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Verfahrenstechnik 11/2016

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Verfahrenstechnik 11/2016

MESSE-SPECIAL I SPS IPC

MESSE-SPECIAL I SPS IPC DRIVES Einsatzvielfalt auf kleinstem Raum Optoelektronische Füllstandmessung in der Pharmaindustrie Der Schalter ist autoklavierbar, besitzt die Schutzart IP69K und eignet sich deshalb auch für Wash-down-Reinigungsprozesse Halle 4A, Stand 411 Michael Kraft, Joachim Zipp Klein, flexibel und kosteneffizient sind die prägenden Eigenschaften der neuen Anlagengeneration in der sterilen Verfahrenstechnik – vor allem in der pharmazeutischen Industrie. Was sich daraus für die einzusetzende Messtechnik ergibt, lässt sich am Beispiel Autoren: Michael Kraft, Customer Support, KSR Kuebler Niveau-Messtechnik AG, Zwingenberg; Joachim Zipp, Global Market Segment Manager Food and Pharma, Wika Alexander Wiegand SE & Co. KG, Klingenberg eines neuen Füll standsschalters verdeutlichen. D ie Massenproduktion von Arzneimitteln verlagert sich in bemerkenswertem Maß in die Schwellenländer. Die Pharmaunternehmen in den westlichen Industrienationen konzentrieren sich im Gegenzug verstärkt auf die Entwicklung qualitativ hochwertiger Individualmedizin bis hin zur Medikation für Einzelpatienten. Demzufolge wandelt sich die Struktur der Produktionsanlagen. Flexible Fertigungslinien, die auch für kleine Chargen ausgelegt sind, bilden die Hardware der Prozesse. Die Stoffe, die in ihnen verarbeitet werden, und die Endprodukte sind sehr wertvoll. Entsprechend zuverlässig muss die Prozesskontrolle sein. Bei der Herstellung von Individualmedizin und vergleichbarer Produkte werden vielfach kleine Volumina von Ausgangsund Wirkstoffen bewegt. Um die Transport- 42 VERFAHRENSTECHNIK 11/2016

und Produktionsbehälter vor Überlauf oder Leerstand zu schützen, bietet sich optoelektronische Messtechnik an, so wie der für die sterile Verfahrenstechnik entwickelte Füllstandsschalter Typ OLS-F1 von Wika. Wie andere Geräte dieser Technologie enthält der optoelektronische Sensor eine Infrarot-LED und einen Lichtempfänger. Das Licht der LED ist in ein Prisma gerichtet, das die Spitze des Sensors bildet. Solange die Spitze nicht in Flüssigkeit eingetaucht ist, wird das Licht innerhalb des Prismas zum Empfänger reflektiert. Sobald Flüssigkeit die Spitze umschließt, wird das Licht gebrochen und erreicht den Empfänger nicht mehr oder nur schwach. Der Empfänger reagiert mit dem Einleiten des Schaltvorgangs. Keine Störeinflüsse Der wesentliche Vorteil der optoelektronischen Methode besteht darin, dass sie unabhängig von Dichte, Viskosität, Druck, Temperatur, Leitfähigkeit und Dielektrizitätskonstanten der Flüssigkeit funktioniert. Magnetfelder und Erschütterungen haben ebenfalls keinen Einfluss auf sie. Der neue OLS-F1 arbeitet darüber hinaus mit einer hohen Genauigkeit von ± 0,5 mm; zum Vergleich: Messgeräte mit Schwinggabeln erreichen lediglich eine Genauigkeit von 2 bis 3 mm. Der Einsatz des Typs OLS-F1 ermöglicht daher eine optimale Volumenausnutzung, vor allem, je kleiner der Durchmesser des Behälters ist. Viele der in Pharmaprozessen verwendeten Behälter sind beweglich. Sie werden in der Regel in einem Autoklaven sterilisiert, Keime und Bakterien dabei unter Sattdampf bei einer Temperatur bis 134 °C und bei einem Druck von 3 bar abgetötet. Halten die eingebauten elektronischen Messgeräte diesem etwa 20 min dauernden Vorgang stand, brauchen sie vorher nicht demontiert werden. Der Behälter bleibt in diesem Fall auch nach dem Sterilisieren geschlossen. Ein Kontaminationsrisiko, hervorgerufen durch die sonst notwendige Re-Installation der Messgeräte, wird somit verhindert. Geht es um autoklavierbare Geräte zur Grenzstanderfassung, gibt es aktuell keine Alternative zur optoelektronischen Lösung. Vibrationssonden mit Schwinggabel oder kapazitive Sensoren scheiden als Möglichkeit aus. Beide Messsysteme würden bei einem Sterilisationsvorgang des kompletten Gerätes unter Sattdampf dem Reinigungsprozess nicht standhalten. Auf dessen Bedingungen ist die Konstruktion des Schalters Typ OLS-F1 zugeschnitten. Sämtliche Bauteile, auch die Leiterplatinen und Lötstellen der Elektronik, sind entsprechend ausgelegt. Zwar gibt es andere autoklav-taugliche Methoden zur Füllstandsmessung – entweder in Form einer optischen Vor-Ort-Anzeige mittels Schauglas oder als quantitative Messung während des Einfüllvorgangs, eventuell in Kombination mit einer Verbrauchsberechnung. Jedoch besteht in beiden Fällen das Risiko einer Unter- oder Überfüllung. Hinzu kommt, dass zwischen der Reaktion auf das manuelle Abschalten und dem tatsächlichen Stoppen des Füllvorgangs Medium aus der Leitung nachfließen kann. Das würde eine zusätzliche Fehlerquelle für das Messergebnis bedeuten. Ein Füllstandsschalter bietet hier zusätzliche Sicherheit und Genauigkeit, weil seine Sensorik das Ab- oder Zuschalten des Füllprozesses rechtzeitig auslöst. Eine personalintensive Vor-Ort-Kontrolle des Füllstands entfällt bei der Lösung ohnehin. Fehlerquellen ausschließen Die Robustheit des OLS-F1 reicht über die Autoklavierbarkeit hinaus. Das Gerät hat die Schutzart IP69K und eignet sich deshalb auch für Wash-down-Reinigungsprozesse. Zudem hat der Schalter eine verschleißarme Konstruktion, weil seine Messmethode ohne bewegliche Teile funktioniert. Bei Messprinzipien mit federelastischen Komponenten hingegen kann es nach einer gewissen Periode zum Ermüdungsbruch dieser Bauteile kommen. Dies stellt außerdem eine Fehlerquelle dar, die der OLS-F1 von vornherein ausschließt. Bei ihren neuen Herstellungsverfahren verfolgt die Pharma-Branche den Small- Scale-Ansatz, in den sich auch die messtechnischen Komponenten einzufügen haben. Mit seinem kompakten Design, wählbaren Schalterlängen und der beliebigen Einbaulage hat Wika den OLS-F1 für Anwendungen auf kleinstem Raum konzipiert. Der Minimalabstand der Glasspitze des Sensors zur gegenüberliegenden Fläche ist mit 10 mm berechnet. Damit kann der Schalter mittels eines Stutzens auch in Rohrleitungen ab 1/2" zum Schutz vor Trockenlaufen eingebaut werden. Mit seinem Leistungsspektrum folgt der Füllstandschalter Typ OLS-F1 der Effizienzund Flexibilitätsstrategie in der Pharmaproduktion. Das autoklavierbare Gerät, das zudem für eine Medientemperatur von – 30 bis + 100 °C ausgelegt ist, kann vielfältig eingesetzt werden und trägt auf diese Weise dazu bei, die Instrumentierung zu standardisieren. So kann die Investition in ein High-End-Gerät letztlich auch eine wirtschaftliche Lösung sein. Fotos: Fotolia, Wika www.wika.de SCHNELL. FLEXIBEL. ZUVERLÄSSIG. MENSCHLICH. Unsere Qualitätsgehäuse schützen Ihre technischen Komponenten; sie bilden die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Sie heben sich ab, denn: in jedem Gehäuse stecken unsere Fachkompetenz und ein hohes Gespür für Ihre Anforderungen. Wann starten wir unsere Zusammenarbeit? Halle 5, Stand 318 www.rose-pw.de VERFAHRENSTECHNIK 11/2016 43 Rose.indd 1 25.10.2016 13:15:33

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