Klappen ermöglichen es, Behälter und Anlagenteile unter Containment-Bedingungen staubfrei zu verbinden. Links: klassische Transferstation mit einem Transferrohr; rechts: direkte Verbindung über eine handbetätigte aktive Transferklappe.

Klappen ermöglichen es, Behälter und Anlagenteile unter Containment-Bedingungen staubfrei zu verbinden. Links: klassische Transferstation mit einem Transferrohr; rechts: direkte Verbindung über eine handbetätigte aktive Transferklappe.

  • Als Bindeglied zwischen Prozessmaschinen und Behältern trifft der Prozessbetreiber bei der Auswahl der Containmentklappe eine wichtige Systementscheidung.
  • Einerseits muss an der Schnittstelle die geforderte Dichtheit (OEB / OEL) erreicht werden, andererseits kommt es auf eine GMP-gerechte Konstruktion und die effiziente Reinigung und Inspektion an.
  • Im Betriebsalltag ist die Toleranz der Doppelklappe gegenüber den beim Andocken auftretenden Kräften sowie Bedienungsfehlern ein wichtiger Aspekt.

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Sie ist die Schnittstelle, ohne die im Containment nichts geht: die Doppelklappe. Bei der Auswahl der Containmentklappe als Bindeglied zwischen Prozessmaschinen und Behältern trifft der Prozessbetreiber eine wichtige Systementscheidung. Aktuelle Kons-truktionen ermöglichen nun sogar, toxische Stoffe mit dem Gefährdungspotenzial der OEB 6 zu handhaben.

Containment  liegt im Trend. In gleichem Maße wie die in der Pharmazie und Feinchemie hergestellten und verarbeiteten Stoffe potenter und damit oft auch toxischer werden, steigen die Arbeitskosten, wenn sich das Anlagenpersonal vor Betreten der Betriebsbereiche aufwendig mit Vollschutzanzügen kleiden muss – von der Bereitschaft, unter diesen Bedingungen arbeiten zu wollen, einmal ganz abgesehen. Anlagen in Containmenttechnik sollten deshalb sicherstellen, dass sich das Betriebspersonal frei in den Arbeitsbereichen bewegen kann und trotzdem vor toxischen Stoffen geschützt ist. So bleiben auch die Produkte vor äußeren Einflüssen und Verschmutzung geschützt. Dazu kommt der Trend hin zu einem staubarmen Betrieb: Belastungen, wie sie in vielen Betrieben noch vor Jahren Usus waren und teilweise durch verkürzte Schichtzeiten abgefedert wurden, werden heute kaum noch akzeptiert.

Beim Klappensystem TKS ist der Klappenteller im Gegensatz zu anderen Konstruktionen einseitig gelagert, was die für die Reinigung und Inspektion notwendige Demontage gegenüber doppelt gelagerten Klappentellern deutlich vereinfacht.

Beim Klappensystem TKS ist der Klappenteller im Gegensatz zu anderen Konstruktionen einseitig gelagert, was die für die Reinigung und Inspektion notwendige Demontage gegenüber doppelt gelagerten Klappentellern deutlich vereinfacht.

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Prozess- und Logistik-Know-how gefordert

In der Pharmafertigung, ebenso wie in Betrieben der Feinchemie werden Produkte meist chargenweise in Batchprozessen hergestellt. Im Gegensatz zu Konti-Anlagen werden bei diesen Prozessen auf dem Weg zum fertigen Produkt eine Vielzahl an Arbeitsschritten abgearbeitet, so dass verschiedene Behälter und Anlagenteile im Fertigungsablauf miteinander verbunden werden müssen – beispielsweise wenn Einsatzstoffe aus Containern in Kessel und Reaktoren eingebracht werden oder wenn Zwischenprodukte beispielsweise aus einem Wirbelschichtprozess hin zur Tablettierung und danach in einen Coater transferiert werden sollen.

„In der Praxis können das durchaus bis zu 20 solcher Stellen sein“, erläutert Bastian Heinecke, Head of Sales & Project Management bei Glatt Systemtechnik in Dresden. Als Experte für die komplette Systemtechnik beobachtet er in Projekten häufig, dass der Fokus der Betreiber und Planer auf den Prozessanlagen liegt, die Bedeutung der Schnittstellen aber unterschätzt wird. „Über die Kleinigkeit, wie man das Produkt aus einer Anlage in einen Container überführt oder von einem Behälter in einen anderen, wird oft erst spät nachgedacht“, so Heinecke. Dabei sind es gerade diese Vorgänge, die für das Anlagenpersonal einerseits ein Gefährdungspotenzial beinhalten, andererseits einen großen Arbeitsaufwand bedeuten können, wenn die Schnittstelle nicht optimal gestaltet ist. „Anwender können sehr viel gewinnen, wenn sie rechtzeitig Prozess- und Logistik-Know-how miteinander verbinden“, ist Heinecke überzeugt.

In Anlagen, in denen Produkte unter Containmentbedingungen verarbeitet werden, hat sich an diesen Schnittstellen die Doppelklappe durchgesetzt. Sie sorgt dafür, dass bei einem Produkttransfer zwischen Behältern, Anlagenteilen oder Prozessanlagen und Behältern kein Produkt nach außen dringen kann. Die Doppelklappen sind aus einem Aktiv- und einem Passivteil aufgebaut. Die Aktivklappe verfügt über die notwendige Antriebstechnik und lässt sich zusätzlich zum Handbetrieb meist auch automatisch öffnen und schließen, sobald das passive Gegenstück sicher angedockt ist. Damit das im Prozess sicher geschieht, ist die Klappe mit entsprechenden Sensoren und Verriegelungsmechanismen ausgestattet. Container und andere Behälter verfügen in der Regel über eine Passivklappe.

Immer häufiger besteht allerdings die Notwendigkeit, kleine Produktmengen von einem Behälter in einen anderen, beispielsweise einen Container, zu transferieren. Bislang werden dazu Transferstationen eingesetzt, bei denen die beiden Behälter über ein Transferrohr verbunden sind, das an beiden Enden mit einer Aktivklappe ausgerüstet ist. Von Nachteil sind dabei allerdings Verluste durch Anhaftungen im Transferrohr, ebenso wie der Handlings- und Reinigungsaufwand.

Bastian Heinecke ist Head of Sales

Bastian Heinecke ist Head of Sales & Project Management bei Glatt Systemtechnik in Dresden„Anwender können sehr viel gewinnen, wenn sie rechtzeitig Prozess- und Logistik-Know-how miteinander verbinden“

Klappe für den effizienten Transfer von Kleinmengen

Um diesen zu vermeiden, hat man bei Glatt eine, handbetätigte aktive Containmentklappe in den Nennweiten 100 und 150 entwickelt, die leicht genug ist, um direkt an Behälter oder Prozessteile angebaut zu werden. Die für das Handling gegenüber klassischen Edelstahlklappen notwendige Gewichtsreduktion wird durch den Einsatz des Kunststoffs PEEK erreicht. Der Werkstoff bietet einerseits eine hohe mechanische Beständigkeit und Steifigkeit und ist dabei auch noch vergleichsweise temperaturbeständig.

Die Konstruktion der Klappe basiert auf demselben System (TKS), das der Hersteller auch für den Anschluss großer Behälter und Prozesskomponenten einsetzt. Der Klappenteller ist bei diesen im Gegensatz zu anderen Konstruktionen einseitig gelagert, was die für die Reinigung und Inspektion notwendige Demontage gegenüber doppelt gelagerten Klappentellern deutlich vereinfacht. „Bedenkt man, dass in einem Batchprozess 20 Schnittstellen und dementsprechend viele Doppelklappen verwendet werden, bedeutet das eine immense Zeitersparnis“, verdeutlicht Heinecke. Dazu kommt, dass die Klappe rundum mit einer einzigen EPDM-Dichtung abdichtet, die sich ebenfalls vergleichsweise einfach inspizieren und auswechseln lässt. Für Aktiv- und Passivteil kommt dabei dieselbe Dichtung zum Einsatz. Für die Demontage der Klappe ist außerdem kein Werkzeug notwendig. Auf der Seite der Aktivklappe wurden Pneumatikleitungen, Steuerventile und Sensoren in die Edelstahlkonstruktion integriert, um GMP-gerechte, leicht abwischbare Flächen zu erreichen.

Die handbetätigte aktive Containment-Klappe ist leicht genug, um direkt an Behälter oder Prozessteile angebaut zu werden. (Bilder: Glatt)

Die handbetätigte aktive Containment-Klappe ist leicht genug, um direkt an Behälter oder Prozessteile angebaut zu werden. (Bilder: Glatt)

Toleranz gegenüber Bedienungsfehlern

Im Betriebsalltag ist die Toleranz gegenüber Bedienungsfehlern ein wichtiger Aspekt. Häufig werden Behälter per Hubwagen, Gabelstapler oder Hubsäule angedockt – hier muss die Klappe entsprechende Kräfte aufnehmen können, ohne dabei beschädigt zu werden. Auch Bedienfehler dürfen nicht zu einer Havarie führen. „Das Aktivsystem der Klappe gleicht Ungenauigkeiten beim Andocken aus, und die Klappe ist robust genug, um auch unsachgemäße Bedienung zu tolerieren“, erläutert Heinecke. Einmal verriegelt, sorgt die Selbsthemmung dafür, dass sich die Klappe im an- und im abgedockten Zustand nicht ungewollt öffnen lässt.

Die Aktivklappe ist außerdem mit einer Vorrichtung zum Absaugen von Stäuben vorgesehen – ein Aspekt, der von Betreiber zu Betreiber unterschiedlich genutzt wird: „Die Praxis zeigt, dass Doppelklappen häufig nach An- und Abdockvorgängen entweder abgesaugt oder abgewischt werden“, erklärt Heinecke, „hier verfolgt jeder Anwender seine eigene Philosophie.“ Gegen das Absaugen spricht, dass hier zusätzliche Bauteile kontaminiert werden, die anschließend gewaschen werden müssen – von den Leitungen bis hin zu Feinfiltern. Der Hersteller bietet zwar beide Möglichkeiten, empfiehlt aber den Betrieb ohne Absaugung. „Wichtig ist, dass wir auch ohne Absaugung dieselben Partikelkonzentrationen in der Umgebungsluft erreichen wie mit Absaugung“, präzisiert Heinecke.

Wie gut das Containment ist, ließ der Anbieter im Ende 2014 von dem Schweizer Untersuchungsinstitut Praevena testen. Dieses zertifizierte den Klappen bei automatischem Betrieb das Erreichen von OEB 6 – der derzeit höchsten Containment-Klasse.

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