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Messgerät

Durchflussmessung hygienisch, praktisch und effizient

| Redakteur: Sandra Häuslein

Im Messrohr von Flowave gibt es keine Einbauten oder Verengungen. Welche Vorteile damit verbunden sind, zeigt ein Feldtest in der Produktion von Infusionslösungen.

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Der neuartige Durchflussmesser Flowave Typ 8098 erhöht die Produktivität einer Anlage zur Abfüllung von Infustionsbeuteln.
Der neuartige Durchflussmesser Flowave Typ 8098 erhöht die Produktivität einer Anlage zur Abfüllung von Infustionsbeuteln.
(Bild: Bürkert )

Komponenten der Fluidtechnik praxistauglich, bedienerfreundlich und funktional konstruieren – das ist das Motto der Bürkert Fluid Control Systems aus Ingelfingen. Für die Durchflussmessung hat das Unternehmen beispielsweise das Messgerät Flowave entwickelt, das auf der Surface-Acoustic-Wave-Technologie (SAW) basiert. Um dessen Eigenschaften und Funktionsweise zu prüfen, führte Bürkert einen umfassenden Feldtest durch. Dafür ließ sich als Partner ein führender Anbieter auf dem Markt für enterale und parenterale Ernährung, Infusionen, Arzneimittel und Medizinprodukte gewinnen. Das Unternehmen betreibt u. a. eine hochmoderne Produktionsstätte für Infusionslösungen und Produkte für die klinische Ernährung. Dabei steht die Produktsicherheit an erster Stelle. Im Zuge einer Erweiterung des Produktionsstandortes konnte das Bürkert-Messgerät seine überlegenen Eigenschaften gegenüber bisherigen Durchflussmessverfahren demonstrieren.

Extreme Praxisbedingungen

In der Versorgungsleitung einer Abfüllanlage für Infusionsbeutel wurde ein Flowave Typ 8098 mit einem Nenndurchmesser von 25 mm parallel zu einem handelsüblichen Einrohr-Messsystem nach dem Coriolisprinzip installiert, das als Referenzsystem dient. Die Ein- und Auslaufstrecke hat einen Nenndurchmesser von 32 mm. Durch beide Messsysteme fließt jederzeit dasselbe Medium, woraus sich ein direkter Vergleich ziehen lässt. Durch die Messleitungen werden Water for Injection (WFI) bei diversen Temperaturen, Salz und Zuckerlösungen sowie CIP- und SIP-Medien, also auch Dampf, gefördert. Im Betrieb muss das Durchflussmesssystem in jeder Anwendung langfristig ohne Ausfälle und Messabweichungen arbeiten können.

Da bei der Abfüllung von Infusionslösungen häufig dampf- sterilisiert werden muss, waren die Praxisbedingungen hart. „Die thermische Belastung und häufige Temperaturwechsel erlauben uns eine sichere Aussage über die Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität unseres Systems“, sagt Alexander Equit von Bürkert. Die Erfahrungen in einer Reinraumanwendung im Pharma- und Hygieneumfeld bestätigten die uneingeschränkte Eignung und die Vorteile des Flowave. In den Versuchen konnte die Abfüllung einzelner Infusionsbeutel in voller zeitlicher Auflösung ausgewertet werden. In der Endausbaustufe liefert Bürkert für die neue Abfüllanlage eine komplette Systemlösung, bestehend aus drei Flowave-Durchflussmessgeräten und Robolux-Ventilknoten. Sie benötigen weniger Bauraum als herkömmliche Ventilknoten, haben ein kleineres Innenraumvolumen und keine Toträume. In Kombination mit anderen Optimierungsmaßnahmen führen sie zu einer signifikanten Spülzeitverkürzung pro Ventilknoten und Tag.

CIP- und SIP-Prozesse überwachen

In der Praxis beim Anwender zeigte sich der konkrete Nutzen fluidisch optimierter Komponenten: Die CIP- und SIP-Prozesse können sicher und reproduzierbar überwacht werden. So ließen sich bereits nach kurzer Auswertung Optimierungspotenziale im Prozess identifizieren.

Außerdem ist das Messgerät Flowave strömungstechnisch einfach nur ein Rohr. Das spielt auch für die Validierung eine große Rolle, da das Gerät keinerlei Einflüsse auf den Prozess und das Produkt ausübt und wie jede andere Rohrstrecke betrachtet werden kann. Es zeigte sich auch, dass sich Zeit einsparen lässt, die dann für Wartung und Produktion zusätzlich zur Verfügung steht. Der Anwender gewinnt also echte Abfüllzeit dazu – zum einen durch schnellere Reinigung und Sterilisation, also letztlich kürzere Zeit bis zum Erreichen des validierten Zustandes, zum anderen kann die Anlage länger gefahren werden bis eine Reinigung nötig wird.

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Wie Bürkert Flowave entwickelte

Bürkert Fluid Control Systems entwickelt und baut seit 60 Jahren Mess-, Steuer- und Regelungssysteme für die Fluidtechnik und sucht ständig neue Antworten auf die Frage, wie solche Komponenten praxistauglich, bedienerfreundlich und funktional konstruiert werden können.

Für die Ermittlung des Durchflusses stießen die Fluidik-Experten auf die Surface Acoustic Wave-Technologie (SAW), die auf der Ausbreitung von Oberflächenwellen auf dem Messrohr und im durchströmenden Medium basiert. Der Effekt ist vergleichbar mit der Wellenausbreitung bei seismischen Aktivitäten. Basierend auf dieser Technologie entwickelte Bürkert Flowave, ein kompaktes Messgerät ohne Einbauten im Messrohr. Es funktioniert unabhängig von der Leitfähigkeit der Flüssigkeit. Das ist bei Medien wie Reinstwasser oder Water for Injection (WFI) wichtig.

Bei hohen Ansprüchen an die Messgenauigkeit musste hier bisher auf teurere oder hygienisch kritischere Verfahren zurückgegriffen werden. Doch dies ist nicht der einzige Vorteil von Flowave. Die einfache Konstruktionsweise ohne Einbauten im Messrohr soll den Reinigungs- und Sterilisationsaufwand beträchtlich senken und ideale Voraussetzungen für den Einsatz in Hygieneanwendungen schaffen. Ausgehend von der derzeit möglichen Messung von Volumendurchfluss und Temperatur in CIP- und SIP-Prozessen will Bürkert Flowave im nächsten Entwicklungsschritt um weitere Messwerte wie Dichte und Massendurchfluss erweitern und für alle flüssigen Medien validieren.

Hinzu kommt, dass das System prinzipbedingt nicht kalibriert werden muss und deutlich kostengünstiger ist als andere Durchflussmessgeräte. Neben schneller Amortisation kommen weitere praktische Aspekte hinzu: Das Flowave wiegt bei einer Nennweite von 50 mm rund 4 kg und kann bei eventuellen Defekten oder Fehlfunktionen von einer einzelnen Person schnell demontiert und ausgetauscht werden.

Die genaue Durchflussmessung der CIP- und SIP-Medien zusammen mit einem Temperaturtracking ist als Kontrollgröße für die Spülzeiten wichtig. Nur wenn nötige Zeiten und Temperaturen eingehalten werden, kann die Anlage den validierten Zustand erreichen. Durch Prozessoptimierungen, wie eine effiziente Reinigung und Sterilisation, lässt sich die Anlageneffizienz steigern und zusätzliche Produktionszeit gewinnen. Hierzu kann Flowave einen wichtigen Beitrag leisten.

Kontinuierliches Monitoring

Flowave vereint Temperatur- und Durchflussmessung in einem Gerät und damit an einem Messpunkt. Die Nutzung beider Messgrößen ist für den Anwender ohne Mehraufwand und ohne Zusatzkosten möglich. Flowave ermöglicht das kontinuierliche Monitoring der Reinigungsprozedur und ist damit ein echtes Werkzeug für die Qualitätssicherung. Es kann kontinuierlich überwacht werden, welche Durchflussmengen über welchen Zeitraum mit welchem Temperaturverlauf durch die Leitung gefördert wurden. Die Messwerte stehen über die Schnittstellen des Gerätes sofort zur Verfügung und dokumentieren die korrekte Durchführung des definierten Reinigungsprozesses.

Darüber hinaus lässt sich der Reinigungsprozess auch auf Basis eines Worst-Case-Szenarios optimieren, indem der Anwender die betrieblichen Limits und Schwachstellen seiner Anlage analysiert und den Reinigungsprozess mithilfe des Flowave für den ungünstigsten Betriebsfall optimiert. Daraus lässt sich ein Best-Practice festlegen, bei dem die definierten Reinigungsparameter im Regelbetrieb immer sicher eingehalten werden. Stimmen die vom Flowave gemessenen Spülmengen und Temperaturniveaus über die Spülzeit mit den Zielgrößen überein, wird sichergestellt, dass die Reinigungsprozedur den Vorgaben entspricht.

Zusammengefasst: Bei der Systemlösung aus Flowave-Durchflussmessgerät und Robolux-Ventilknoten lassen sich Zeit und Kosten bei der Reinigung und Sterilisation einsparen, die Wartung und Validierung sind einfacher als bei herkömmlichen Lösungen und dem Anwender bleibt zusätzliche Produktionszeit über. (sh)

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