Bei der Automatisierung die Flexibilität im Auge behalten

Mit Augenmaß

24.03.2006 Wie wichtig es für einen im Schüttgutbereich tätigen Hersteller ist, im Bereich Schüttguthandling in der Pharmaindustrie auf Modultechnik zu setzen, zeigte eine aktuelle Befragung des VDMA. Anwender im Pharmabereich äußerten übereinstimmend den Wunsch nach kleineren, reinigungsfreundlichen Modulen, die möglichst viele Prozessschritte beinhalten. Hier schlummern noch erhebliche Rationalisierungspotenziale.

Nach wie vor werden viele Rohstoffe im Bereich der Pharma-Herstellung in Säcken, Kartons oder Fässern mit Inliner angeliefert. Mit dem Einfülltrichter-Modul ist es möglich, diese ins geschlossene System zu übergeben. Dieses Modul besteht aus einer besaugten Einschüttöffnung, einem dem Anwendungsfall angepassten Vorsieb und Austragshilfen, wie etwa Vibratoren, Einrichtungen zum Fluidisieren, mechanischen Rührern, Klumpenbrechern usw. Hinzu kommt ein Gestell mit Rahmen sowie ein zentraler Filter mit der Möglichkeit, auch an eine Zentralaspiration anzuschließen. Aufgrund seiner Konstruktion kann das Modul mit einem Hebezeug auf das jeweilige Aufgabemodul aufgesetzt werden.

Wirtschaftliches Rohstoffhandling mit Big-bags

Nachdem der Bediener über Barcode die aufzugebenden Gebinde und das entsprechende Entleermodul identifiziert hat, kann dies in Betrieb genommen werden und anschließend der Entleervorgang erfolgen. Gleichzeitig setzt die Absaugung ein, damit kein Staub nach außen treten kann.

Auch in der Pharmaindustrie werden größere Mengen an pulverförmigen Träger- bzw. Wirkstoffen mittlerweile in Big-bags angeliefert. Für den Transport der Big-bags, speziell das Einbringen in die Entleerstation, gibt es je nach Klassifizierung der Produktion verschiedene Möglichkeiten über Ketten- oder gekapselte Bandzüge, Zuführung über Flutförderer sowie automatische Austragshilfen mit Restentleervorrichtungen. Nachdem der Big-Bag in der Entleerstation ist, wird der Auslaufschlauch über das Doppelringsystem gestülpt und mit dem Anpressdeckel staubdicht verschlossen. Wenn dies geschehen ist, wird die Verschlussschnur geöffnet, und der Big-Bag kann in das System entleert werden. Zur Auslaufunterstützung kann die Big-bag-Entleerstation entweder mit Vibrations- bzw. einer Walkeinrichtung ausgestattet werden, um so Auslaufproblemen entgegen zu wirken. Auch das Big-bag-Entleermodul wird mit einem Hebezeug auf die Aufgabestation gesetzt. Produktberührende Teile werden zur manuellen oder automatischen Reinigung gebracht.
Werden die Rohstoffe bzw. Wirkstoffe in Containern angeliefert, gilt die gleiche Vorgehensweise. Auch diese Container werden auf die Aufgabestation gesetzt, die – mit einer Andockmanschette versehen – eine staubdichte Aufgabe in den anschließenden Prozess ermöglicht. Wo vorher Big-bags und Säcke entleert wurden, wird nun der Container aufgesetzt, über entsprechende Arretierungen zentriert und fixiert. Je nach Bedarf werden schlecht fließende Produkte mit einer zusätzlichen Vibrationsunterstützung ausgetragen. Auch dieses Modul wird mit einem Hebezeug auf die Aufgabestation aufgesetzt und kann entsprechend gewechselt werden.

Siebmodul zur Eingangskontrolle

Seit vielen Jahren hat sich die Wirbelstrom-Siebtechnik bestens bewährt. Mit der Wirbelstrom-Siebmaschine Typ DA wurde die Technologie weiter verbessert. Die Typenbezeichnung DA weist darauf hin, dass die Siebmaschine mit einem Doppel-Antrieb ausgestattet ist; dieser ist unabhängig regelbar, sowohl für die Dosiertechnik über die frequenzgeregelte Schnecke als auch für den separat angetriebenen Siebrotor. Durch die DA-Ausführung können sehr geringe Bauhöhen realisiert werden, da die neu konstruierte Wirbelstrom-Siebmaschine mit Eigendosierung ausgestattet ist. Durch die beiden Auszüge bei der Zuführung wie im Siebbereich kann diese Maschine sehr schnell inspiziert und gereinigt werden. Auch die Siebmaschine ist mit entsprechenden Vorrichtungen als Modul aufgebaut und lässt sich so bei Bedarf jederzeit in die Aufgabesysteme integrieren. Kontrollsieben als Eingangskontrolle hat sich bewährt und verhindert, dass Verunreinigungen in den Prozess gelangen, Agglomerate werden aufgelöst.

In der Pharmaindustrie sind Boxen bzw. kleine Produktionseinheiten stark verbreitet; sie bieten bei einer Höhe von 3 bis 4m nur wenig Platz. Deshalb empfiehlt es sich, von den Aufgabestationen für Säcke, Big-bags und Containern nach dem Kontrollsieben pneumatisch auf einen Batchtainer bzw. Dositainer überzuheben. Die hierfür erforderlichen pneumatischen Fördersysteme werden an Hubsäulen befestigt und erlauben so eine optimale Anpassung an die jeweilige Containerhöhe. Diese Hubsäulen sind mittlerweile sehr komfortabel und haben Aufnahmesysteme, die sich sowohl für Abscheider, Fässer oder auch Container eignen. Jetzt kann mit diesen Hubsäulen bereits ein Mischprozess durchgeführt werden, unabhängig von der Größe der Container. Viel häufiger jedoch dienen die Hubsäulen zum Befestigen des pneumatischen Fördersystems, mit dem nach dem Siebprozess ein schonendes und entmischungsfreies Beschicken der Container ermöglicht wird. Nach dem Beschicken kann dann der entsprechende Abscheider des Fördersystems ebenerdig abgesenkt werden, so dass das Bedienpersonal beim Abscheider bei Produktwechsel sehr schnell einen neuen Filter einsetzen und entsprechende Reinigungsarbeiten durchführen kann. Dies geschieht alles in einer ergonomischen Höhe und macht so diese Umstellarbeiten schnell und wirtschaftlich.

Komponenten schnell undreinigungsarm wechseln

Beim Befüllen kommen im wesentlichen zwei Containerarten zum Einsatz. Beim Dositainer handelt es sich um einen Container, welcher beispielsweise im Bereich Wirkstoffherstellung bzw. Feinchemie als Aufnahmebehälter nach Zentrifugen oder zum diskontinuierlichen Austragen und zum Dosieren in weiterführende kontinuierliche Förder- oder Trocknungsprozesse eingesetzt wird. Mit ihm ist ein schneller und reinigungsarmer Wechsel von Komponenten möglich. Durch seine spezielle Geometrie erlaubt er es, selbst schwierigste Pharma-Rohstoffe sicher zu lagern, zu transportieren und auch hochgenau in Wiege- und Dosierprozesse zu dosieren. Er wird zum Beispiel nach dem Befüllen in der zentralen Einwaage auf den entsprechenden Dosierplatz aufgesetzt und dann, wenn das Sammelfahrzeug unter dem Dosiercontainer steht, die entsprechende Menge in den Batchtainer eindosiert. So wird die Rezeptur vollautomatisch über fahrerlose Transportfahrzeuge oder fahrbare Bodenwaagen zusammengestellt.

Der Batchtainer ist ein Container in Pharma-Ausführung mit entsprechender Einlauf- und Auslauföffnung. Nach dem Eindosieren bzw. pneumatischen Befüllen kann er als Mischbehälter dem Containermischprozess zugeführt werden. Dies kann beispielsweise durch eine an der Hubsäule integrierte Dreheinrichtung bewerkstelligt werden, oder er wird in einen separaten Container-Mischer gebracht. Mit ihm lässt sich ohne Einbauten eine sehr homogene Mischung erzeugen; anschließend wird diese Mischung dem weiteren Verarbeitungsprozess zur Verfügung gestellt. Sowohl an der Containereinlaufseite als auch an der -auslaufseite haben sich mittlerweile Doppelklappensysteme bzw. Doppelkegelsysteme weitestgehend durchgesetzt. Diese gewährleisten das staubdichte und kontaminationsarme An- bzw. Abdocken an Befüll- bzw. Entleerprozesse. Ein entsprechend der Rezeptur befüllter Pharma-Container kann mit fahrerlosen Transportfahrzeugen anschließend zum Beispiel bei der Liquida-Herstellung auf den entsprechenden Ansatzbehälter aufgesetzt werden. Dieser dockt dann vollautomatisch an, und es ist sichergestellt, dass die Schmutzseite nicht mit dem hochwirksamen Medikament in Berührung kommt.

Hoher Automatisierungsgrad durch konsequente Modulausrichtung

Bei der intelligenten Modultechnik ist es möglich, die einzelnen Einheiten bedienerfreundlich zu montieren und demontieren. Auch können die Module den entsprechenden Reinigungsprozessen vollautomatisch zugeführt werden und stehen danach für die Produktion wieder zur Verfügung. Hier spielt die konsequente Modulausrichtung eine wesentliche Rolle, um einen entsprechenden Automatisierungsgrad bewerkstelligen zu können. Zur Einhaltung der OEL-Klassifizierungen werden im Bereich der Umwandlung mittlerweile erfolgreich verschiedene Konzepte eingesetzt. Hierzu zählen beispielsweise Kabinen, die mit Laminar-Air-Flow-Systemen ausgestattet sind. Vollautomatische Andocksysteme ermöglichen es, den Staubgehalt auf ein solches Minimum zu reduzieren, so dass selbst von Wirkstoffen für den Bediener keine Gefahr ausgehen kann. Auch wird Kontamination weitestgehend ausgeschlossen.

Hier ist natürlich die Pharmaindustrie, in der es vielfach um absolute Sicherheit sowie Staub- und Kontaminationsfreiheit geht, den anderen Branchen voraus, jedoch nähern sich auch andere Branchen, die konzentrierte Aromastoffe, Enzyme und Baby-Nahrung herstellen, diesen Anforderungen. Im Bereich der Projektierung solcher Anlagen gilt es genau abzuwägen, wie hoch der Automatisierungsgrad unter dem Aspekt der häufigen Produktumstellung und kleinen Chargengrößen gerechtfertigt ist. Hier ist es immer von Vorteil, wenn der Anlagenbauer über alle Komponenten verfügt, die dieses Handling effizient, flexibel und kostenoptimiert ermöglicht.

Nur bei konsequenter Modulausrichtung kann ein entsprechender Automatisierungsgrad realisiert werden
Andere Branchen nähern sich in puncto Sicherheit sowie Staub- und Kontaminationsfreiheit der Pharmaindustrie an.

Heftausgabe: März-April 2006

Über den Autor

Willi Weidmann , Geschäftsbereichs-leiter Azo Vital, Azo
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