Sicherer Umgang mit hochwirksamen Substanzen

Probenahme im Containment-Umfeld

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In Zusammenarbeit mit Kunden und Anlagenplanern legen die Ingenieure von Rembe Kersting Probenahmestellen für den Dauereinsatz im Containment-Umfeld aus und können auch spezifische Testverfahren für die jeweiligen toxischen Substanzen empfehlen. Für die Herstellererklärung nach OEL dienen TA-Luft-Zulassungen als Basis.

Die Entwicklung hochwirksamer Medikamente bedingt, dass bei der Herstellung dieser Präparate mit immer gefährlicheren Stoffen umgegangen wird. Für die Eingrenzung der Ausbreitung von toxischen Stoffen hat sich in den letzten Jahren der Begriff Containment etabliert. Er umfasst nicht nur den Schutz des Mitarbeiters während der Produktion sondern alle Methoden und Maßnahmen, mit denen verhindert wird, dass sich toxische Stoffe, bzw. aktive Substanzen ausbreiten.

Am besten wäre es natürlich, wenn weder Personal, noch Umwelt mit toxischen Stoffen in Berührung kämen. Da das kaum möglich ist, muss definiert werden, wie hoch die maximale Dosis eines Stoffes ist, die aus einem System, während einer bestimmten Zeit austreten darf. Das Occupational Exposure Limit (OEL, gemessen in µg/m3) beschreibt, wie hoch die toxische Belastung eines Mitarbeiters sein darf, ohne dass eine negative Wirkung auf seine Gesundheit auftritt. In der Regel wird ein Arbeitstag von 8 h zugrunde gelegt. Die ADE (Acceptional Daily Exposure, gemessen in µg/Tag) gibt die Menge eines Stoffes an, die ein Mitarbeiter innerhalb einer bestimmten Zeit aufnehmen kann, ohne dass es zu negativen Auswirkungen auf seine Gesundheit kommt. Man geht davon aus, dass ein Arbeiter während einer achtstündigen Arbeitszeit rund 10 m3 Luft einatmet. Vereinfacht entspricht das OEL dann der ADE bezogen auf dieses Einatmungsvolumen von 10 m3. Eine erweiterte Berechnungsvorschrift für das OEL umfasst zusätzlich spezifische Daten wie das Körpergewicht und das genaue Atemvolumen des Mitarbeiters sowie mehrere Sicherheitsfaktoren.

Für eine kurzzeitige Belastung gilt das Short-Term Exposure Limit (STEL, maximale Belastung während 15 bis 30 Minuten). Es darf um den Faktor 3 bis 8 höher sein als das OEL.

Das OEB (Occupational Exposure Band, Bild 1) ist eine herstellerspezifische Klassifizierung von Materialien nach Ihrer Gefährlichkeit. So können die einzelnen Materialien unterschiedlichen Klassen zum Beispiel von gering gefährlich bis zu extrem gefährlich zugeordnet werden. Die OEB-Klassifikation ermöglicht es, einen direkten Zusammenhang mit dem OEL-Wert herzustellen. Über die Berechnungsvorschrift des OEL lässt sich dann wiederum ein direkter Bezug vom ADE-Wert eines Stoffes zum OEB-Band herstellen.

Ein Hersteller von pharmazeutischen oder chemischen Produkten, der unterschiedliche Materialien im Containment-Bereich verarbeitet, muss passend zu den einzelnen OEB-Bändern Sicherheitsmaßnahmen entwickeln, um das Bedienpersonal geeignet zu schützen. Mit diesen gewährleistet er, dass das Maß der toxischen Substanz, mit dem der Anwender in Berührung kommt, nicht das stoffspezifische ADE-Level übersteigt.

Diese Zusammenhänge ermöglichen es, die geeigneten Schutzmaßnahmen vorzusehen, wenn für einen neuen Stoff der ADE- oder OEL-Wert bekannt ist. Es muss jedoch berücksichtigt werden, dass die OEB-Klassifizierung herstellerspezifisch und damit nicht vergleichbar ist.

Primäres und sekundäres Containment

Allgemein unterscheidet man zwischen primären und sekundären Containment-Maßnahmen. Das primäre Containment umfasst Maßnahmen, die ergriffen werden, um ein Ausdringen von toxischen Stoffen aus der Anlage zu unterbinden. Dies kann zum Beispiel durch Einhausungen von Anlagen oder mithilfe von Absaugeinrichtungen erreicht werden. Sekundäres Containment beschreibt Maßnahmen, die verhindern sollen, dass ausgetretenes Material sich weiter ausbreitet. Schutzmaßnahmen sind Schleusensysteme und Druckstufen zwischen Produktionsräumen und Gängen oder Klebematten, mit denen ein Weitertragen von Material mit den Schuhen verhindert wird. Oft müssen jedoch Proben oder Komponenten aus dem Containment-Bereich herausgeschleust werden. Hier sind Experten gefragt.

Sichere Probenahme

Eine Probenahme aus dem Containment-Bereich, zum Beispiel zu Qualitätszwecken, stellt den Anwender vor große Herausforderungen. Einerseits muss das System aufgrund der enthaltenen toxischen Stoffe stets geschlossen bleiben, anderseits muss es zur Probenentnahme geöffnet werden. Dies ist aktuell nur unter hohen Sicherheitsvorkehrungen und Schutzkleidung möglich.

Die Schüttgut-Experten von Rembe Kersting haben sich auf den Bereich der Probenahme von toxischen Pulvern und Schüttgütern spezialisiert. Sie setzen in solchen Containment-Anwendungen automatisierte Inline-Tassenprobenehmer und Schneckenprobenehmer ein. Um die Verschleppungskontamination zu vermeiden, nutzen sie sterile Einweg-Probenehmer, sogenannte Disposables. Auf der Powtech 2017 stellt Rembe Kersting einen Containment-Probenehmer mit OEB-Level vor. Dieser ist für Anwendungen mit einem Prozessdruck von 0,1 bar absolut bis zu 10 bar relativ spezifiziert. Die automatisierten Inline-Probenehmer sorgen für höchste Sicherheit und Komfort.

Das Probenahmesystem besteht aus einem Tassenprobenehmer, der mittels Anschweißflansch direkt an dem Prozess adaptiert wird. Durch entsprechende Dichtungen wird verhindert, dass Material zwischen Flansch und Probenehmer entweichen kann. Am Auslass des Probenehmers ist ein Probensammelraum angeschlossen. Anschließend werden die Proben in einem Endlossammelsystem aufgefangen. Die einzelnen Bereiche sind durch mit Druckluft betriebene Quetschventile voneinander abgetrennt. Eine Kombination aus Filter und Messsystem ermöglicht eine Probenahme aus Prozessen, die vom Umgebungsdruck abweichen.

Bild 3 zeigt die einzelnen Bauteile des Probenahmesystems. Dabei sind 1 die Probentasse, 2, 4 und 8 die Quetschventile, 3 der Probensammelraum, 5 das Filtersystem, 6 ein Druckmessumformer, 7 der Druckluftspeicher und 9 ein Endlos-Probensammelsystem. Der Probenahmezyklus besteht aus folgenden Schritten:

  • Die Tasse des Probenehmers (1) fährt in das Fallrohr hinein und nimmt Material auf. Beim anschließenden Zurückfahren fährt die Tasse an einem Drahtbügel innerhalb des Probenehmers entlang und wird dadurch automatisch gedreht bzw. abgekippt (Bild 2). Diese Vorgehensweise reduziert die Komplexität des Antriebes, da dieser ausschließlich eine lineare Bewegung in Axialrichtung durchführt.
  • Währen die Tasse zurückfährt, wird das Quetschventil (2) geöffnet. Die Probe fällt in den Sammelraum (3). Die anderen Ventile bleiben währenddessen geschlossen.
  • Anschließend wird das Quetschventil (2) wieder geschlossen. Über ein weiteres Ventil (4) und den Filter (5) wird der Druck im Sammelraum an den Umgebungsdruck angepasst. Das Filtersystem ist auf die Toxizität des beprobten Stoffes ausgelegt. Damit wird verhindert, dass Partikel in die Umgebung austreten können bzw. bei Unterdruck in der Zwischenkammer Partikel aus der Umgebung die Probe verunreinigen. Mit dem Druckmessumformer wird der Druckausgleich überwacht. Der Druckluftspeicher (7) gewährleistet die Funktion der Ventile auch bei Ausfall der Druckluftversorgung.
  • Nach erfolgtem Druckausgleich wird das Ventil (8) geöffnet. Die Probe fällt dann in einen Endlos-Sammelschlauch. Dieser ist auf die Aufnahme mehrerer Proben ausgelegt. Die einzelnen Abschnitte können mithilfe von Klammern oder durch Verschweißen voneinander getrennt werden.

Der Probenehmer ist für ein Probenvolumen bis zu 150 ml pro Zyklus ausgelegt. In der Hochtemperaturausführung ist er bis zu einer Temperatur von 125 °C und einem Druck von 10 bar einsetzbar. Als Schneckenprobenehmer sind Varianten bis 300 °C lieferbar, um auch unter extremen Temperaturen repräsentative Proben zu entnehmen.

Halle 3, Stand 246

www.prozesstechnik-online.de
Suchwort: php0417rembekersting

Bild 1: Containment-Pyramide nach Richard Denk (Gründer der ISPE-Expertengruppe Containment)

Jonathan Blum

Inside Sales,
Rembe Kersting



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