Wechselarmaturen für sterile Prozesse

Kontaminationen ausgeschlossen

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Der pH-Wert ist oft die qualitätsrelevante Größe in der Rohstoff- und Medien- aufbereitung, der Produktion, der Produktaufbereitung und der finalen Qualitätsprüfung. Doch wie bringt man ein sicheres System, bestehend aus Sensor, Kabel, Sensorhalter oder Armatur und Transmitter, bei der pH-Wert-Messung zum Einsatz? Soll der Anwender sich für eine Probenahme mit Laboranalyse, einen festen Einbau oder ein System mit Wechselarmaturen entscheiden? Diese Fragen sind vor der Instrumentierung zu klären.

Der Autor: Dr. Thomas Steckenreiter Direktor Marketing, Endress+Hauser Conducta

Für eine qualitativ hochwertige Prozessführung muss sich der Anwender darüber klar werden, ob er den pH-Wert klassisch über eine Probenahme im Labor misst oder ob er eine Inline-Messung installiert. Mittlerweile ist das eher eine rhetorische Frage, denn der Experte weiß, dass die Messfehler, die durch eine Probenahme herbeigeführt werden können, und die Zeitverzögerung bis der Messwert zur Verfügung steht, ein zu großes Prozessrisiko darstellen. Trotzdem wird noch häufig so gearbeitet. Eine Inline-Messung ist im Vergleich dazu genauer und besitzt eine höhere Verfügbarkeit, vorausgesetzt sie ist richtig installiert und wird richtig gewartet.
Inline-Systeme bringen Vorteile
Beim Einsatz eines Inline-Systems muss der Anwender vorher festlegen, wie das Kalibrier-, Justage- und Reinigungskonzept für die zum Einsatz kommenden Sensoren aussehen soll. Sowohl Sauerstoff- als auch pH-Sensoren bedürfen der regelmäßigen Kalibration bzw. Justage. Bei pH-Sensoren kann das je nach Produkt vor jedem Ansatz oder sogar mehrmals täglich der Fall sein, um den pH-Wert kontinuierlich präzise messen zu können. Dank der digitalen Memosens-Sensoren, die durch die induktive Datenübertragung vollständig galvanisch getrennt sind und außerdem Kalibrier- und Prozessdaten speichern, lassen sich bereits im Labor justierte und kalibrierte Sensoren einfach in den Prozess einbringen.
Heutzutage werden meist Festeinbauarmaturen über DN25-Stutzen verwendet oder, wenn hohe sterile Bedingungen gefordert sind, aseptische Anschlüsse. Der Nachteil von Festeinbauten besteht darin, dass sich der Sensor bei laufendem Prozess nicht überprüfen lässt. Deswegen wird oft redundant instrumentiert. Bei Abweichungen der Messwerte untereinander ist es üblich, eine Probe zu ziehen, im Labor den pH-Wert zu ermitteln und entsprechend einen Offset-Wert am Inline-System zur Regelung zu hinterlegen.
Diese Vorgehensweise birgt eine große Fehlergefahr, denn es kann sein, dass die Probe im Labor nicht repräsentativ ist, dass sich evtl. durch Gasaustausch der pH-Wert der Probe verschoben hat und dass, bis das Laborergebnis vorliegt, der Wert mit dem Wert im Prozess nicht mehr übereinstimmt. Das Ergebnis kann dann eine Fehlcharge oder eine verminderte Qualität des Zielproduktes sein, was sich wiederum in erhöhtem Aufbereitungsaufwand und damit negativ auf die Effizienz in der Produktion auswirkt. Eine klare Verbesserung aus dieser Situation stellt der Einsatz von Wechselarmaturen dar, denn hier kann bei laufendem Prozess direkt kalibriert und nachjustiert werden.
Keine Kontamination möglich
Endress+Hauser hat zur Achema 2012 eine hochmodulare Wechselarmaturenlinie für biotechnologische, pharmazeutische und Lebensmittel-Applikationen vorgestellt. Dieses Baukastensystem stellt dem Anwender Funktionen zur Verfügung, die es vorher nicht gab und weswegen Wechselarmaturen oft nicht zum Einsatz kamen. Da eine Wechselarmatur eine Schleuse zum Prozess darstellt, muss diese den Prozess sicher abriegeln, sicher die jeweilige angefahr-ene Position beibehalten, eine Kontamination des Prozesses und der Umwelt sicher unterbinden und sicher vom Personal bedienbar sein. Nach vielen Gesprächen mit den Anwendern wurden diese Anforderungen in der Produktlinie Cleanfit umgesetzt. Diese Wechselarmatur garantiert die sichere Bedienung bei laufendem Prozess. Zu jeder Zeit ist es dem Anwender möglich, einen Sensor zur Überprüfung aus dem Prozess herauszunehmen oder einen neuen bzw. rekalibrierten Sensor in den Prozess einzubringen. Die Armatur ist pneumatisch oder manuell bedienbar.
Die pneumatische Ausführung ist mit Positionsrückmeldungen ausgestattet, damit auch am Leitsystem verfolgt werden kann, ob sich die Armatur in der richtigen Position befindet. Der speziell entwickelte Antrieb der Handarmatur garantiert das sichere Verfahren bei bis zu 10 bar Prozessdruck. Die Armatur verfügt weiterhin über eine Endlagensicherung in Service- sowie Messposition und über eine Sensoreinbaukontrolle. Diese garantiert, dass sie nicht versehentlich ohne Sensor in den Prozess eingefahren werden kann. Nebenbei werden noch mediumsberührt Rauigkeiten kleiner 0,76 µm zertifiziert.
Sterilität gewährleistet
Ein großes Augenmerk wurde auf die Steriltauglichkeit der Cleanfit-Wechselarmatur gelegt. Auch wenn die Prozesse nicht alle unter sterilen Bedingungen stattfinden, ist es doch wichtig, Kontaminationen zu vermeiden. Unter Sterilbedingungen muss zudem sichergestellt sein, dass die Sterilität des Prozesses in allen Betriebszuständen gewährleistet bleibt. Hinsichtlich dieser Anforderungen gibt es gleich mehrere Innovationen bei den neuen Armaturen. Das Servicekammersystem besteht optional aus mehreren Kammern und erlaubt es je nach Anforderung, den Sensor zu reinigen, zu spülen und zu sterilisieren. Als besondere Funktion können Zwischenpositionen angefahren werden, in denen die Dichtungen der Armatur gespült bzw. sterilisiert werden.
Auch beim Bewegen der Armatur ist gewährleistet, dass der Servicekammerraum steril bleibt, da er sich, wie bei einer Spritze, verkleinert. Somit taucht immer nur der Teil des Tauchrohres in den Prozess ein, der auch vorher sterilisiert wurde. Mit all diesen Funktionen ist die Cleanfit eine Armatur mit echter Schleusenfunktion unter sterilen Bedingungen.
Die Armatur wurde unter Einhaltung aller anzuwendenden FDA-Regularien entwickelt, was durch die jeweilige Herstellererklärung dokumentiert ist. Außerdem sind sowohl die Rauigkeit der mediumsberührten Teile als auch die Materialien zertifiziert. Die Armatur ist Atex-zugelassen und lässt sich bedenkenlos in der Ex-Zone einsetzen. Für Lebensmittelapplikationen gibt es die Cleanfit mit EHEDG- und 3A-Zertifikaten.
Vielfältige Applikationen
Prädestiniert ist die Cleanfit-Armatur für alle Prozesse, bei denen eine regelmäßige Kalibra-tion der Sensoren notwendig oder auch während des laufenden Prozesses wünschenswert ist. Der Anwender kann zwischen allen marktüblichen Prozessanschlüssen auswählen. Durch die zwei Eintauchtiefen von 72 mm und 36 mm ist die Cleanfit in Rohrleitungen und zahlreichen Behälterformen einbaubar. Je nach Applikation ist es möglich, zwischen einer manuell oder pneumatisch betriebenen Armatur zu wählen. Die pneumatischen Wechselarmaturen lassen sich in mehreren Stufen automatisieren. Hierbei gilt es zu entscheiden, ob nur die Reinigungs-, Spül- und Sterilisationsfunktionen automatisiert werden oder ob in der Anwendung auch regelmäßig automatisch kalibriert werden soll. Hierfür gibt es von Endress+Hauser die jeweiligen Topclean-, Topcal- und Pharmcal-Systeme.
Die Cleanfit-Wechselarmatur ist als modularer Baukasten aufgesetzt. Dies gestaltet alle Wartungsarbeiten außerordentlich einfach. Die Module sind leicht zu wechseln und die Armatur kann sogar eigenständig für den Betrieb von gel- auf flüssigkeitsgefüllte Sensoren mit Elektrolytnachführung umgebaut werden. Alle O-Ringe sind leicht zugänglich und durch speziell entwickelte Montagehilfen ist eine schnelle Vollwartung der Armatur möglich.
prozesstechnik-online.de/cav0912440
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