Das Totraumvolumen eliminieren

Multiportventile sichern hygienische Produktion

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06.04.2010 Hygienische Prozesse stellen hohe Ansprüche an die Reinigbarkeit und an den Betrieb der Anlagen. Aufgrund ihrer hohen Funktionalität auf kleinstem Raum sorgen Multiportventile für eine kompakte Prozessgestaltung, vereinfachen die Reinigung und führen somit zu mehr Prozesssicherheit.  

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Robolux-Ventile – Daten und Fakten:
  • wahlweise pneumatisch oder handgesteuert;
  • Nennweiten von DIN DN08 bis ISO DN 50;
  • drei Antriebs- und Membrangrößen: RV50 / RV70 / RV110;
  • Betriebsdrücke 0 bis 10 bar;
  • Gehäusematerialien: 1.4435 Edelstahl (316L), Hastelloy, Titan, PVDF oder PP;
  • Membran: EPDM, Teflon PFA/EPDM, FKM, Silikon, Technoflon PFR91.

Besonders hoch sind die Anforderungen an Reinigbarkeit in sterilen Prozessen, bei Filtration, Chromatographie und Ansatz. Auch das Mischen verschiedener Substanzen bei der Herstellung von Nährlösungen oder die Fermentation erfordern absolute Sterilität. Effekte, wie beispielsweise Korrosion in Leitungssystemen sowie Ventilknoten- und Behältersystemen diverser Pharma- und Biotech-Anlagen, können mit Hilfe von Multiportventilen und komplexen multiportbasierten Knotensystemen vermieden werden.

Multiportventile wie zum Beispiel die Robolux-Ventillösungen wurden eigens für diese hochreinen Installationen entwickelt. Die neue Ventilgeneration vereint zwei unabhängige Prozess-Schaltfunktionen in einem Gehäuse mit einer Membran und konzentriert damit hohe Funktionalität auf kleinstem Raum. Dank seines kompakten Designs benötigt das Multiportventil rund 40 % weniger Platz als herkömmliche Ventilknoten, die auf Einsteg-Membranventilen basieren. Da in den Ventilen weniger Material verbaut wird, können sie schneller auf die Sterilisationstemperatur gebracht werden, bei der Mikroorganismen abgetötet werden. Ein geringes Innenraumvolumen und fehlende Toträume erleichtern zusätzlich die effiziente Reinigung und erhöhen ebenfalls die Prozesseffektivität. Es reduziert die insgesamt benötige Anzahl an Ventilen, T-Stücken und Schweißverbindungen. Damit verringern sich Platzbedarf und Installationsaufwand – die Anlagen werden kompakter, einfacher und kostengünstiger. Wartungskosten und Stillstandszeiten werden minimiert.

Brauchen weniger Platz

Auch bei Prozessen mit großen Produktmengen und entsprechenden Leitungsdurchmessern sind die Multiportventile mit Nennweiten bis zu 50?mm gut geeignet. In Anlagen mit entsprechend groß dimensionierten Behälter- und Rohrleitungssystemen wird viel Raum benötigt. Mit Hilfe der Multiportventiltechnik lässt sich ein solcher Prozess effizienter und Platz sparender konzipieren. Denn ein Multiportventil ersetzt zwei herkömmliche Ventile inklusive T-Verbindung. Reinigbarkeit und Prozesssicherheit verbessern sich deutlich gegenüber Prozessen, die mit herkömmlicher Ventiltechnik arbeiten.

Bei der Konzeption der fluidischen Umsetzung der Verfahren und Prozesse unterstützt der Hersteller seine Kunden. Fachleute für hygienische Prozesse konzipieren die an den Knotenpunkten des Prozesses erforderlichen Ventile oder Ventilblöcke individuell nach den Anforderungen des jeweiligen Anwenders. Dabei können auf einem Block bis zu fünf Robolux-Ventile gleichzeitig sitzen. Bei der Konstruktion werden Faktoren wie Strömungsrichtungen und Strömungswege der zu behandelnden Medien, Selbstentleerung und Gefällestrecken, geometrische Vorgaben bezüglich maximaler Abmessungen und Position der Anschlüsse berücksichtigt. Gemeinsam mit dem Anwender wird überlegt, wie der Prozess optimal umgesetzt werden kann; schließlich werden die Ventilknoten so konstruiert, dass sie perfekt in den Prozess passen.

Weniger Aufwand für die Reinigung

Dabei kann es schon einmal vorkommen, dass einzelne Ventilknoten verändert werden müssen, um optimale fluidische Eigenschaften zu generieren. Dabei wird eine 3D-Modellierung der Anlage unterstützt, indem bei Bedarf für die Ventilblöcke 3D-Modelle geliefert werden. Natürlich eignen sich bei weniger komplexen Prozessen auch Standardventile aus dem Katalog. Das ist in der Regel jedoch nur suboptimal, denn durch eine anwendungsspezifische Anpassung kann der Prozess immer noch optimiert werden. Zu diesem Zweck muss man nicht unbedingt den gesamten Produktionsprozess im Detail kennen. Die einzelnen Bestandteile der Ventilknoten und ihre Funktionen reichen aus.“

Maßgeblich bestimmt wird die Reinigbarkeit eines Leitungssystems durch Tot?raumvolumina und die Anwendung der xD-Regel. Aktuell begnügt sich die Branche mit der 3D-Regel. Ihr konsequentes Einhalten sichert eine für viele Prozesse ausreichende Spülleistung. Denn nur wenn die Länge der Stichleitungen den dreifachen Durchmesser der Hauptleitung unterschreitet, werden sie komplett mit gespült und gereinigt.

Mit herkömmlichen Ventilen lässt sich die 3D-Regel meist nicht konsequent umsetzen. Ziel eines jeden Anlagenbetreibers und Planers ist es, diese Regel deutlich zu „unterbieten“. Optimal wäre ein Erreichen der 1D-Regel. Robolux-Ventile ermöglichen dies. Das Innenraumvolumen der Ventile beziehungsweise Ventilknoten ist deutlich geringer als bei herkömmlichen Ventillösungen, und es gibt kein Totraumvolumen in den Ventilen. Wenn beispielsweise vier ½-Standardmembranventile zu einem Ventilkreuz verschweißt werden, liegt man bei einer herkömmlichen Lösung bei einem Gesamtinnenraumvolumen zwischen den 4 Ventilstegen von 90?ml. Die Konstruktion eines Ventilblocks reduziert das Innenraumvolumen schon auf 50?ml, und wenn der Block durch ein Robolux-Ventil ersetzt wird, liegt das Gesamtinnenraumvolumen bei nur noch 22?ml. Der Einsatz von derartigen Ventilen minimiert also nicht nur den erforderlichen Anlagenplatz, sondern auch den Bedarf an Spülmittel und Spülzeit – bei deutlich verbesserter Reinigbarkeit. Neue Gebrauchseigenschaften wie beispielsweise die Stichleitungs- und Kontaminationsfreiheit am Behälterboden gewährleisten Robolux-Bodenablassventile – je nach Einsatz als Verteil-, Probennahme- oder CIP/SIP-Ventil konfiguriert.

Die Reinigbarkeit der Leitungs- und Ventilknotenbereiche ist noch aus einem anderen Grund äußerst wichtig: Sind sie schlecht durchströmt, kann Korrosion auftreten. Korrosion stellt in Produktionsanlagen ein ernstes Problem dar. Die Reinigung oder der Austausch der korrodierten Anlagenteile ist mit hohen Kosten und enormen Anlagenausfallzeiten verbunden. Durch den Einsatz von Robolux-Ventilknoten kann dem Effekt der Korrosion wirksam begegnet werden. Der Hersteller gewährleistet, dass alle Ventilknotenbereiche gut durchspült werden. Dies wird mit Hilfe eines Riboflavin- oder Uranin-Tests auf dem hauseigenen Prüfstand nachgewiesen. Dort können auch die geforderten Betriebsbedingungen simuliert werden.

Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit erhöht

Um eine zuverlässige Prozesssicherheit zu gewährleisten, werden an die Ventilknoten hohe Anforderungen gestellt: Mittels „double block and bleed function“ müssen sie zum Beispiel sicherstellen, dass Dampf zur Sterilisation der Parallelleitung nicht ins Produkt gelangen kann und umgekehrt. Robolux-Ventile realisieren dies über zwei Stege und eine Entlastung. Gleichzeitig ermöglichen Multiportventilknoten ein effektives Umsetzen vieler komplexer Applikationen. So ist durch den Einsatz eines Robolux-DFP-Ventilknoten echter Parallelbetrieb möglich. Das erhöht die Gesamtverfügbarkeit der Anlage und spart Produktionszeit. Und auch im Prozess der Fermentation bilden Multiportventile eine sichere Sterilsperre. Ein Robolux-Ventil mit zwei Antrieben übernimmt hier die Funktion der Dampfsperre und ersetzt damit vier Standardventile mit jeweils einem Antrieb und die entsprechenden Verbindungsstücken.

Hygienische Prozesse stellen hohe Ansprüche an die Reinigbarkeit und an den Betrieb der Anlagen. Aufgrund ihrer hohen Funktionalität auf kleinstem Raum sorgen Multiportventile für eine kompakte Prozessgestaltung, vereinfachen die Reinigung und führen somit zu mehr Prozesssicherheit.

Powtech 2010 Halle 1 – 107

infoDIRECT 1003PF602

Heftausgabe: April 2010
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Bürkert
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