Hochpräzise
Dosiereinheiten für Vakuumprozessanlagen

Hochpräzise Dosiereinheiten für Vakuumprozessanlagen
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Vakuumprozessanlage Dinex von FrymaKoruma (Bildquelle FrymaKoruma)
13.11.2013 | Eine Vakuumprozessanlage dient zur Produktion von Cremes, Lotionen, Gelen, Salben, Zahnpasta und jeglichen anderen Formen von Dispersionen. Die Planung und der Bau einer solchen Anlage erfordern sehr viel Erfahrung und die Verwendung qualitativ hochwertiger Materialien und Komponenten.

Einer der weltweit führenden Hersteller von Vakuumprozessanlagen ist die Firma Romaco FrymaKoruma mit Sitz in Rheinfelden (Schweiz) und Neuenburg (Deutschland). 2011 erhielt FrymaKoruma den Auftrag  über die Lieferung von sechs kompletten Vakuumprozessanlagen. Jede dieser Anlagen hat ein Fassungsvermögen von 10.000 Litern und verfügt über eine zusätzliche Dosiereinheit zur exakten Zudosierung der Rohstoffe, die zur Herstellung kosmetischer Produkte benötigt werden. Das Gesamtprojekt war gemäss der GMP-Richtlinien zu realisieren.


Für die Lieferung der kompletten Dosiereinheiten wandte sich FrymaKoruma an Endress+Hauser. Die langjährige Erfahrung des dortigen Kompetenzcenters Life Sciences Industry im GMP-Umfeld, im Bereich der Durchflussmesstechnik und die zahlreichen Referenzen bei der Realisierung von Dosiersteuerungen im Pharmaumfeld, haben FrymaKoruma überzeugt.


Folgende Anforderungen des Endkunden galt es für Endress+Hauser in enger Abstimmung mit FrymaKoruma zu erfüllen: Die Dosiereinheiten arbeiten mit autonomen Dosiersteuerungen basierend auf den Vorgaben der übergeordneten Steuerung der Vakuumprozessanlage. Die Dosierung von gleichzeitig zweimal zwei Komponenten bei einer Genauigkeit von kleiner als 0,6% soll realisiert werden. Die erreichte Genauigkeit ist ständig zu überwachen. Die öffnungs- und Schliesszeiten der Ventile sind automatisch zu optimieren und die Einflüsse der Ventilabnutzungen entsprechend auszugleichen. Dosiert wird direkt in die Homogenisierkammer der Vakuumprozessanlage.

Innovatives Konzept für die Dosiereinheiten

Innovatives Konzept für die Dosiereinheiten
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Komplette, hochpräzise Dosiereinheiten mit integrierter Steuerung.

Jede der vier zu liefernden Dosiereinheiten umfasst die Messtechnik, die Dosierventile, die Steuerung und Verrohrung und ist auf jeweils zwei Skids aufgeteilt. Die Dosiereinheiten wurden für die Integration in die Vakuumprozessanlage von FrymaKoruma vorbereitet und vor der Auslieferung an FrymaKoruma im Rahmen eines Factory Acceptance Test (FAT) getestet.


Aufgrund der Anzahl der zu dosierenden Komponenten erhielt jede Dosiereinheit insgesamt neun  Durchflussmessgeräte vom Typ Endress+Hauser Dosimass. Zur späteren Ankopplung der Dosimass an die Ringleitungen, die den Maschinen die einzelnen Rohstoffe zuführen, sind Tri-Clamp Prozessanschlüsse vorgesehen. Zwischen den zwei Skids einer Dosiereinheit befindet sich der Steuerschrank aus Edelstahl mit der speicherprogrammierbaren Steuerung. Die Steuerung erfasst die dosierten Mengen der einzelnen Produktkomponenten über Zählimpulse der jeweiligen Dosimass und gibt Steuerbefehle zum öffnen oder Schliessen an die Dosierventile. Die Dosiersteuerung überwacht selbstständig die erreichte Genauigkeit des Dosiervorgangs und passt die öffnungs- bzw. Schliesszeiten der Ventile automatisch an. Ein weiterer Steuerschrank beinhaltet die Pneumatik zur Ansteuerung der Membranventile.


Durchgängiges Steuerungskonzept
Neben den Dosiersteuerungen und der Maschinensteuerung der Vakuumprozessanlage gibt es noch ein übergeordnetes Prozessleitsystem, das beim Endkunden bereits installiert ist. Somit ist der Datenaustausch zwischen den Dosiersteuerungen und der Maschinensteuerung und parallel dazu zwischen dem Prozessleitsystem und der Maschinensteuerung zu koordinieren und sicherzustellen. Daher wurde von Endress+Hauser in einer Funktionsbeschreibung definiert, welche Daten mit der Maschinensteuerung ausgetauscht werden. Folgende Aspekte sind darin berücksichtigt: Freigabe oder Sperrung jeder einzelnen Dosierlinie, Hand- oder Automatikbetrieb, Vorgabe der zu dosierenden Menge, Prüfung jedes einzelnen Dosiervorgangs, CIP-Reinigung. Der Datenaustausch erfolgt über die Ethernetschnittstellen der Steuerungen. Sowohl bei den Dosiersteuerungen als auch bei der Maschinensteuerung kommen SPS vom Typ Simatic S7-315-2PN/DP zum Einsatz. Via Fernwartungszugang auf die Steuerungen kann der Endkunde optimal unterstützt werden.

Hochgenaue Durchflussmesstechnik

Hochgenaue Durchflussmesstechnik
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Massedurchflussmessgerät Dosimass

In den Dosiereinheiten sind Massedurchflussmessgeräte vom Typ Dosimass mit 3A-Zulassungen eingebaut. Aus der kompakten Geometrie des Dosimass resultiert ein geringer Platzbedarf. Ein grosser Vorteil speziell für solche Dosieraufgaben. Hinzu kommen die hohe Messgenauigkeit und Robustheit dieses Massedurchflussmessgerätes. Selbstverständlich ist bei dem Gerät eine CIP- und SIP-Reinigung möglich. Weitere Vorteile des eingesetzten Coriolis-Messsystems: Es sind keine Ein- und Auslaufstrecken notwendig, es arbeitet unabhängig von den physikalischen Messstoffeigenschaften des Mediums und ist wartungsfrei.


Bewährte Membranventile
Einen wichtigen Einfluss auf die Dosiergenauigkeit und Reproduzierbarkeit der Rezeptur haben auch die eingesetzten Ventile. Endress+Hauser setzte bei der Planung und dem Bau der Dosiereinheiten auf bewährte Komponenten und wählte für jede Dosierlinie ein Membranventil vom Typ Gemü 660. Das Membranventil ist jeweils unterhalb des Dosimass mittels Tri-Clamp Prozessanschlüssen montiert und wird pneumatisch angesteuert. Das Gemü 660 ist eine kompakte, wartungsarme Konstruktion mit Edelstahlantrieb und einem Ventilkörper aus 316L Edelstahl. Es verfügt über eine visuelle Stellungsanzeige und ein EHEDG-zertifiziertes Dichtungskonzept, und wurde speziell für Dosier- und Abfüllvorgänge unterschiedlichster Produkte konzipiert.


Hochpräzise Komplettlösung aus einer Hand
Markus Wohlgemuth, Projektleiter bei Endress+Hauser Metso AG, zieht eine positive Bilanz: „Für FrymaKoruma war es wichtig, eine funktionstüchtige und hochpräzise Dispensing-Lösung aus einer Hand zu erhalten. Es war entscheidend, einen Partner zu haben, der für die komplette Lösung (Projektmanagement, Hardware und Softwareengineering, Funktion, Qualifizierung und Genauigkeit) die Verantwortung übernimmt. Mit unserer langjährigen Erfahrung in Dosierlösungen konnten wir eine optimale Lösung für die geforderte Anwendung bieten. Selbstverständlich unterstützen wir FrymaKoruma auch bei der Integration unserer Systemdokumentation in die Anlagendokumentation.“


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