Branchen > Spezialtechnologie ermöglicht online-simultane Produktionsüberwachung

Spezialtechnologie ermöglicht online-simultane Produktionsüberwachung

Inline-Erfassung von Partikel­größenverteilungen

von Stefan Dietrich, Dr. Michael Köhler

Um ein gleichbleibendes, qualitativ hochwertiges Produktionsergebnis gewährleisten zu können, sind ständige Überprüfungen und Kontrollen
während des Prozesses nötig, die meist mittels Probenentnahme und – auswertung im jeweiligen Betriebslabor vorgenommen werden. Während dieser Zeit läuft jedoch oftmals für mehrere Stunden die Produktion mit den – womöglich – falschen Ergebnissen weiter. Zudem handelt es sich nur um eine Stichprobe. Geeigneter wären dagegen online-kontinuierliche Messungen, die direkt vor Ort, simultan zum Prozess und unter den immer gleichen Bedingungen vorgenommen werden.

Die Sonde wird direkt an einer repräsentativen Stelle, die mit dem Kunden vorab festgelegt wurde, angebracht und misst dort inline die jeweiligen Partikelgrößen. Wird die Sonde inline eingesetzt, stehen die Messergebnisse sofort zur Verfügung und man erfährt durch die kontinuierliche Darstellung des Partikel- größenverlaufs umgehend, wie der Prozess gerade läuft. Dadurch kann der Prozess im Falle abweichender Ergebnisse unverzüglich durch Veränderung entsprechender Parameter korrigiert werden. Der Anlagenfahrer sieht z.B. bei der kontinuierlichen Granulierung sofort, ob sein Material zu grob oder zu fein ist und was er dementsprechend nachjustieren sollte.

Für den Einbau des Messgerätes ist wenig Aufwand nötig. Nach einer Testwoche mit Arbeitsplan und Messungen unter den verschiedensten Bedingungen, wie sie z.B. nicht nur für den Pharma­sektor angeboten wird, erfolgt im Anschluss die Auswertung beim Kunden.

Inline-Dispergierer bei Einsatz im Wirbelschichtverfahren

Ein häufiger Anwendungsbereich findet sich etwa bei Wirbelschichtverfahren, die vor allem bei der Herstellung von Granulaten für die Tablettenproduktion eingesetzt werden. Ein spezieller Inline-Dispergierer saugt die Partikel durch Druckluft an und führt sie durch das Messvolumen, wodurch der Partikelstrom dispergiert und verdünnt wird. Der kurze, gerade Luftweg sorgt schonend dafür, dass das Granulat bei der Vereinzelung nicht zerstört wird. Zur Qualitätssicherung in kontinuierlichen Prozessen oder zur Sicherung der Batch-to-Batch-Konsistenz kann die Wirbelschicht-Granulierung ständig überwacht werden. Dies gilt auch für das sogenannte Pellet-Coating, in dessen Verlauf verschiedene funktionale Schichten mit einer Dicke von wenigen ­Mikrometern bis in den Millimeterbereich um das jeweilige Pellet gelegt werden. Die Sonde misst genau, wie viel Schichtauftrag erfolgt ist, ob Agglomerate entstehen oder der Verlust durch Sprühtrocknung steigt. Ebenso wird das Messsystem bei der High-Shear-Granulierung eingesetzt, bei der das Material durch die Inline-Dispergierung auch bei sehr hoher Feuchte messfähig bleibt, wodurch sich der Granulationsendpunkt zuverlässig bestimmen lässt.

Viele Branchen profitieren von der Spezialtechnologie

Diese Messgenauigkeit macht sich vor allem die Pharmaindustrie bereits zu Nutze. Die Parsum-Messgeräte werden mittlerweile aber auch bei der Waschmittelherstellung, beim Recycling, bei der Überwachung der Sprühtrocknung oder am Siloaustrag sowie beim Mahlen von Kunststoffen vermehrt zur Kontrolle der Herstellungsprozesse eingesetzt.

Besonderer Vorteil des Messverfahrens ist, dass die Inline-Dispergierung direkt im Prozess möglich und die Messung unabhängig von den optischen Eigenschaften der Partikel ist. Gerade beim Wirbelschichtverfahren setzen sich die feuchten und klebrigen Partikel sehr oft auf optischen Flächen ab, was die Messung mit Kamerasystemen von außen deutlich erschwert oder gar unmöglich macht. Bei den Parsum-Messsonden verhindert eine integrierte Luftspülung der optischen Fenster die Belagbildung und hält die Optik so langfristig von störenden Ablagerungen frei.

Durch die Einbindung von PAT-Systemen können Wirbelschicht- und andere Prozesse schneller entwickelt und optimiert werden. Mittels der Auswertungssoftware, die auf allen Standardrechnern läuft und deren Oberfläche sich individuell einrichten lässt, werden alle erfassten Daten einfach aufbereitet, dokumentiert und archiviert. Speziell für den Pharmabereich wurde das Add-on ParsumView entwickelt, welches den erhöhten Sicherheitsanforderungen gerecht wird und die Forderungen nach 21 CFR 11 erfüllt.

Vorstellung der IPP 70 und IPP 80

Je nach Anwender und Einsatzbereich stehen verschiedene Varianten der Partikelsonden zur Auswahl: IPP 70 oder IPP 80. Das Allroundgerät IPP 70 existiert bereits seit der Achema 2006, wurde kontinuierlich weiterentwickelt und ist in unterschiedlichen Ausführungen verfügbar, unter anderem ATEX-zertifiziert. Die IPP 80 dagegen wurde nun speziell für den Pharmabereich entwickelt und besteht wegen der strengen Hygieneanforderungen komplett aus Edelstahl.

Auf der diesjährigen ACHEMA werden beide Modelle, IPP 70 und IPP 80, auch anhand von Anschauungsbeispielen vorgestellt. So lässt sich die Funktionsweise praktisch testen, indem ein zur Verfügung stehendes Granulat über eine der Sonden geschüttet wird. Ein transparentes Rohr, in dem ein Granulat aufgewirbelt wird, zeigt zudem live die Messung im Wirbelschichtverfahren.

Für Fragen zum Messverfahren stehen Stefan Dietrich und Dr. Michael Köhler auf der ACHEMA an Stand E 72 in Halle 4.1 zur Verfügung.

Foto: © istockphoto.com | shishigami ; rasslava