Walter Flamma
Cover Image

Als Industriespezialist für den Lebensmittel-, Pharma- und Getränkemarkt bei Bronkhorst High-Tech behalte ich diese Bereiche natürlich ständig im Auge und schaue, wo wir von Bronkhorst Lösungen für Ihre Applikation bieten können. Dabei ist mir aufgefallen, dass ein Trend hingeht zur schnellen Batch-Dosierung von Additiven. Die Additivdosierung ist eine typische Anwendung, bei der Durchflussmesser eingesetzt werden können. Lassen Sie mich erklären, wo dies in der Getränkeindustrie gilt und warum die Batch-Dosierung von Additiven mit hoher Geschwindigkeit erfolgen muss.

Trend Kleinserienproduktion

Traditionell stellen viele Branchen große Chargen eines Produkts her (Massenproduktion) und die Getränkeindustrie bildet da keine Ausnahme. Aufgrund der Entwicklung breiterer Produktpaletten und der Diversifizierung, mit der viele Unternehmen konfrontiert sind, fehlt dieser traditionellen Produktionsweise jedoch die Flexibilität und Effizienz, die heutzutage oft gefordert wird. Unternehmen optimieren ihre Prozesse, um schneller und effizienter auf sich ändernde Anforderungen reagieren zu können. Heutzutage geht der Trend dahin, Chargen in Abhängigkeit vom tatsächlichen Bedarf herzustellen.

Auf vielen Ebenen besteht der Bedarf an mehr Flexibilität und Kosteneffizienz. In der Getränkeindustrie bedeutet dies einen leichteren Wechsel von einem Aromaprodukt zum anderen bei minimaler Reinigung. Um das Additivdosiersystem vom Hauptproduktstrom (wie Wasser) getrennt zu halten, werden die meisten Teile der Abfülllinie frei von Additiven gehalten. Dies spart Zeit, Reinigungsflüssigkeit und damit Kosten beim Produktwechsel.

Warum brauchen wir die schnelle Batch-Dosierung?

Die meisten Arten von Abfüllanlagen haben einen sehr hohen Durchsatz. Dies erfordert ein Additivdosiersystem, das eine schnelle Chargendosierung mit hoher Wiederholgenauigkeit und Genauigkeit ermöglicht. Wie kann nun eine schnelle Dosierung der benötigten Additive erreicht werden? Wichtig bei der schnellen Batch-Dosierung ist die richtige Menge an Additiv in der vordefinierten Dosierzeit. Diese Menge ist in der Regel sehr gering und die Dosierzeit kann manchmal sehr anspruchsvoll sein. Eine Dosierzeit von mehreren Millisekunden bis zu einer Sekunde ist in der Getränkeindustrie nicht ungewöhnlich. Die genaue Dosierung kleiner Mengen von Additiven mit einer solchen Geschwindigkeit ist eine Herausforderung und erfordert eine hervorragende Durchflusskontrolle.

Bronkhorst löst die Aufgabe

Bronkhorst kann verschiede Durchfluss-Systeme anbieten, um die erforderliche Genauigkeit und Reproduzierbarkeit für die (schnelle) Batch-Dosierung zu gewährleisten. Eine Möglichkeit ist die Kombination eines Coriolis-Massendurchflussmessers mit einer Pumpe oder einem geeigneten Ventil. Mit diesem System können Flüssigkeiten kontrolliert in den Produktionsprozess dosiert werden.

Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines Ultraschall-Durchflussmesser statt des Coriolis-Instrumentes. Das für Hygiene-Anwendungen konzipierte Design des ES-FLOW-Serie und ihre Reinigungsfähigkeit - CIP - machen diese Durchflussmessgeräte zu einer guten Lösung für die Getränkeindustrie.

.ES-FLOW Ultrasonic Volume Flow Meter

Sowohl der Bronkhorst Coriolis Durchflussmesser als auch der Ultraschall-Volumenstrommesser haben den Vorteil, dass sie mit einer integrierten Batch-Dosierfunktionalität ausgestattet sind. Diese Dosiertechnik ermöglicht die Chargendosierung kleiner Mengen flüssiger Additive mit nur minimaler Toleranz. Die Firmware ist mit einer "Lernfunktion" ausgestattet, um auch kleinste Toleranzen automatisch zu korrigieren (z.B. bei der Inbetriebnahme des Gerätes oder beim Wechsel von Versorgungschargen). Das Setup ist auf alle Anforderungen der Produktion zugeschnitten und lässt sich leicht in bereits bestehende Prozesse und Produktionslinien integrieren. Darüber hinaus ist mit dieser Batch-Dosierfunktionalität eine schnelle und komplexe Regelung mit SPS oder SCADA nicht mehr erforderlich.

Bronkhorst Dosing Technology scheme with mini CORI-FLOW mass flow meters.

Ob Coriolis- oder Ultraschall-Durchflusstechnik, unsere Durchflussmessgeräte bieten die Lösung für höheren Durchsatz, flexible Maschinen, schnellere Umrüstungen und weniger Produktabfälle in der Getränkeindustrie. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie sich die Ultraschall-Fließtechnologie als Lösung für die additive Dosierung in der Süßwarenherstellung bewährt hat, lesen schauen sie in den Blogbeitrag unseres Kollegen Erwin Broekman über Süßigkeiten. Oder besuchen Sie uns auf der ProSweets in Köln vom 27. bis 31. Januar 2019, Halle 10.1, Stand A020.

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!

Anthony O'Keeffe
Cover Image

Erfahren Sie mehr über unsere Erfahrung mit Coriolis Massendurchflussreglern als Lösung in einem kontinuierlichen Reaktor zur Herstellung von Arzneimitteln.

Der Trend in der pharmazeutischen Industrie geht schon länger weg von der Batchproduktion und hin zu kontinuierlichen Produktionsprozessen. Wir bei Bronkhorst haben zusammen mit einem Pharmahersteller an der Planung und Realisierung einer kontinuierlichen pharmazeutischen Produktionsstätte gearbeitet.

Batch-Prozess

Traditionell werden die meisten menschlichen Arzneimittel in einem Schritt-für-Schritt-Batch-Verfahren mit umfangreichen Tests zwischen den Schritten hergestellt, um eine gleichbleibende Qualität und Wirksamkeit der fertigen Medizin zu gewährleisten. Die Herstellung von Arzneimitteln ist ein hochregulierter Prozess unter Einbindung von Regierungsbehörden. Sowohl das Verfahren als auch die Einrichtungen, in denen Arzneimittel hergestellt werden, werden regelmäßig untersucht und genehmigt. Im Jahr 2016 kam von der FDA (US Food and Drug Administration) zum ersten Mal in seiner Geschichte die Genehmigung für einen Hersteller, von der traditionellen Batch-Fertigung zu einem kontinuierlichen Herstellungsprozess wechseln.

Kontinuierlicher Prozess (Continuous process manufacturing)

Kontinuierliche Fertigung ist eine wegweisende Technologie mit dem Potential, die Herstellungsprozesse für Arzneimittel grundlegend zu verändern. Verbesserungen in der Prozessanalytik (Process Analytical Technology PAT) haben die Automatisierung und Straffung der bisherigen aufwändigen Schritt-für-Schritt Herstellungsprozesse ermöglicht. Jetzt ist es möglich, Zutaten in einem kontinuierlichen Reaktor hochgenau zu mischen, die Reaktionsgeschwindigkeit sorgfältig zu überwachen und zu kontrollieren somit höhere Erträge zu erzielen als es noch vor 10 Jahren möglich war.

Die Flüssigkeitsmengen in diesen neuen kontinuierlichen Prozesssystemen sind viel kleiner als das, was traditionell in den älteren Batchprozessen realisiert wurde. Anstelle von Tonnen pro Stunde wie bei der Batch-Produktion arbeiten kontinuierliche Anlagen häufig mit Mengen im Bereich von Kilogramm pro Stunde (kg /h), bei einigen Prozessen sogar nur mit Mengen von Gramm pro Stunde (g/h) oder Milliliter pro Stunde (ml/h).

Wann wird die kontinuierliche Fertigung eingesetzt?

Neuentwicklungen im Medikamentenmarkt sind momentan häufig auf seltenere Erkrankungen ausgerichtet und benötigen nicht die großen Mengen an pharmazeutischen Wirkstoffen, die in der Vergangenheit hergestellt wurden. Die kontinuierliche pharmazeutische Produktion (Continuous Pharmaceutical Manufacturing) ist eine ideale Lösung für die Herstellung dieser neuen Medikamente. Da Bronkhorst die umfangreichste Produktpalette von Massendurchflussmessern und Massendurchflussreglern für Gase und Flüssigkeiten auf dem Markt anbietet, wurden wir vom Kunden ausgewählt und mit der Suche nach der optimalen Durchflussüberwachungs- und Steuerungslösung für den neuen Prozess beauftragt.

Die Zauberformel lautet: Massendurchflussregelung auf der Basis der Coriolis-Technik

Der Kunde benötigte einen flexiblen Prozess, der in der Lage ist, den Fluss unterschiedlicher Flüssigkeiten zu überwachen und zu steuern Das Ganze musste mit der Möglichkeit kombiniert werden, sich automatisch auf irgendwelche Druckschwankungen oder Störungen einzustellen. Zusätzlich benötigte der Kunde eine umfangreiche Protokollierung von Echtzeit-Daten und Steuerung über ihre DCS-Steuerung. Nach sorgfältiger Betrachtung der Prozessanforderungen empfiehlt sich unser Mini-CORI-FLOW-Massendurchflussregler in Kombination mit einer Zahnradpumpe als ideale Lösung für die anspruchsvollen Durchflussregelungsanforderungen dieses kontinuierlichen Produktionsprozesses.

Skid koninuierlicher Prozess

Die ausschlaggebenden Faktoren für die Auswahl des mini Cori-Flows waren seine charakteristischen Eigenschaften:

  • Direkte Massendurchflussmessung unabhängig von Flüssigkeitseigenschaften
  • Fähigkeit zur Messung von Dichte und Temperatur
  • Die Fähigkeit, auf den Volumenstrom umzuschalten
  • Hohe Genauigkeit, hervorragende Wiederholgenauigkeit
  • Kompaktes Design mit eigenständigem integriertem PID-Regler für schnelle und stabile Steuerung
  • Geeignet für einen breiten Durchflussbereich
  • Digitale Technologie ermöglicht die Anbindung an DCS-Systeme mit Profibus
  • Chemisch beständige Edelstahl- und Hastelloy-befeuchtete Teile
  • Ein geschlossener Regelkreis, der eine schnelle Reaktion ermöglicht, indem die Pumpe direkt gesteuert wird, um die Prozessbedingungen zu ändern
  • In Verbindung mit unserem IN-PRESS-Druckregler bietet das System die Flexibilität der Strömungs- und Druckregelung für einige kritische Teile des Prozesses.
  • Alle Parameter können protokolliert werden, daher bietet diese Technologie eine hervorragende Rückverfolgbarkeit des Prozesses

Sie möchten mehr wissen? Lesen Sie hier weiter.