Dosierpumpen mit GMP-Qualifizierung. Schrittmotor sorgt für Präzision - prozesstechnik online

Schrittmotor sorgt für Präzision

Dosierpumpen mit GMP-Qualifizierung

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In der Pharmaproduktion punkten kontinuierliche Prozesse gegenüber Batch-Prozessen vor allem mit gleichbleibender Produktqualität und höherer Prozesssicherheit. Dafür müssen natürlich alle im Prozess eingebundenen Komponenten kontinuierlich arbeiten und automatisierbar sein – auch die Dosierpumpen. Wichtig ist zudem deren GMP-Qualifizierung.

Smart-Digital-Dosierpumpen von Grundfos erreichen durch Verwendung eines drehzahlvariablen Schritt- oder Servomotors einen Einstellbereich von bis zu 1:3000 mit nur einem Modell. Bisher waren mehrere Dosierpumpen zur Abdeckung dieses Bereichs notwendig. Die Pumpen bieten eine ganze Reihe weiterer nützlicher Features. Die Autoflowadapt-Funktion sorgt dafür, dass der Dosierprozess bei festgelegtem Soll-Volumenstrom weiterläuft, auch wenn externe Einflüsse diesen beeinträchtigen sollten. Bisher machte schwankender Gegendruck (analog schwankender Dosiervolumenstrom) den Einsatz von zusätzlichen Druckhalteventilen notwendig. Mit Autoflowadapt wirkt sich dies nicht mehr auf den Soll-Volumenstrom aus, da Abweichungen durch die variable Druckhubgeschwindigkeit automatisch korrigiert werden. Mit der Slowmode-Funktion kann der Saughub verlangsamt ausgeführt werden (25 %/50 %), was ideal für ausgasende oder viskose Medien ist. Die Flowcontrol-Technologie bietet exakte Diagnosen der häufigsten Dosierfehlerursachen (defekte Ventile, Luftblasen, Kavitation, Überdruck). Diese Fehler werden als Klartext im Alarmmenü angezeigt oder können via Feldbus weitergeleitet werden. Somit gehört die zeitraubende Fehlersuche der Vergangenheit an und die Dosierpumpe steht schnell wieder zur Verfügung. Mit speziell angepassten Modellen der DDI- und DME-Baureihen stehen auch pharmagerechte Ausführungen zur Verfügung. Digitale DDI-Pumpen von Grundfos haben eine Leistung von 75 bis 150 ml/h und der Förderstrom lässt sich mit einer dauerhaften Genauigkeit von ±1,5 % im gesamten Einstellbereich einstellen. Sie dosieren Medien bis zu einer Viskosität von 2600 mPaS. Die digitalen DME-Pumpen decken ein Leistungsspektrum von 60 bis 940 l/h ab.

Dosieren im Pharmaumfeld

Der Produktmanager eines Pharmaunternehmens identifizierte in einem Prozess die Schlauchpumpe zum Dosieren eines Fällungsmittels als Schwachstelle. Er untersuchte den Markt nach einer anderen Dosierlösung – dies auch vor dem Hintergrund wachsender Anforderungen der Behörden hinsichtlich der Reproduzierbarkeit von Prozessen. Gesucht wurde eine Pumpe, die eine einmal gewählte Dosiermenge zeitlich präzise einhält. Zudem musste diese Pumpe selbstverständlich den Pharmaanforderungen genügen (Dokumentation aller Werkstoffe, pharmagerechte Materialien und pharmagerechte Konstruktion).

Fündig wurde er bei Grundfos: Eine probeweise installierte Dosierpumpe der Baureihe DDI erfüllte die erwarteten Funktionalitäten und Anforderungen. Überzeugend war insbesondere die Schrittmotortechnologie: Im Gegensatz zu herkömmlichen Kompaktdosierpumpen mit ihrer traditionellen Hublängenverstellung können die DDI-Dosierpumpen mit Digital-Dosing-Technologie stets mit voller Hublänge arbeiten. Die Veränderung der Dosiermenge erfolgt allein über die Hubfrequenz und Variation der Hubgeschwindigkeit. Insbesondere im kontinuierlichen Betrieb bietet die Schrittmotorsteuerung mit konstanter Hublänge ein nahezu pulsationsfreies Dosieren ohne Druckspitzen. Das so realisierte sanfte Dosieren ermöglicht, bedingt durch die harmonisierte Ventilkinematik, nicht nur eine optimale Dosiergenauigkeit, sondern aufgrund der geringeren mechanischen Belastung auch eine erhöhte Lebensdauer der Membran und der gesamten Dosieranlage. Herkömmliche Dosierpumpen produzieren hingegen Druckstöße bis zum 2,5-fachen des Betriebsdruckes, was den Membranverschleiß erhöht.

Speziell für das in der industriellen Praxis häufig genutzte impulsgesteuerte Dosieren bieten die Dosierpumpen mit Schrittmotortechnologie gute Voraussetzungen. Sobald die gewünschte Dosiermenge pro Impuls eingestellt ist, sorgt die Pumpe für eine nahezu gleichmäßige Zufuhr des Additivs über den gesamten Zeitraum zwischen zwei Impulsen. Die Regelelektronik passt die Hubgeschwindigkeit dem Zeitraum zwischen zwei Impulsen und der eingestellten Dosiermenge pro Impuls an. Auch bei kleinsten Dosiermengen vermischt sich das Additiv an der Impfstelle gleichmäßig mit dem zu beaufschlagenden Medium.

Speziell angepasst

Ein zentraler Punkt für die Qualifikation der Dosierpumpe in der Anlage war, die Dokumentationen und Materialanpassungen zu erfüllen. Grundfos beschaffte dazu für alle medienberührten Werkstoffe die notwendigen Materialzertifikate. Wichtig war, dass sowohl die medienberührten metallischen als auch die medienberührten nicht-metallischen Werkstoffe entsprechend FDA-konform sind. Für die medienberührten Bauteile wurde zusätzlich eine Oberflächenmessung durchgeführt. Der Dosierkopf, das Saug- und Druckventil sowie die Verschraubungen mussten aus einem FDA-konformen Edelstahl gefertigt werden. In der Standardausführung sind diese Bauteile aus einem Kunststoff gefertigt, der nicht für den Pharmabereich zugelassen ist. Nach den Zertifizierungen und Anpassungen war die Dosierpumpe für den Einsatz in einer Pharmaproduktion geeignet.

Der Qualifizierungsaufwand war für das Pharmaunternehmen und für Grundfos recht hoch. Das Ergebnis aber rechtfertigt den Aufwand: Der Betreiber kann den Behörden einen sicheren, reproduzierbaren Prozess vorweisen und Grundfos verfügt nun über pharmagerechte Dosierpumpen in den Baureihen DDI und DME.

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Suchwort: php0517grundfos


Matthias Ulmer

Produktmanager Dosiertechnik,

Grundfos



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