Moderne Ventiltechnik unterstützt die Hygiene beim Befüllen und Entleeren von Schläuchen und Rohrleitungen. (Bild: Ruland)

Moderne Ventiltechnik unterstützt die Hygiene beim Befüllen und Entleeren von Schläuchen und Rohrleitungen. (Bild: Ruland)

  • Kosmetika wie Shampoo und Haarwasser erfordern besondere Maßnahmen bei der Lagerung, da sie stark schäumen oder Alkohol enthalten können. Gleichzeitig gelten hohe Hygieneanforderungen.
  • Bei der Modernisierung eines Tanklagers, das diese Kriterien erfüllt, kam es dem Auftraggeber auf ein individuelles Konzept an, das sich auch auf andere Standorte übertragen lässt.
  • Der Engineering-Dienstleister strukturierte in dem Konzept das Lager neu, um Rohrleitungen zu verkürzen und die Reinigung zu vereinfachen. Das Ex-Schutz-Konzept ermöglichte ein stark verringertes Investitionsvolumen.

Diese Frage stellte sich bei der Dr. Wolff Gruppe, einem international agierenden Pharma- und Kosmetik-Hersteller, als 2015 die Entscheidung zur Modernisierung des alten Tanklagers am Stammsitz in Bielefeld fiel. Dabei sollte zunächst ein zukunftsweisendes Konzept entstehen, das sich auch auf die anderen Standorte des Unternehmens übertragen ließe. Mit der Entwicklung dieses Konzepts beauftragte der Hersteller den Engineering-Dienstleister und Flüssigprozesstechnik-Experten Ruland Engineering & Consulting aus Neustadt an der Weinstraße.

Die Ausgangssituation

Das bestehende Tanklager ist innerhalb von 30 Jahren zu einer großen Anlage gewachsen: 25 der Behälter, zwischen Produktion und Abfüllung positioniert, dienten als Zwischenlager für Shampoo und Haarwasser. Die Bedienung erfolgte manuell. Aufgrund ihres Alters wiesen einige der Edelstahltanks bereits Korrosionsschäden wie poröse Oberflächen und Lochfraß auf. Die Gefahr stieg, dass sich Mikroorganismen auch mit Reinigung und Desinfektion nicht mehr vollständig entfernen lassen und die Produktsicherheit und -stabilität gefährden.

Der Transfer der Flüssigstoffe erfolgte über manuell gekoppelte Schläuche – ein Vorgang, der nicht nur aufwendig, sondern vor allem fehleranfällig ist. Per Schlauch und fest verlegten Rohren waren zudem lange Distanzen zu überbrücken: zwischen 10 und 30 m von der Produktion zum Tanklager und zwischen 20 und 60 m vom Tanklager zur Abfüllung. Je länger die gesamte Leitung, desto aufwendiger ist die Reinigung und desto höher ist auch der Produktverlust.

Da Shampoos einen hohen Anteil stark schäumender Tenside enthalten, können Rückstände zudem nicht in die kommunalen Abwasserkanäle geleitet werden. Rückstände sind teuer als Sondermüll zu entsorgen. Das Ausschieben der Rohrleitungen erfolgte bis 2007 mit einem einige Jahre zuvor installierten Molchtechnik-System. Aufgrund der komplexen Rohrleitungsverschaltungen war dies allerdings problematisch: Die vielen Verbindungsstücke der Anlage führten öfter zu Störungen bei der Molchtechnik, bis hin zu Produktionsausfällen.

Modernisiertes Tanklager: Die Tanks für schäumende oder explosionsgefährliche Produkte müssen komplexe Anforderungen erfüllen.

Modernisiertes Tanklager: Die Tanks für schäumende oder explosionsgefährliche Produkte müssen komplexe Anforderungen erfüllen. (Bild: Ruland)

Eine neue Struktur entsteht

Die Anforderungen für ein neues Tanklager waren ebenso hoch wie komplex: Der Betrieb der Anlage sollte nach einer Erneuerung ökonomischer, hygienischer und sicherer sein. Basierend auf diesen Vorgaben erhielt der Engineering-Dienstleister Ende 2015 den Auftrag zur Entwicklung eines adaptierbaren Grundkonzepts. Im ersten Schritt widmete sich das Planer-Team der neuen Struktur der Anlage: Um effizienter und sicherer produzieren zu können, sollten langlebigere Materialien eingesetzt, Schläuche eliminiert, Rohrstrecken verkürzt und Prozesse schlanker gestaltet oder automatisiert werden.

Die grundlegendste Änderung ist, dass nicht mehr alle Tanks mit allen Produktionslinien und Abfüllanlagen verbunden sind. Das neue Konzept sieht vor, dass jeweils eine Gruppe von vier Tanks eine Abfülllinie bedient, mit der sie über feste Rohrleitungen verbunden ist. So lässt sich die Länge der Rohrleitungen minimieren – das reduziert Zeit und Kosten für die Reinigung und es entsteht weniger Produktabfall. Da die Ventilknoten voll automatisiert arbeiten, entfällt die Schlauchkopplung von Hand, was Ressourcen spart und Fehler ausschließt. Die geplante Anlage arbeitet CE-konform, die Prozesse lassen sich validieren.

Statt wie bisher 25 Tanks sind nach der Modernisierung des Lagerkonzepts und durch die geänderten Abläufe in der Herstellung künftig nur noch 16 nötig. Die Behälter mit einem Fassungsvermögen von 8.000 l sind EHEDG-konform und entsprechen GMP-Richtlinien und FDA-Kriterien. Letzteres ist für eine künftige Produktion in oder für die USA erforderlich. Auch das Material der Tanks ist verbessert: Durch eine hochwertige Edelstahllegierung sind sie deutlich beständiger gegen Chloride und lassen sich zudem besser reinigen.

Weniger Kosten mit effektiver Reinigung

Das einwandfreie Funktionieren der Reinigungsprozedur lässt sich vor Inbetriebnahme mit einem Riboflavin-Test nachweisen. Das wasserlösliche Vitamin der B-Gruppe hat eine intensive, gelb-fluoreszierende Farbe. Der Tank wird mit einer Riboflavin-haltigen Testlösung benetzt, die bei der Bestrahlung durch UV-Licht fluoresziert. Über die Sprühkugel im Tank wird wie im typischen Betrieb gespült. Wenn alle Stellen und Stutzen im Tank dabei ausreichend beschwallt wurden, ist bei der Sichtprüfung mit der UV-Lampe keinerlei Fluoreszenz erkennbar und die Abreinigung kann als sicher gemäß den Richtlinien des VDMA gelten.

Die Reste von Shampoo dürfen nicht ins Abwasser gelangen, sondern müssen teuer durch Spezialunternehmen entsorgt werden. Für die neue Anlage wurde ein Produktausschub mit Molchtechnik geprüft, aber verworfen: Durch die Komplexität der Anlage wären hohe Investitionskosten entstanden, die sich nicht amortisieren würden. Das neue Anlagenkonzept verfügt über deutlich verkürzte Rohrleitungsstrecken, teilweise auch verringerte Rohrdurchmesser und ist konsequent zu entleeren. Der Produktausschub sowie die Reinigung mit Wasser können jetzt wesentlich effizienter und mit weniger Abfall erfolgen. Optionaler Einsatz von Reinigungsmitteln ist möglich. Der Ausschub erfolgt zukünftig vollautomatisiert statt manuell gesteuert, der Prozess ist reproduzierbar und damit sicherer.

Die verringerten Mengen an Produktabfall, bzw. die Mischphasen werden in einen Sammeltank geleitet und entsorgt. Nachfolgendes Spülwasser lässt sich problemlos ins öffentliche Abwassernetz leiten. Eine weitere Verbesserung, die zu mehr Wirtschaftlichkeit beim Spülen, Reinigen und Desinfizieren führt, ist die installierte CIP-Anlage mit integrierter Warmwasserversorgung, da eine optimal abgestimmte Wassertemperatur entscheidenden Einfluss auf das Reinigungsergebnis hat. Vor der nächsten Nutzung werden Rohre und Tanks klassisch desinfiziert und restentleert.

Ein elementares und kostenintensives Thema bei der Herstellung von stark alkoholhaltigen Produkten wie Haarwasser ist der Explosionsschutz. Unter anderem ableitfähige Komponenten sowie ein Lüftungssystem vermeiden darum die Explosionsgefahr durch Zündfunken und brennbare Gas-Luft-Gemische. Ein hoher Kostenfaktor bei Investition und nachfolgendem Betrieb wäre der Einsatz Atex-konformer Bauteile wie Pumpen, Aktoren, Sensoren, Deflagrationssicherungen oder Flammschutzfiltern.

Das modernisierte Abfüllkonzept berücksichtigt auch den hohen Alkoholgehalt von Produkten wie Haarwasser. (Bild: Bild: Dr. Kurt Wolff / Jan Voth)

Das modernisierte Abfüllkonzept berücksichtigt auch den hohen Alkoholgehalt von Produkten wie Haarwasser. (Bild: Dr. Kurt Wolff / Jan Voth)

Das neue Konzept ermöglicht durch das intelligente Zusammenspiel von Lüftungsanlage und Gasmeldern ein um bis 20 % reduziertes Investitionsvolumen. Die simple aber effektive Lösung: Strategisch platzierte Gasmelder sind direkt mit der Steuerung der Lüftungsanlage verbunden und regeln deren Leistung. Sollten sie trotz erhöhter Lüftungsleistung weiterhin gefährliche Gasgemische erfassen, so wird die Anlage automatisch komplett stromlos geschaltet, es verbleibt lediglich eine Notbeleuchtung mit explosionsgeschützten Beleuchtungskörpern in Betrieb.

Geprüft und für valide befunden

Die Planungsphase des auf rund eine Million Euro angesetzten Gesamtprojekts dauerte ein gutes halbes Jahr. Das Team aus Verfahrenstechnikern, Vertriebsspezialisten und CAD-Zeichnern analysierte die Situation vor Ort zunächst eingehend. Gespräche mit allen in die Produktion involvierten Abteilungen – von Technik- und Betriebsleitung über Qualitätssicherung und Produktentwicklung bis hin zur Produktionsassistenz und den Operatoren – stellten sicher, dass alle relevanten Aspekte für die Planung berücksichtigt wurden. Im April 2016 war das Konzept präsentationsreif. Zwischenzeitlich wurde es durch den neutralen Gutachter,  Professor Dr. L. Fischer von der MAF Swiss AG aus Zug/Schweiz, geprüft und für valide befunden.

Die Umsetzung erfolgt nun etappenweise: Vier Tanks auf dem Bielefelder Firmenareal sind bereits ausgetauscht, und weitere sollen folgen. Die mögliche FDA-Zulassung der Anlage eröffnet dem stark wachsenden Kosmetikhersteller das Potenzial, auf US-Märkte zu expandieren. Walter Bergen, Projektleiter bei der Dr. Wolff Gruppe, zieht das abschließende Fazit: „Umfassende Modernisierungen sollen zur Kapazitätserhaltung beitragen und den hohen Qualitäts- und Sicherheitsstandard unserer Produkte garantieren. Unsere Vorgabe, ein roll-out-fähiges Planungskonzept für einen Prototyp zu erhalten, ist absolut erfüllt worden“.

Brau Beviale 2016 Halle 5 – 205

Kostenlose Registrierung

Der Eintrag "freemium_overlay_form_pf" existiert leider nicht.

*) Pflichtfeld

Sie sind bereits registriert?