Anwendungsspezifische Zentrifugenlösung

Dipl. Phys. ETH Sandro M.O.L. Schneider

Das Optimieren einer Produktionsanlage in der Pharma- und Lebensmittelindustrie hat viele technische und kommerzielle Aspekte. Eine technische Einzelheit bringt selten das beste Ergebnis, um die Gebrauchszykluskosten, auch TCO (Total Cost of Ownership) genannt, zu reduzieren. Erst durch die Summe aller Aktivitäten in einem Leistungsangebot lässt sich dieses Minimum an Kosten in einer Produktionsanlage erreichen. Das von Ferrum entwickelte Konzept der modularen Funktionen für anwendungsspezifische Zentrifugen-Technologie-Lösungen (CTS) ist die Basis dafür,

Die vertikale Untenentleerungsschälzentrifugen-Baureihe VBC lässt sich in verschiedenen Anordnungen kombinieren und zwar hinsichtlich der Deckelöffnung, des Filtratauslaufes, der Motoranordnung der CIP-Reinigungssysteme, der Schälapparateautomatisierung und anderer Funktionen. Jedes dieser erwähnten Konstruktionsmerkmale ist so ausgelegt, dass dessen Wahl zu einer anderen Funktionalität und Spezifikation führt.

So lässt sich festlegen, ob mit einem konventionellen Hydraulik- oder mit einem Pneumatikantrieb die Bewegung des Deckels und des Schälapparates ausgeführt werden soll. Die Auswahlkriterien bestimmen die Anwendung. Durch den Einsatz von Pneumatikmotoren kann beispielsweise auf die Verwendung von Hydrauliköl gänzlich verzichtet werden, was sich für Pharma- oder Lebensmittelanwendungen als besonders vorteilhaft erweist.

Ähnlich verhält es sich mit dem Funktionsmodul Reinigen der Anlage in geschlossenem Zustand, kurz CIP (Cleaning In Place) genannt. Auch hier stellen sich wieder unterschiedliche Anforderungen, denen mit verschiedenen Konstruktionsausprägungen entsprochen werden muss. So lässt sich die Spezifikation der Reinigung in der Feinchemie mit einer Kombination von CIP-Düsen und Lagerdichtungen erfüllen.

Bereits die Form der VBC zeigt, dass die Konstrukteure an die Reinigbarkeit gedacht haben. Der Deckel ist linsenförmig, um hängende Tropfen ablaufen zu lassen. Dabei ist er tief über den Laufkorb runter gezogen konstruiert, um den Laufkorb gut inspizierbar zu halten.

Querverunreinigungen zwischen verschiedenen Chargen während der Pharmaproduktion sind auszuschließen. Um eine Reinigung durch zusätzliches Fluten durchführen zu können, steht eine besondere Kombination von Reinigungsdüsen und speziellem Lagerpaket zur Verfügung.

Die von Ferrum entwickelte Modularität geht so weit, dass viele Prozessfunktionen nachgerüstet werden können. In den meisten Fällen müssen die Zentrifugen hierfür nicht ins Herstellerwerk zurückgebracht werden. Damit lassen sich die Gebrauchszykluskosten vor allem beim späteren Umstellen einer Monoprodukt- auf eine Multiproduktanlage erheblich reduzieren.

Gut gereinigte Oberflächen, runde Kanten, EHEDG-konforme Dichtungen und die Vermeidung von schmutzfangenden Taschen in der Konstruktion sind die Voraussetzung zur guten Reinigbarkeit. Die Automatisierung des ganzen Reinigungsprozesses ist aber ebenso wichtig, um die Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Anlagenreinigung ist zu einem komplexen Prozess, ihre technische Ausführung zu einer anspruchsvollen Ingenieuraufgabe geworden.

Hier leistet das modulare Steuerungskonzept ACT (Automation in Centrifuge Technologie) gute Dienste, denn es lassen sich nicht nur die meisten Reinigungsprozesse programmieren, sondern die aus Erfahrung bewährten sind in einer Bibliothek abgelegt und stehen bei Bedarf zur Verfügung.

Ein wichtiger Punkt des Innovationskonzeptes von Ferrum besteht darin, die Reinigbarkeit der gesamten Zentrifugen-Technologie-Lösung, also Mechanik, Fluidik und Automatisierung, bereits im Werk zu prüfen und nicht erst in der Anlage des Kunden. Dafür steht eine Nasszelle zur Verfügung, in der der Reinigungsprozess durchgeführt werden kann. Neben den üblichen Reinigungsverfahren besteht die Möglichkeit, als Härtetest die Zentrifuge mit einer fluoreszierenden Flüssigkeit zu verunreinigen. Diese Flüssigkeit, das so genannte Riboflavin, hat die Eigenschaft, dass es bei Anstrahlung mit UV-Licht grün leuchtet. Somit macht sich jeder hängen gebliebene Tropfen bemerkbar. Da diese Stoffe sehr kostspielig sind, werden sie zurückgewonnen und wieder aufbereitet.

Im Montagewerk von Ferrum können mit diesen Einrichtungen zwei Ziele erreicht werden: erstens ist das gesamte Reinigungskonzept der Zentrifuge in Mechanik und Prozessautomatisierung reproduzierbar geprüft und zweitens verlässt die Zentrifuge das Herstellerwerk in einem definiert gereinigten Zustand. Dies reduziert die Inbetriebnahmekosten des Pharma- bzw. Lebensmittelproduzenten erheblich.

Während man sich in den Produktionsbereichen der Pharma- und Food-Branche auf das Kerngeschäft konzentrieren kann, sieht sich der Hersteller von Apparaten zur Fest/Flüssig-Trennung mit Zentrifugentechnologie in einer neuen Rolle. Er wird zum Berater, was die Automatisierung und Prozessleittechnik für Herstellung und Reinigung seiner Zentrifugen betrifft. Da der Austausch von spezifischem Produktionswissen nicht immer möglich ist, öffnet sich hier auch ein neues Betätigungsfeld für Serviceleister, die zusammen mit dem Apparatehersteller und dem Anwender das gesamte System analysieren – vom Prozess-entwurf bis zur Wartung und Inbetriebnahme. Dieses Vorgehen garantiert erst eine Systemoptimierung und führt zu geringen Gebrauchszykluskosten. Vor allem die reproduzierbare Reinigungsfähigkeit der Produktionsanlage selbst wie auch die Prozessführung während der Anlagenreinigung werden damit zu zentralen Qualitätskriterien in der Lebensmittel- und Pharmaproduktion.

Ein Beispiel, wo sich die Modularität zur Systemoptimierung besonders günstig niedergeschlagen hat, ist eine Zentrifugen-Technologie-Lösung, die zunächst für den Einsatz in einer Monoproduktanlage beschafft und nach ca. 1,5 Jahren für einen anderen Einsatz aufgerüstet wurde. Dank der Funktionsmodularität ließen sich die Gebrauchszykluskosten um 19 % reduzieren.

cav 478