Staubarmes Feststoffhandling

Komplexer werdende Herstellungsverfahren für Wirkstoffe, z. B. in der Agro- oder Feinchemie, stellen Unternehmen vor immer neue logistische Herausforderungen. An vielen Prozessschnittstellen müssen Rohstoffe, Zwischen- und Endprodukte in Gebinde verpackt werden, damit sie im nächsten Verfahrensschritt schnell wieder abrufbar sind. Kostengünstige Standard-einweggebinde, wie Big Bags, Trommeln und Säcke, sind hierbei unter arbeitshygienisch kontrollierten Bedingungen zu befüllen oder zu entleeren. Verschiedene Maschinenhersteller bieten dazu entsprechende technologische Lösungen zum staubarmen Umgang mit Feststoffen für Expositionsbereiche mit relevanten Arbeitsplatzgrenzwerten (AGW) [1] bis ca. 10 µg/m3 an. Der Arbeitsschutz sieht vor, die Staubexposition des Personals bei der Handhabung gesundheitsschädlicher und toxischer Substanzen zu minimieren. Eine „dichte Anlage“ [2] ist hier – sofern technologisch machbar – der persönlichen Schutzausrüstung der Bediener immer vorzuziehen.

Die Handhabung „nicht vollständig geprüfter Stoffe“ [3] kann in Abstimmung mit dem Gesetzgeber unter Einhaltung entsprechender AGWs beantragt werden. Grundvoraussetzung ist hier immer die Gewährleistung eines ausreichenden Containments im Sinne einer „dichten Anlage“.

Auch im Pharmaumfeld oder zur Qualitätssicherung wertvoller Endprodukte ist ein definiertes Containment von oberster Priorität. Unter den Aspekten Investitionskosten und Handlingaufwand kann sich hier ggf. die Ablösung etablierter Containersysteme durch den Einsatz von Einweggebinden lohnen.

Im Laufe der letzten Jahre sind unterschiedliche Containment-Systeme und -Lösungen für das staubarme Befüllen und Entleeren von Einweggebinden auf den Markt gekommen. Dabei werden je nach Produkteigenschaften, Packmittelanforderungen, Qualifikation des Bedienpersonals oder der geforderten Sicherheit vor Kontamination und Kreuzkontamination ganz unterschiedliche Konzepte verfolgt. Auch Prozessspezifika, wie Umgebungsbedingungen oder Explosionsschutz, können beeinflussende Faktoren sein. Ziel ist es, für das jeweilige Unternehmen und das spezifische Einsatzgebiet die optimal geeignete Lösung zu entwickeln und zu realisieren. Üblich sind heute verschiedene Folientechnologien, bei denen Folienmaterial als Endlosschlauch eingesetzt wird, z. B. als Peel-Folie oder mit Zwischenring und Druckmanschette zur Abdichtung. Die Liner können dabei durch Schweißen oder Klippen verschlossen werden. Auch die Abfüllung mittels Endlosschlauch in Fässer, Trommeln oder Kartons als Umverpackung ist so möglich. Konfektionierte Big Bags, die über ein integriertes Andock-Modul verfügen, erlauben zudem eine Teilentleerung. Andere Andock-Lösungen, etwa das von BTS patentierte Entleersystem, werden nur temporär mit einem preisgünstigen, konventionellen Big Bag verbunden. Das System bietet durch eine integrierte Spülstation für den Auslaufstutzen des Big Bags Sicherheit vor Staubexposition . Extrem hohe Anforderungen an Dichtigkeit und Zuverlässigkeit lassen sich beispielsweise mit Spezial-Big-Bags erfüllen, die über eingearbeitete Handlingeingriffe zum An- und Abdocken verfügen.

In einem Wirkstoffbetrieb wurde für die Abfüllung der Produkte eine isolierte Kabine innerhalb des Produktionsbereichs errichtet. Darin können Mitarbeiter eine konventionelle Big Bag-Abfüllanlage bedienen. In diesem Raum wird nicht, wie in Reinräumen üblich, die Zuluft, sondern die Abluft gefiltert, um eine Emission der Produkte in die Umgebung auszuschließen – daher die Beschreibung „negierter Reinraum“. Der Raum steht unter einem leichten Unterdruck, der ein Ausströmen von Innenluft durch die Schleuse und damit die Kontamination der Umgebung verhindert. Die benötigte Zuluft stammt unmittelbar aus dem Produktionsbetrieb. Auch wenn Platzbedarf sowie Planungs- und Investitionsaufwand für eine solche Lösung relativ hoch sind, bietet sie eine Reihe von Vorteilen. So kann konventionelle Abfülltechnik in Verbindung mit jeweils auf die Produkte abgestimmter Schutzausrüstung des Personals zum Einsatz kommen. Eine Kreuz-kontamination verschiedener Produkte lässt sich mit hoher Sicherheit ausschließen, da die Abfüllung vollständig von der Betriebsumgebung abgeschirmt ist. Gerade für einen Vielzweckbetrieb, in dem kampagnenweise unterschiedlichste Produkte hergestellt werden, ist dies eine wesentliche Anforderung.

Speziell beschichtete Polyethylenfolienschläuche, sogenannte Peel-Folien, können ebenso wie konventionelle Folien verschweißt werden. Diese Schweißnähte lassen sich jedoch, im Unterschied zu denen zwischen konventionellen Folien, nachträglich durch Zugkräfte oder einen erhöhten Innendruck wieder kontrolliert öffnen.

Zum Befüllen wird der Einlaufstutzen eines Big Bags zunächst mit einem solchen Peel-Folienschlauch verschweißt. Dieser ist noch produktfrei über eine Endloskassette an den Auslaufstutzen des Produktbehälters adaptiert. So ist auch nach dem druckinduzierten Öffnen der Schweißnaht ein sicheres Containment des Produkts gewährleistet. Nach dem Befüllvorgang wird die Verbindung zum Big Bag in einem nicht durch Produkt-rückstände kontaminierten Bereich des Folienschlauchs beidseitig durch zwei Schweißnähte verschlossen. Zwischen diesen Nähten des Folienschlauchs wird eine weitere Schweißnaht gesetzt. In einer entsprechenden Schrittfolge lässt sich der Big Bag später wieder entleeren. Das Verfahren ist sowohl zum Befüllen als auch zum Entleeren von Gebinden einsetzbar. Entsprechende Folien sind für unterschiedliche Einsatzbereiche erhältlich, etwa auch in elektrostatisch ableitfähiger Form.

Kompetenz im Bereich der staubarmen Feststoffabfüllung konnte Bayer Technology Services beispielsweise bei der weltweit größten Pilotanlage für Kohlenstoff-Nanoröhrchen (Carbon Nanotubes, CNT) mit einer Kapazität von 200 Jahrestonnen im Chempark Leverkusen unter Beweis stellen. Das Unternehmen hatte die Projektleitung und war für Planung, Implementierung sowie Inbetriebnahme der Abfüllanlage der Ende Januar 2010 eröffneten Pilotanlage zuständig. Kohlenstoff-Nanoröhrchen gehören zu einer neuen Produktgeneration. Gemeinsam mit einem Anlagenbauer hat BTS eine kombinierte und dichte Anlage zur Abfüllung von Kohlenstoff-Nanoröhrchen konzipiert und ausgelegt. Ausgehend von einer umfangreichen Konzeptentwicklung wurde die Machbarkeit unterschiedlicher technologischer Lösungen geprüft und die Projektkosten ermittelt. Neben den Produkteigenschaften und den Packmittelanforderungen waren verschiedene Randbedingungen wie Explosionsschutz und das Reinigen der Anlage zu berücksichtigen.

Unter Gewährleistung der Einhaltung der Arbeitsschutzbestimmungen wurde eine Abfüllanlage, die sowohl Big Bags von 1000 l als auch Fässer von 60 bzw. 210 l unter arbeitshygienisch kontrollierten Bedingungen befüllt, projektiert, realisiert und erfolgreich in Betrieb genommen. An einem Bunkerauslaufsystem wurden zwei verschiedene Abfüllsysteme adaptiert und dabei die unterschiedlichen Gebindehöhen berücksichtigt. Um Kontaminationsschutz zu gewährleisten, kam zur Befüllung der Einweggebinde die beschriebene Peel- folientechnologie zum Einsatz. (ec)

Online-Info www.cav.de/0810422

Bayer Technology Services ist ein herstellerunabhängiger Berater und Realisierungsexperte auf dem Gebiet des sicheren Feststoffhandlings, von der Analyse der Ausgangssituation über die Auswahl, Beschaffung und Installation bis zur Inbetriebnahme. Das Unternehmen bietet maßgeschneiderte Lösungskonzepte, die Kosten senken und Produktionsprozesse ganzheitlich optimieren. Über neue Lösungen für ein staubarmes Big Bag-Handling im Produktionsbereich bietet BTS regelmäßig kostenfreie Workshops an. Neben technischen Lösungsansätzen für die unterschiedlichsten Anforderungen wird hierbei auch über die Hintergründe der Gefährdungsbeurteilung inhalativer Gefahren in der chemischen Industrie sowie Beispiele für technische, organisatorische und personenbezogene Schutzmaßnahmen referiert. Der nächste Workshop zu diesem Thema findet am 23. November 2010 im Raum Leipzig/Halle statt. Interessierte können sich unter der E-Mail-Adresse SCL@bayertechnology.com anmelden.