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Druckmessung / Füllstandmessung Druck- und Füllstandsensoren meistern komplexe Messungen in der pharmazeutischen Produktion

Autor / Redakteur: Jürgen Skowaisa / Dr. Jörg Kempf

In regulierten Industrien bleibt in der Regel nicht viel Zeit, sich um einzelne Komponenten zu kümmern. Umso wichtiger ist es, dass sich Anlagenfahrer auf die Messwerte verlassen können und die Messgeräte über viele Jahre zuverlässig funktionieren. Ein italienischer Pharmahersteller setzt in der Druck- und Füllstandmessung auf Vega-Sensoren.

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Der Radar-Füllstandsensor Vegapuls 64 ist ein echter Gewinn für schwierige Aufgaben. Aufgrund seiner höheren Frequenz von 80 GHz werden eine bessere Fokussierung und ein größerer Dynamikbereich erreicht. So ist eine deutlich zuverlässigere Messung selbst bei schwierigen Umgebungen, z.B. bei bewegten Oberflächen im Reaktor, möglich.
Der Radar-Füllstandsensor Vegapuls 64 ist ein echter Gewinn für schwierige Aufgaben. Aufgrund seiner höheren Frequenz von 80 GHz werden eine bessere Fokussierung und ein größerer Dynamikbereich erreicht. So ist eine deutlich zuverlässigere Messung selbst bei schwierigen Umgebungen, z.B. bei bewegten Oberflächen im Reaktor, möglich.
(Bild: Vega Grieshaber)

An pharmazeutische Produkte werden in puncto Sicherheit und Qualität hohe Anforderungen gestellt. Gleichzeitig ist meist auch eine Reihe an schwierigen verfahrenstechnischen Schritten zu bewältigen. Häufig finden die Prozesse im explosionsgefährdeten Umfeld statt oder es müssen hohe Umweltauflagen berücksichtigt werden.

Auch bei ACS Dobfar ist man sich dieser Verantwortung bewusst. Das italienische, privat geführte chemisch-pharmazeutische Unternehmen mit Hauptsitz in Tribiano, rund zehn Kilometer östlich von Mailand, produziert qualitativ hochwertige pharmazeutische Zwischenprodukte, aktive pharmazeutische Wirkstoffe (APIs) und Fertigarzneimittel. Kerngeschäft ist die Herstellung von Wirkstoffen und Antibiotika, wie Cephalosporine, Penicilline und Carbapeneme.

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Die Herstellungsprozesse sind hochkomplex. Viele Sensoren überwachen daher die Produktion. In den Lagertanks und Reaktoren sind es vor allem Parameter wie Füllstand und Druck, die von Interesse sind. Auf Vega aufmerksam wurde man durch das positive Feedback im Markt. Heute ist man mehr denn je von der hohen Qualität der Produkte überzeugt. Entsprechend fiel für die neuen Anlagen die Wahl auf die Sensoren des Messgerätespezialisten aus Schiltach, die nach und nach die Altgeräte ersetzten.

„Wir haben hauptsächlich viele Füllstandmessgeräte der Serien Vegapuls 63 und Vegaflex 60/81 an den Rohstoff- und Abwassertanks. Seit der Markteinführung des Radar-Füllstandsensors Vegapuls 64 im Jahr 2016 setzen wir diesen zudem verstärkt in den Reaktoren ein“, nennt Lino Brucoli, verantwortlich für die Anlagenautomatisierung bei ACS Dobfar, die Haupteinsatzgebiete der Radarfüllstandsensoren.

Auch die Druckmessung ist im italienischen Werk stark vertreten, beispielsweise in den Zuführleitungen der fertigen Produkte in die Lagertanks. Der Vegabar 82 wird zudem zur Steuerung der Produktionsprozesse sowie zur Überwachung des Stickstoffs in der Inertisierung eingesetzt. In einigen Prozessbereichen, vor allem beim Einsatz hochaggressiver Substanzen, kommt der Vegabar 82 mit PVDF-Prozessanschluss, FFKM-Dichtungen und Keramikmembranen zum Einsatz. Die Anwendungen reichen von Messungen unter Vakuum bis zu einem Überdruck von 15 bar.

Schwierige Bedingungen in den Tanks

Auf den Hauptlagertanks, die eine Höhe von acht bis 15 Metern und einen Durchmesser von ungefähr zwei bis drei Metern aufweisen, ist eine Reihe an Füllstandsensoren eingebaut, welche die unterschiedlichsten Produktmengen kontrollieren und steuern. In den Tanks werden neben den Rohstoffen auch Lösemittel und Säuren gelagert. „Wir stellen gleich mehrere Anforderungen an die Geräte. Vor allem müssen alle installierten Sensoren eine Atex-Zulassung vorweisen. Erst kürzlich haben wir damit begonnen, auch die Druckmessgeräte nach SIL zu standardisieren“, erklärt Brucoli. „Von Prozessseite aus stehen die meisten der in unseren Anlagen auftretenden Probleme in Zusammenhang mit hohen Temperaturen, Kondensation und gasförmigen Dämpfen, die von den chemisch aggressiven Medien ausgehen.“ Zudem kommt es häufig zur Kristallisation und zu Schmutzablagerungen an der Radarantenne.

Aber auch die Behälter und Reaktoren zeigen sich nicht von ihrer besten Seite, wenn es darum geht, eine exakte Füllstandmessung zu erhalten. Oft erschweren die Größe der Tanks, ihre geometrischen Formen und Aspekte, die mit dem Installationspunkt und der Mechanik im Allgemeinen zusammenhängen, den Einsatz der Füllstandsensoren. Gleichzeitig gibt es in einigen Reaktoren und Mischern bewegte Oberflächen. Dennoch haben es ACS Dobfar und Vega immer wieder gemeinsam geschafft – trotz der widrigen Messbedingungen – am Ende zuverlässige und genaue Messwerte zu erhalten.

Messstelle mit besonderer Aufgabe

Eine besondere Rolle übernimmt ein Vega-Sensor in einem der Tanks für die Lagerung von Abwasser. Dieses enthält einen großen Anteil an chemischen Substanzen. „Die Entsorgung des Abwassers ist kostspielig. Deshalb haben wir ein sehr großes Interesse daran, vorhandenes Wasser von anderen Substanzen zu trennen. Durch die Abscheidung des Wassers von den anderen chemischen Substanzen lässt sich das Abwasser direkt in unserer Kläranlage aufbereiten und entsorgen, während der Restabfall von Fachentsorgungsbetrieben aufbereitet wird, erklärt Brucoli. Hierzu wurden die Eigenschaften der im Tank gelagerten Fluide genutzt: Das unterschiedliche spezifische Gewicht von Wasser und den anderen Substanzen ermöglicht die physikalische Abscheidung: Das Wasser siedelt sich im oberen Bereich des Tanks an, während die anderen Substanzen nach unten sinken.

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Zum Einsatz kommt der kapazitive Sensor Vegacal 63, der an der Abflussleitung des betreffenden Lagertanks sitzt. Mit ihm lassen sich die beiden Medien anhand der unterschiedlichen Leitfähigkeiten der Fluide (Wasser besitzt eine wesentlich höhere Leitfähigkeit) unterscheiden. So ist es möglich, lediglich die chemische Substanz aus dem Behälter abzulassen. Kommt die Stabmesssonde in Kontakt mit der Wasserphase, erkennt der kapazitive Sensor, dass die chemische Substanz vollends dem Behälter entnommen wurde. Dank der zuverlässigen und sensitiven Messung wird der Ablaufprozess sofort gestoppt.

Auf diese Weise wird die chemische Substanz dem Tankcontainer zugeleitet, der für die Beförderung an den Bestimmungsort ausgelegt ist, während das Wasser der Kläranlage von ACS Dobfar zugeführt wird. „Somit haben wir den Arbeitszyklus und die Entsorgungskosten optimiert“, zeigt sich Brucoli zufrieden.

Echter Gewinn dank 80 GHz

Seit einigen Jahren setzt ACS Dobfar ausschließlich auf Sensoren von Vega. „In den letzten Jahren wurden die Prozesse immer komplexer und damit auch die Messungen sehr schwierig. Manchmal, etwa in Reaktoren oder in Anwendungen mit bewegten Oberflächen, war es sogar unmöglich, ein sauberes Messsignal zu erhalten. Aber Vega gibt niemals auf und hat uns in allen Fragestellungen stets unterstützt“, macht Brucoli deutlich. Mit der Entwicklung des Vegapuls 64 sind einige der Messanwendungen zudem erheblich leichter geworden.

„Der Vegapuls 64 ist ein echter Gewinn für schwierige Aufgaben“, bestätigt Brucoli. Aufgrund seiner höheren Frequenz von 80 GHz werden eine bessere Fokussierung und ein größerer Dynamikbereich erreicht. So ist eine deutlich zuverlässigere Messung, selbst bei schwierigen Umgebungen, wie bewegten Oberflächen im Reaktor, möglich. „Wir haben die Sensoren zunächst probehalber installiert. Die Ergebnisse waren vielversprechend“, berichtet Brucoli über seine Erfahrungen. Die Messresultate bestätigten sich dann im Laufe der Anwendung, so dass der Vegapuls 64 zur festen Größe bei ACS Dobfar wurde.

Ein weiterer Grund für Brucoli beim Erproben neuer Messtechnologien den Schwarzwälder Messtechnik-Experten treu zu bleiben, ist die Begleitung durch den Vega-Techniker. „Wir sind im pharmazeutischen Bereich tätig, wo jederzeit Kontrollen und Qualitätssicherungsmaßnahmen durchgeführt werden. Dieser Grundgedanke ist fest bei uns verankert und findet sich natürlich auch in den verwendeten Komponenten wieder“, so Brucoli und nennt abschließend einen weiteren Grund für Vega. „Selbst, wenn mal ein Gerät defekt oder eine Messsituation schwierig sein sollte, ist Vega immer schnell vor Ort, um das Problem zu lösen.“

Webinar-Tipp: Erfahren Sie in unserem Webinar anhand zahlreicher Praxisbeispiele, warum sich die Füllstandmessung mit der 80 GHz-Radartechnologie für alle Branchen in der Prozessautomatisierung eignet.

* Der Autor ist Produktmanager Radar bei der Vega Grieshaber KG, Schiltach.

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