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Verfahrenstechnik 7/2022

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Verfahrenstechnik 7/2022

SPECIAL ACHEMA

SPECIAL ACHEMA PHARMAKONFORME DOSIERANLAGE DOSIEREN IM PPM-BEREICH 01 Die Gather Industrie GmbH hat für einen Kunden aus dem Pharmabereich eine Dosieranlage für eine hochpräzise Regelung zweier Förderströme entwickelt. Kern des Anlagenkonzeptes sind zwei magnetgekuppelte CIP-fähige Zahnradpumpen, die den geforderten Förderstrombereich von 5 ml/min bis 60 l/min zweier nicht-schmierender Medien abdecken. Die Aufgabenstellung aus dem Bereich der pharmazeutischen Chemie war anspruchsvoll: „Wir suchen eine hochpräzise Verhältnisregelung über einen weiten Stellbereich für eine Nährlösung in eine wässrige Lösung.“ Die zu verwendenden Pumpen sollten dazu pharmakonform, pulsationsfrei, reinigungsfähig, magnetgekuppelt und hermetisch geschlossen sein. Aufgrund dieser Eigenschaften sowie den guten Betriebserfahrungen kamen für den Auftraggeber nur Zahnradpumpen für den geforderten Einsatzfall in Betracht. Zusammen mit dem Anlagenbetreiber spezifizierte Gather als Entwicklungs- und Technologiepartner die Systemanforderungen und lieferte eine kundenspezifische Dosieranlage. Die Herausforderung bei dieser Applikation lag darin, zwei niedrig viskose und nicht-schmierende Flüssigkeiten bei Differenzdrücken bis 10 bar im Bereich von 100 bis 3.000 ppm hochge- nau in eine Versorgungsleitung zu dosieren. Dabei sollte die Dosierung eine Messgenauigkeit von ± 0,4 % aufweisen. Die Anlage musste robust für einen Dauerbetrieb ausgelegt sowie ohne Demontage der produktberührten Bereiche gereinigt werden können. Somit wurde die Konstruktion totraumfrei gestaltet und alle Komponenten mit pharmakonformen Triclamp-Anschlüssen ausgeführt. Als Controller für diese anspruchsvolle Regelungsaufgabe kam eine Industrie-SPS mit der von Gather selbst entwickelten universalen Mess-, Steuer- und Regelungssoftware zum Einsatz. WEITER FÖRDERSTROMBEREICH Die neuentwickelte Baureihe 3 mit einem maximalen Förderstrom von 67 l/min sowie die bewährte Baureihe 1 der Prozessund Dosierpumpe waren hinsichtlich der Betriebsparameter prä- 36 VERFAHRENSTECHNIK 2022/07 www.verfahrenstechnik.de

SPECIAL ACHEMA 01 Kundenspezifische pharmakonforme Dosieranlage 02 Baureihe 3 ermöglicht Förderströme bis 70 l/min 03 Dosierbox 5000: Benutzerinterface des Dosiermoduls 04 Kennlinien der eingesetzten Pumpen – Baureihe 1 und Baureihe 3 destiniert für diese Aufgabe. In dieser Kombination wurde mit drehzahlvariablen Antrieben diese Kleinstmengendosierung mit einer Verhältnisregelung von maximal 1:30 realisiert. Die Baureihe 3 wurde als pulsationsfreie Druckerhöhungspumpe in die Versorgungsleitung des Prozessstrangs integriert. Die Zudosierung der Nährlösung übernimmt innerhalb dieser Konfiguration die speziell auf diese Anforderung ausgelegte Baureihe 1 mit einem minimalen Förderstrom von 5 ml/min. Die Nutzung der größten sowie der kleinsten verfügbaren Gather-Zahnradpumpe macht diese diffizile Anwendung erst möglich. Gerade im Bereich der pharmazeutischen Chemie eignen sich diese robusten Zahnradpumpen aufgrund ihres hermetischen Aufbaus mit mediengeschmierten Gleitlagern besonders gut. Die hier eingesetzten Pumpen sind CIP- (cleaning in place) und SIP- (sterilization in place) -reinigungsfähig sowie mit allen in der Industrie gängigen Anschlüssen lieferbar. Die Pumpenwerkstoffe der Gehäuse, der Zahnräder sowie der Gleitlager wurden medienspezifisch für die zu fördernden Flüssigkeiten ausgelegt. Im Speziellen kommen Pharma- und FDA-konforme Werkstoffkombinationen zum Einsatz, die eigens für den Betrieb niedrig viskoser und nicht-schmierender Flüssigkeiten entwickelt wurden. Diese Werkstoffkombinationen weisen sehr gute tribologische Eigenschaften auf und bieten bei eventuell auftretender Mangelschmierung auch gewisse Notlaufeigenschaften. Die Summe dieser Merkmale macht diese Zahnradpumpe zur passenden Pumpe für anspruchsvolle Dosieraufgaben im Pharmabereich. Das Gesamtsystem wurde in Absprache mit dem Kunden strangweise mit Coriolis-Massedurchflussmesser sowie Druckmesstechnik ausgestattet. HOCHPRÄZISE VERHÄLTNISREGELEGUNG Die Regelung der Dosieranlage übernimmt die Gather Dosierbox 5000. Dieser Universalcontroller für Regelkreise aller Art ermöglicht ein exaktes Fördern, Dosieren oder Abfüllen per Knopfdruck. Bei dem hier dargestellten Einsatzfall agiert das Kombisystem als Führungsregler (Master) mit nachgeschaltetem Folgeregler (Slave). Über das intuitiv zu bedienende Benutzerinterface können alle für den Betrieb relevanten Einstellungen und Änderungen durch den Kunden ausgeführt werden. Für die Anwendung sind keine Programmierkenntnisse erforderlich und die Parametrierung der Systemschnittstellen kann über entsprechende Dialoge vorgenommen werden. Das System verfügt über eine benutzerfreundliche, einfache und schnelle automatische Ermittlungsfunktionalität der Regler-Parameter (PID – Autotuning). Die Dosierbox 5000 kann sowohl autark betrieben als auch als untergeordnete Regelung über eine Leitwarte angesteuert werden. Weiterhin können Volumenströme, Drehzahlen und Drücke auf Über- bzw. Unterschreitung überwacht werden. Die jeweiligen Überwachungsfunktionalitäten können als zusätzliche Sicherheits- bzw. Abschaltfunktion über eine entsprechende Parametrierung genutzt werden. Die gesamte Software ist in fehlersicherer Programmierung in Verbindung mit der dazu notwendigen Hardware für Atex-Anwendungen verfügbar. 03 02 04 www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2022/07 37