deutschen Lohnabfüller von Aerosolen und Liquids. Czewo produziert allein im Bereich Aerosole pro Jahr ca. 200 Mio. Dosen. Um die Grundlage für weiteres Wachstum auf internationalen Märkten zu legen, hat Czewo am Standort Bad Schmiedeberg eine Anlage zur Herstellung von Kosmetikprodukten gebaut und diese mit dem Prozessleitsystem Aprol automatisiert.

Nach einem Jahr Betrieb ziehen die Verantwortlichen von Czewo ein durchweg positives Resümee. Auch die Kunden sind begeistert, wie Steffen Brühmann, Projektverantwortlicher der Czewo Full Filling Service GmbH für diese Investition betont: „Namhafte Hersteller von Kosmetik- und Haarpflege-Produkten haben die Anlage besichtigt. Sie haben uns eine qualitativ hochwertige bauliche und verfahrenstechnische Ausführung attestiert.“ Zu den zahlreichen Vorteilen der neuen Anlage gehören eine flexible Rezepturerstellung, eine geschlossene Prozessführung, umfangreiche, die Rückverfolgbarkeit betreffende Dokumentationsmöglichkeiten, die automatische Reinigung während des Prozesses (CIP) und nicht zuletzt die so erreichte Einhaltung der Europäischen Kosmetik-GMP-Richtlinie (Good Manufacturing Practise). Czewo verfügt damit über eine Anlage, mit der die Produkte sicher und durchgängig auf höchstem Qualitätsniveau gefertigt werden können. Dafür verantwortlich sind maßgeblich der GMP-konforme Aufbau und das ausgeklügelte Prozessleitsystem auf Basis der Prozessleittechnik Aprol von B&R.

GMP-konforme Produktion
„Der Auslöser für die Investition war das Ziel, eine GMP-konforme Produktion aufzubauen“, schildert Brühmann die Ausgangssituation. „Unsere Grundforderungen für das Prozessleitsystem lauteten daher, dass z. B. die Ansätze reproduzierbar, die Arbeitsabläufe nachvollziehbar und weitgehend automatisiert ablaufen können.“
Trotz des verhältnismäßig überschaubaren Umfangs der Anlage – sie besteht im Kern aus fünf Rührbehältern mit vier bzw. zwei Kubikmetern Fassungsvermögen, einer fahrbaren Vor-Ort-Bedienstation und einem Leitstand sowie 270 I/Os – stellt sie hohe Anforderungen an das Leitsystem. Da Deodorants oder Haarsprays zu einem großen Teil aus Alkohol und anderen brennbaren Komponenten bestehen, wurde der unmittelbare Produktions- und Abfüllbereich als Ex-Bereich (Zone 1, Gasgruppe II B, Temperaturklasse T3) ausgeführt und gekennzeichnet. Wie von den einschlägigen Normen gefordert, sind die in diesem Bereich installierten Ausrüstungsteile so weit möglich in Edelstahl ausgeführt. Die für die Prozessleittechnik erforderliche Elektronik wie PCs, Frequenzumrichter und I/Os sind im Leitwarten- bzw. Elektroschaltraum und damit im sicheren Bereich angeordnet. „Das ist eine Standardaufgabe in verfahrenstechnischen Anlagen“, stellt Dieter Tzschoppe, Inhaber des Unternehmens IFA/ITP, das für die Planung und Ausführung der elektro-, mess- und regeltechnischen Anlagenteile zuständig war, klar. „Die Besonderheit und Herausforderung lag bei dieser Anlage vielmehr darin, dass eine Vor-Ort-Bedienung im Ex-Bereich gefordert war und ein häufiger Produktwechsel optimal unterstützt werden sollte. Darüber hinaus waren eine Anbindung an das vorhandene SAP-System zu erstellen und weitere für verfahrenstechnische Anlagen untypische Komponenten wie ein Scanner-System einzubinden.“ Trotz dieser umfangreichen Aufgabenstellung war das Zeit- und Kostenbudget eng bemessen.
„Aufgrund dieses Anforderungsprofils haben wir Czewo die Leittechnik Aprol der österreichischen Firma B&R vorgeschlagen, die später auch ausgewählt wurde“, verrät Tzschoppe. Eine der herausragenden Eigenschaften des Aprol-Systems war bei diesem Projekt besonders gefragt: seine große Flexibilität. So ist die Anbindung von Geräten unterschiedlichster Hersteller mit geringem Aufwand möglich. Dafür stellt das System nicht nur Profibus-Schnittstellen, sondern auch zahlreiche, frei programmierbare Schnittstellen zur Verfügung. „Damit war es nicht nur möglich, die Wägezellen und Frequenzumrichter oder die für eine Verriegelung erforderlichen Initiatoren, die jeweils über eine Profibus-DP-Schnittstelle verfügen, problemlos einzubinden, sondern auch Exoten wie den geforderten Scanner“, urteilt Dipl.-Ing. Holger Hobus von IFA/ITP, der wesentlich an der Planung und Umsetzung des Leitsystems beteiligt war.
Batch-Rezeptur direkt aus SAP
Flexibilität war auch gefordert, als es um die Umsetzung des Rezeptur-Handlings und der Rezeptur-Verwaltung ging. Das Leitsystem bei Czewo ist als Batch-System ausgelegt. Dadurch werden Eingabefehler durch den Bediener ausgeschlossen und die Reproduzierbarkeit der Ansätze gewährleistet. Automatische Verriegelungen sorgen dafür, dass es z. B. nicht zur Produktkontaminierung oder zum Überlaufen eines Behälters kommt. Die entsprechenden Rezepturen werden aus Produktstücklisten und Arbeitsplänen sowie Grundfunktionen, die in SAP abgelegt sind, aufgerufen. Eine Grundfunktion ist z. B. Alkohol dosieren. Wird diese Funktion im Batch aufgerufen, öffnen sich die entsprechenden Ventile. Wägezellen ermitteln gleichzeitig die Masse im Rührbehälter. Das Leitsystem schließt die Ventile, wenn die vorgegebene Massendifferenz erreicht ist. Dabei gibt es Grundfunktionen mit und ohne Parameter. Über einen Parameter wird zum Beispiel festgelegt, welche Masse maximal in einem Schritt aus dem Rührbehälter in den Transportbehälter (IBC) abgelassen werden darf, um dessen Überfüllen sicher zu vermeiden. Da die Parameter produktspezifisch sind, werden deren Werte wie auch die Abfolge der Grundfunktionen im Arbeitsplan des SAP-Systems hinterlegt. Damit sind im Bedienprofil des Anlagenfahrers keine Abweichungen vom festgelegten Herstellungsprozess möglich. „Für diese Konstellation gibt es keine Standardlösung. Die Schnittstelle zu SAP musste daher von uns selbst programmiert werden“, sagt Hobus. „Auch hier war deshalb die freie Programmierbarkeit von Aprol gefragt. Die Umsetzung war sogar einfacher, als wir uns das vorab vorgestellt hatten.“ Die Übergabe der Daten von SAP an die Anlagensteuerung bzw. das Leitsystem erfolgt im XML-Format. „Aprol hat auch hier gepunktet. Als Linux-System hat es gegenüber Win-dows-basierten Systemen bei XML die Nase vorne“, stellt Hobus klar.
Die Anlagenplaner profitierten zudem von der breiten Palette an Hard- und Software, die B&R als großer Automatisierungstechnik-Hersteller aus einer Hand anbietet. „Mit dem B&R-Steuerungssystem und dem Industrierechner APC620 steht eine durchgängige und leistungsfähige Plattform für das Leitsystem zur Verfügung“, stellt Holger Hobus fest. Der Industrierechner dient dabei als Operator-Station und fungiert zugleich als Master für die Steuerung einer Dispergiermaschine. Diese fahrbare Pumpe wird verwendet, um die wechselnden Rezeptkomponenten und insbesondere die pulverförmigen Zutaten in die Rührbehälter einzubringen. Diese werden nicht wie Wasser oder einige Alkohole über ein fest verlegtes Rohrsystem zugeführt.
Da der Anlagenbediener speziell bei der Nutzung der Dispergiermaschine immer wieder Hand anlegen und z. B. Schlauchverbindungen herstellen und trennen muss, wurde in die Pumpeneinhausung eine Ex-Tastatur mit eingeschleiftem Scanner, ein Ex-Touchpad und ein entsprechender Monitor integriert. Sie bilden zusammen mit dem APC eine mobile Bedienstation für die gesamte Anlage. „Der Bediener kann so vom Leitsystem vor Ort durch den Prozess geführt werden. In Verbindung mit dem Scanner reduziert dies mögliche Fehler beim Befüllen, Betreiben und Entleeren des Rührbehälters“, stellt Steffen Brühmann fest. „Zugleich sind Produktwechsel schnell und sicher möglich.“ Das ist von besonderer Bedeutung, da Czewo eine große Bandbreite an Kunden und Produkten bedient.
Dank der engen Zusammenarbeit von IFA/ITP und Czewo wurden bereits während der Planung und Umsetzung der Anlage Weiterentwicklungsmöglichkeiten identifiziert und zum Teil sofort realisiert. So wurde eine weitere Waage im Ex-Bereich installiert, um schon vor dem Freiwerden eines Ansatzbehälters die für den als nächstes anstehenden Produktionsauftrag benötigten Zutaten abwiegen zu können und damit zusätzliche Produktionssteigerungen zu erreichen. „Auch hier erleichterten die frei programmierbaren Schnittstellen von Aprol die Integration der Waage“, erklärt Tzschoppe. „Auch die dafür erforderlichen Anpassungen der Arbeitsabläufe konnten mit Aprol schnell und problemlos abgebildet werden.“ Aufgrund der positiven Erfahrungen bei der Erstellung und Modifizierung der Anlage und des Leitsystems sind für die Zukunft weitere Optimierungsschritte in Arbeit. So wird gegenwärtig über die Integration einer zweiten Dispergiermaschine diskutiert, mit der die Anlagenauslastung weiter gesteigert wird.
cav 402

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