Plug-and-CIP-Module für eine Ressourcen schonende Reinigung

Leistungsstark und flexibel

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Grundlagen für eine qualitätsgerechte Herstellung sind neben der eigentlichen Fertigung auch die sich anschließenden Reinigungsprozesse. Die Reinigung sollte vollautomatisch und Ressourcen schonend stattfinden. Mit dem jetzt entwickelten WECIP-Konzept hat Westfalia Separator Engineering ein Plug-and-CIP-Modul realisiert. Dieses ist schnell und einfach in Prozesse zu integrieren und reinigt unter anderem nicht nur Separatorenanlagen, sondern auch Behälter und Rohrleitungssysteme reproduzierbar und wirtschaftlich.

Hildegard Schnittker-Lips, Jörg Spanhoff

Das WECIP-Konzept bietet verschiedene CIP-Anlagen an: PharmaCIP für die pharmazeutische und chemische Industrie, BioCIP für biotechnologische Anwendungen, DairyCIP für Milch verarbeitende Betriebe und BevCIP für die Brauerei- und Getränketechnik. Die Ausführung der unterschiedlichen CIP-Konzepte erfolgt nach den Anforderungen und Standards des jeweiligen Anwendungsgebietes. So kann z. B. bei der PharmaCIP eine GMP-gerechte Dokumentation auf Wunsch mitgeliefert werden.
Eigenständige Reinigungsmodule
Die Reinigungsapparate aus dem WECIP-Konzept sind als eigenständiges Reinigungsmodul zu betreiben. Das Modul enthält alle notwendigen Komponenten und ist anschlussfertig auf einem Rahmengestell aufgebaut.
Jedes Modul besitzt eine eigene Steuerung. Alternativ kann diese in eine übergeordnete Prozesssteuerung eingebunden werden. Der eigentliche Programmablauf der Reinigung ist von den zu reinigenden Anlagen und den dafür notwendigen Reinigungszyklen abhängig. Die erforderlichen Parameter sind in den voreingestellten Programmen leicht den jeweiligen Gegebenheiten anzupassen.
Reinigungsaufgaben
Die Reinigungsanlagen des WECIP-Konzeptes eignen sich sowohl für die Reinigung von geschlossenen Rohrleitungssystemen wie auch für die Reinigung von Behältern und Apparaten. Bei der Reinigung von geschlossenen Rohrleitungssystemen spielen die Oberflächengüte und die Art des Produktes eine wesentliche Rolle. Für die Ablösung der Verschmutzung sind physikalische und chemische Kräfte verantwortlich. Diese lassen sich durch die Strömungsgeschwindigkeit und die Temperatur beeinflussen. Damit eine turbulente Strömung erreicht wird, ist bei der Reinigung einer Rohrleitung eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit von rund 2 m/s empfehlenswert.
Für die Reinigung von Behältern und Apparaten sind die Reinigungsaufgaben vielfältig. Die Reinigung erfolgt größtenteils über Reinigungsarmaturen wie Sprühkugeln und Sprühdüsen. Je nach Reinigungsaufgabe werden Teilbereiche, komplexere Geometrien oder gesamte Oberflächen gezielt gereinigt. Apparate oder Behälter werden auch teilweise oder komplett geflutet, um größere Restmengen oder Absetzungen auszuspülen.
Die Reinigungsaufgabe muss daher immer im Einzelfall betrachtet und die Reinigungskomponenten den jeweiligen Erfordernissen entsprechend ausgelegt werden. Aus den Erfordernissen der Reinigungsleistung, z. B. einer rotierenden Sprühdüse, ergeben sich die notwendigen Parameter für Druck und Durchflussleistung, die von der CIP-Anlage bereitgestellt werden müssen.
Reinigungsablauf
Um ein optimales Reinigungsergebnis zu erzielen sind entsprechende Programmschritte und Reinigungsmedien zu wählen. Üblicherweise erfolgt im ersten Schritt ein Vorspülen mit Wasser um die Grobverschmutzung zu entfernen. Im zweiten Schritt wird im CIP-Modul eine basische Reinigungslösung angesetzt und entsprechend auf Temperatur gebracht. Nach Fertigstellung des Ansatzes erfolgt die Freigabe im Programmschritt und die Reinigung der Anlage kann erfolgen. Als dritter Schritt erfolgt nach Ablauf der Reinigungszeit ein Nachspülprozess mit Wasser. Entsprechend den Reinigungsanforderungen können die Schritte zwei und drei mit alkalischen Lösungen oder mit Reinigungsmitteln wiederholt werden.
Prozessablauf und Überwachung
Eine Reinigungsanlage muss jedoch nicht nur die Medien mit der richtigen Geschwindigkeit fördern und sie aufheizen. Das automatische Schalten der Wege innerhalb der Reinigungsschritte und das Messen, Steuern und Regeln der Betriebsparameter sind im Hinblick auf Reproduzierbarkeit und Validierbarkeit ebenfalls unverzichtbare Anforderungen.
Die Reinigungsmittel werden durch die installierten Dosierpumpen eingespeist. Eine Leitfähigkeitsmesseinrichtung überwacht und regelt die Medienkonzentration in den entsprechenden Reinigungskreisläufen. Säure und Lauge werden über eine Saug-lanze aus handelsüblichen Gebinden entnommen und ihre Dosierung über die Leitfähigkeit kontrolliert.
Das Aufheizen der Reinigungsmedien erfolgt indirekt über einen Wärmetauscher im Kreislaufsystem. Durch die kontinuierliche Kontrolle und Nacherwärmung kann die Temperatur des Reinigungsmediums konstant gehalten werden.
Für gleich bleibende Reinigungsleistungen kann die Durchlaufleistung durch eine feste Auslegung der CIP-Förderpumpe mit festem Arbeitspunkt erreicht werden. Sind unterschiedliche Prozessbedingungen hinsichtlich Durchflussmenge und Druck erforderlich, lassen sich durch die Kombination von Volumenkontrolle oder Druckkontrolle mit frequenzgeregelter Pumpe die Prozessparameter einstellen.
Die Bedienung und Prozesssteuerung sowie die Überwachung der Reinigungsparameter wird durch eine SPS realisiert. Die Prozesssteuerung und die Motorsteuerung sind im Steuerschrank auf der Reinigungsanlage integriert. Die Lösung mit eigenständigen Reinigungsprogrammen ist mit einer autarken Steuerungseinheit ausgestattet. Die Anbindung der WECIP-Anlage an eine bestehende Reinigungsanlage erfolgt via Steuerungsmodul mit Datenaustausch über Profibus.
Prozessintegration
Die funktionsgeprüften WECIP-Module sind komplett fertig montiert und verkabelt. Für die Prozessintegration sind noch die Versorgungsmedien Wasser, Druckluft und Sattdampf notwendig. Diese Schnittstellen sind wie die Prozessanbindungen für eine schnelle Montage vorbereitet. Die Stromversorgung erfolgt über Kabel mit Kabelsteckern.
Für den kleineren Leistungsbereich kann die Anlage fahrbar ausgeführt werden. Um für diesen Anwendungsfall maximale Flexibilität zu bieten, ist eine Prozessanbindung mit Schläuchen möglich.
Ausblick
Ein für die Pharma- und Kosmetikbranche, die Biotechnologie und die Lebensmittelindustrie neuer Trend ist die wachsende Nachfrage von Produkten zur Reinigung von Anlagen bzw. Anlagenmodulen. Durch die Automatisierung wird sichergestellt, dass die Reinigungsvorgänge immer von gleich bleibender Qualität sind und entsprechend dokumentiert werden können. Außerdem wird die Gefahr für das Reinigungspersonal minimiert. Darüber hinaus werden dauerhafte Reduzierungen der laufenden Betriebskosten erreicht.
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