Präzision wie im Labor

Dipl.-Ing. Michael Stoppert

Die Wägetechnik spielt mittlerweile in der Pharmaproduktion eine zentrale Rolle. Dies erklärt sich vor allem durch die Tatsache, dass die Quantifizierung von Mengen im Mikroliter- oder Milligramm-Bereich einer beliebigen Substanz mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand und gleichzeitig hohen Sicherheitsanforderungen nur gravimetrisch möglich ist. Die Wägetechnik bietet überdies den Vorteil einer einheitlichen Messtechnik, die über Normalien, wie z. B. Prüfgewichte, überall gut kontrollierbar ist und auch bei Zertifizierungen die hohen Anforderungen erfüllt. Die Firma Groninger in Crailsheim, ein führender Systemanbieter von Füll- und Verpackungsmaschinen für die pharmazeutische Industrie, setzt daher auf automatisierungsgerechte Wägesensorik von Mettler Toledo.

Beim Abfüllen pharmazeutischer Produkte in Fläschchen, Ampullen oder Spritzen werden an die Wägesensorik in puncto Schnelligkeit sehr hohe Anforderungen gestellt. Schnell heißt für einen Wägesensor dabei bis zu 4000 Kontrollen oder Dosierungen pro Stunde. Die resultierende Verwiege- oder Tarierzeit unter einer halben Sekunde erfordert eine sehr schnelle und hochoptimierte Messdatenverarbeitung, sowie eine mechanisch auf schnelles Wägen ausgelegte Sensorik. Dabei ist entscheidend, dass die Messdaten nicht nur an der Schnittstelle zur Verfügung stehen, sondern auch, dass Fehlerdetektion und Messqualitätsaussagen im Datensatz verfügbar sind. Um dies zu realisieren, wird die Auslegung von Wägesensoren zum permanenten Prozess. Erkenntnisse aus Kundenapplikationen und Versuchen sowie Kundensonderwünsche fließen zurück in die Entwicklung und werden zur Optimierung der Hard- und Firmware genutzt. Nicht der Hersteller der Sensorik, sondern die Kompatibilität zur Applikation bestimmt letztlich die Spezifikationen.

Präzise bedeutet, dass trotz der bereits angesprochenen, hohen Wägegeschwindigkeit genaue und vor allem reproduzierbare Wägeergebnisse erzielt werden. Es kommt in der Pharmazie bereits auf kleinste Mengen hochwirksamer Präparate an. Auflösungen im Milligramm- und Zehntel-Milligramm Bereich – Größenordnungen, die bisher den Laborwaagen in kontrollierter Umgebung vorbehalten blieben – werden auch in der automatisierten Produktion zum Standard. Neben der hohen Arbeitsgeschwindigkeit muss der Wägesensor die komplexen Störungen durch Schwingungen der Maschinenantriebe, Laminarströmungen und Druckdifferenzen meistern. Um unter derart widrigen Bedingungen dennoch annähernd Laborpräzision zu erreichen, bedarf es spezieller Filter-, Dämpfungs- und Handhabungsalgorithmen.

Da die Präzision im Betrieb eines Wägesensors nur in der individuellen Anwendung nachvollziehbar ist, bewährt sich eine enge Zusammenarbeit zwischen dem Systemanbieter und dem Sensorikhersteller besonders. Wenn beispielsweise bei Groninger ein neuer Systemtyp in der Erprobung ist, sind die Spezialisten von Mettler Toledo vor Ort, um den Wägesensoreinsatz zu optimieren und neue Anwendungsdaten zu sammeln.

Robust muss ein Wägesensor für die Pharmaautomatisierung in verschiedenster Hinsicht sein: vom Einbau, über Transport, Antriebsschwingung, Kontamination mit aggressiven Substanzen und Überlast bis hin zu Reinigung und Desinfektion. Die Spezifikationen stammen auch hier in der Regel von den Kunden. Was Systemanbieter wie Groninger fordern, wird von den technischen Fachleuten in der Sensorentwicklung in wirksame Konstruktionen umgesetzt, die eine sehr gute Wägequalität und Handhabung erlauben. Beispiele im Bereich der Modulo-WM-Wägemodule sind ein industrietaugliches Gehäuse aus Edelstahl (1.4404), der mechanische Überlastschutz, eine Waschdown-Option mit Schutzklasse bis IP 66, Überdruck- und Ex-Versionen sowie individuelle Waagschalen und Anpassungen.

Die Möglichkeit der direkten Anbindung von Automatisierungselementen an SPS-Steuerungen ist auch für Wägesensorik eine Grundvoraussetzung zum Einsatz in dezentralen Systemstrukturen. Dabei gilt für Sensorik und Aktorik in der Pharmaautomatisierung besonders das Gebot von global anerkannten und standardisierten Schnittstellen zur Leittechnik. Die Verfügbarkeit von zwei Standardschnittstellen (1x RS232, 1x RS422) ist besonders für Inbetriebnahme-, Service- und Optimierungsarbeiten von großem Nutzen. Da in der heutigen Automatisierungstechnik verstärkt auf Feldbus- und Ethernettechnologie gesetzt wird, ist als Zubehör ein Profibus-, ein DeviceNet- und ein Ethernet-Modul verfügbar. Eine erweiterte Kompatibilität zur Siemens-Automatisierungstechnik schafft die direkte Anbindbarkeit der Modulo-Sensoren zur Siwarex-FTA-Wägeelektronik. Über Siwarex-FTA verschmilzt Modulo mit der SPS und ist über komfortable Softwaretools auf einfachste Weise integrierbar.

Über die Produktleistungsdaten hinaus ist für einen global auftretenden Anbieter von Investitionsgütern auch die Einhaltung internationaler, technischer Normen und Vorschriften von entscheidender Bedeutung. Wird ein Pharmaproduktionsystem an einen global agierenden Endkunden verkauft, dann steht für diesen oft die Vereinheitlichung der Produktionstechnik an den verschiedensten Standorten im Mittelpunkt. Hierbei werden ungern für qualitätsrelevante Bestandteile, standortabhängige Hersteller akzeptiert. Vorzugslieferanten für Sensorik und Aktorik sind die Anbieter, die für verschiedene Einsatzorte zertifizierte Produkte gemäß den lokalen Anforderungen, zusammen mit der nötigen Beratung, anbieten können. Die Wägesensoren Modulo WM und WMH sind deshalb gemäß den unterschiedlichsten nationalen Auflagen zertifiziert.

Darüber hinaus muss auch im Servicefall ein weltweiter Support gewährleistet sein. Mit diesem Kriterium werden globale Anbieter von lokalen unterschieden.

cav 461

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