Abwärme klug genutzt

Ölfreie Druckluft für die Pharmaproduktion

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14.04.2014 Neben den bekannten Markenherstellern gibt es in der pharmazeutischen Industrie hoch qualifizierte Lohnunternehmen, die für verschiedene Auftraggeber tätig sind und Arzneimittel nach deren Vorgaben herstellen. Viele dieser Unternehmen konzentrieren sich dabei auf bestimmte Darreichungsformen, zum Beispiel auf Tropfen und Säfte oder auf Aerosole.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Pharma Wernigerode nutzt für die Erzeugung ölfreier Druckluft die Pureair-Technologie und erfüllt auf diese Weise die Anforderungen von GMP und Pharmacopée Européenne. 
  • Der Wirkungsgrad der Pureair-Verdichter ist dank der nahezu isothermen Verdichtung sehr hoch, der Energie-verbrauch entsprechend gering. 
  • Die beiden drehzahlgeregelten Verdichter mit einer Antriebsleistung von jeweils 37 kW sind mit einer ausgeklügelten Abwärmenutzung ausgerüstet. Damit wird die Effizienz der Druckluftstation deutlich gesteigert. Pluspunkt: Effizienzgewinn durch Nutzung der Kompressorabwärme zur Beheizung der Bereitstellungshalle.

Pharma Wernigerode ist als Auftragshersteller besonders flexibel, weil sie sämtliche Darreichungsformen wie Tabletten und Kapseln, Cremes und Gele sowie Tropfen und Säfte anbietet. Entsprechend gefragt sind die Leistungen des Unternehmens, das auf eine mehr als hundertjährige Tradition zurückblicken kann und seit 2006 zur Aristo-Gruppe gehört.

Die Mengen, die Pharma Wernigerode von einzelnen Medikamenten produziert, sind ebenso variabel wie deren Aggregatzustand, und zum Portfolio gehören auch anspruchsvolle Produkte, deren Herstellung ein hohes Maß an Know-how erfordert. Die Produktionsanlagen sind daher auf Flexibilität ausgelegt. Bei vielen Prozessschritten – vor allem in der Verpackung – wird Druckluft benötigt, und es ist selbstverständlich, dass Pharma Wernigerode den Grundsätzen der „Good Manufacturing Practice“ (GMP) folgt und bei der Definition der Druckluftqualität die Richtlinien der Pharmacopée Européenne beachtet. Sie fordert einen Restölgehalt von maximal 0,1 mg/ m3.

Ölfreie Druckluft – wirtschaftlich erzeugt
Diese Anforderungen lassen sich am besten erfüllen, wenn man direkt ölfreie Druckluft erzeugt statt sie umständlich zu „erfiltern“. Deshalb haben die Verantwortlichen bei Pharma Wernigerode vor rund einem Jahr einen ölfreien Schraubenkompressor vom Typ DH 37 mit Pureair-Technologie angeschafft.

Diese Kompressoren nutzen nicht das altbekannte Schraubenverdichterprinzip, bei dem zwei parallel angeordnete Schraubenpaare die Umgebungsluft komprimieren. Stattdessen wird die Druckluft von einer Schraube aus Bronzelegierung und einem Paar Schieberrotoren aus kohlefaserverstärktem Kunststoff erzeugt. Die Schieberrotoren sind im 90-Grad-Winkel zum Hauptrotor angeordnet. Die Luft wird in zwei Kammern ober- und unterhalb des Hauptrotors komprimiert. Bei einer Drehzahl von nur 2.960 min-1 wird ein Volumenstrom erreicht, für den herkömmliche Schraubensysteme bis zu 20.000 min-1 benötigen. Das ausgeglichene Pulsationsniveau führt zu geringen Schwingungs- und Schallwerten, und im Vergleich zum traditionellen Schraubenkompressor kann man auf eine aufwendige Getriebetechnik verzichten. Für die nötige Schmierung, Abdichtung und Kühlung des Verdichterblocks sorgt Wasser, das in das Kompressionselement eingespritzt wird.

Bei Pharma Wernigerode kommt die drehzahlgeregelte Ausführung des DH 37 zum Einsatz, weil der Druckluftbedarf stark schwankt. Matthias Künne, stellvertretender Leiter Technik: „Wir haben viele kleinere Verbraucher und einige größere, wie beispielsweise die Blisterlinien, bei denen die Druckluft unmittelbar mit der Verpackung in Berührung kommt. In Summe ergibt sich ein heterogenes Verbrauchsprofil. Mit der Frequenzregelung können wir immer bedarfsgerecht und fast ohne Leerlaufverluste die aktuell benötigten Druckluftmengen bereitstellen.“

Nur wenige Monate nach der Anschaffung des DH 37 wurde die Produktion von Pharma Wernigerode erweitert, und der Druckluftbedarf erhöhte sich. Deshalb orderten die Verantwortlichen eine weitere, ebenfalls drehzahlgeregelte Maschine desselben Typs, die schon wie die erste Anlage von Druckluft Krenge in Osterwieck/Harz geliefert wurde. Krenge hat auch die Installation geplant. Den Rohrleitungbau hat Pharma Wernigerode selbst durchgeführt. Beim Lüftungsbau stammt die Planung aus der Hand des Betreibers, die Ausführung übernahm ein lokaler Handwerksbetrieb.

Im Normalfall läuft jetzt jeweils ein Kompressor. Nur bei absolutem Spitzenbedarf schaltet sich der zweite zu. Eine Grundlastwechselschaltung sorgt für gleichmäßige Einschaltzeiten beider Verdichter. Für die Druckluftaufbereitung wurde ein Adsorptionstrockner mit Vor- und Nachfilter installiert, vor den Verbrauchern sorgen Sterilfiter für die Bereitstellung ölfreier, reiner, trockener und steriler Druckluft.

Hohe Effizienz nochmals verbessert
Regelmäßige Messungen durch das IUTA-Institut in Duisburg belegen, dass die Qualität der erzeugten Druckluft den hohen Anforderungen der Pharmaindustrie entspricht. Andreas Erdmenger, Leiter Technik bei Pharma Wernigerode: „Das IUTA untersucht Druckluftproben auf den Gehalt an Feuchtigkeit, Partikeln und Öl in Form von Aerosolen und Dämpfen. Auf dieser Weise können wir einen Schadstoffeintrag über die Druckluft ausschließen und dies auch dokumentieren.“

Der Wirkungsgrad der Pureair-Verdichter ist dank der nahezu isothermen Verdichtung sehr hoch, der Energieverbrauch entsprechend gering. Dazu tragen auch die guten Kühleigenschaften des Wassers bei. Sie ermöglichen den Kompressorbetrieb mit vergleichsweise niedrigen Verdichtungstemperaturen.

Die Effizienz der Druckluftstation wird nochmals erhöht durch die ausgeklügelte Abwärmenutzung, die Pharma Wernigerode in Eigenregie geplant hat. Andreas Erdmenger: „Wir sammeln die Abwärme der Verdichter und nutzen sie zum Beheizen von zwei Räumen.“ Neben dem Verdichterraum selbst wird auch die sogenannte Bereitstellungshalle mit Warmluft versorgt. In dieser Halle werden die aus dem Lager kommenden Flaschen und Ampullen vorschriftsmäßig temperiert, bevor sie der Abfüllung zugeführt werden.

Ausgeklügelte Abwärmenutzung
Das „Gehirn“ der selbst entwickelten Abwärmenutzung ist eine speicherprogrammierbare Steuerung, die von Frank Siebert, dem Automatisierungs-Fachmann im Technik-Team programmiert wurde: „Wir können den Luftstrom je nach Bedarf teilen oder auch priorisieren: Wenn zum Beispiel in der Halle 20 °C erreicht sind, schaltet die Steuerung um, und der Verdichterraum wird beheizt.“ Temperaturfühler in den Luftkanälen und in den Räumen liefern die Bezugsgrößen für die Regelung. In den zentralen Abluftkanal wurde ein drehzahlgeregelter Ventilator integriert, der die Warmluft bei Bedarf in Richtung Bereitstellungshalle transportiert.

Die gesamte Abluftsteuerung lässt sich komfortabel über ein Touch Panel bedienen. Das System kommuniziert mit den Kompressoren und passt die Stellung der Klappen an deren Betriebszustand sowie an den jeweiligen Wärmebedarf an. Darüber hinaus wertet die Abluftsteuerung auch die Fehlermeldungen der Kompressoren aus und synchronisiert die zeitgesteuerten Funktionen.

Beim Programmieren der Steuerung hat Frank Siebert auch individuelle und intelligente Funktionen verwirklicht. Dazu ein Beispiel: „Beim Anlaufen der Kompressoren nach einem Wochenende ist die Luft im Kanal kühl. Wir blasen deshalb erst einmal die Abluft nach außen ab und leiten sie erst dann in die Räume, wenn sie erwärmt ist.“

Fazit: Ein sicheres und effizientes Konzept
Rund ein halbes Jahr nach der Installation des zweiten Pureair-Kompressors und der Abwärmenutzung können die Verantwortlichen bei Pharma Wernigerode ein rundum positives Fazit ziehen. Andreas Erdmenger: „Die Druckluft – das ist das Wichtigste – erfüllt höchste Qualitätsanforderungen. Die Station arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit und, nicht zuletzt dank der Technologie im Verdichterblock, mit großer Energieeffizienz. Durch die selbst entwickelte Abwärmenutzung erzielen wir einen zusätzlichen Effizienzgewinn und sparen auch Energie für das Beheizen der Bereitstellungshalle.“

 

Hier erfahren Sie mehr über ölfreie Druckluft

Heftausgabe: Mai 2014

Über den Autor

Werner Struck, Regionaler Vertriebsleiter, Compair
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