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Stülpfilterzentrifuge

Neue Stülpfilterzentrifuge bietet gesteigerte Performance, mehr Komfort und mehr Sicherheit

26.09.2007 | Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Murat Öztas, Dipl.-Ing. Peter Rojan / Dr. Jörg Kempf

Das Maschinengehäuse der neuen Stülpfilterzentrifuge Fx hat auf jeder Seite eine Aufschwenkbare Doppeltür und ist so für den Betreiber einfach zugänglich. (Bilder: Heinkel)
Das Maschinengehäuse der neuen Stülpfilterzentrifuge Fx hat auf jeder Seite eine Aufschwenkbare Doppeltür und ist so für den Betreiber einfach zugänglich. (Bilder: Heinkel)

Heinkel präsentiert mit der mittlerweile dritten Generation jetzt eine neue Stülpfilterzentrifuge zur Abtrennung hochwertiger Feststoffe, die sich durch gesteigerte Performance, verbesserten Komfort und mehr Sicherheit auszeichnet.

Stülpfilterzentrifugen sind quasikontinuierliche, vollautomatisch betriebene Filterzentrifugen mit horizontal gelagerter, zylindrischer Siebtrommel. Ihr Hauptcharakteristikum ist der restschichtfreie Entleervorgang: Das Filtertuch wird unter Rotation aus der Trommel gezogen und dabei von innen nach außen gestülpt. Der mechanisch entfeuchtete Feststoff wird vollständig aus der Trommel entleert und direkt in nachfolgende Aggregate oder Behälter geleitet, wobei die Qualität auch über längere Produktionskampagnen konstant bleibt. Die Zentrifuge kann deshalb für die komplette Dauer einer Produktionskampagne hermetisch geschlossen betrieben werden.

Die Stülpfilterzentrifuge wurde Anfang der Siebzigerjahre entwickelt und seitdem den geänderten Betreiberanforderungen und den technischen Möglichkeiten immer wieder angepasst. So zeichnete sich die 1991 vorgestellte zweite Generation durch moderne Antriebstechnik und Automatisierung sowie durch ein verbessertes GMP-Design aus. Nahezu revolutionär war damals die Einführung des PAC (Pressure Added Centrifugation)-Systems zur gasdrucküberlagerten Zentrifugation und Zentrifugentrocknung, was den Einsatzbereich wesentlich erweitert hat. Die im Juni dieses Jahres vorgestellte dritte Generation Fx zeigt nun eine „neu erfundene“ Stülpfilterzentrifuge: Gesteigerte Performance, ein verbesserter Komfort und mehr Sicherheit für Mitarbeiter und Produkt erhöhen den Betreibernutzen deutlich.

Gesteigerte Leistung

Ein charakteristisches Maß für die Durchsatzleistung einer Filterzentrifuge ist die Äquivalente Filterfläche, das Produkt aus maximal erreichbarer Zentrifugalbeschleunigung und Filterfläche (C-Wert x Filterfläche). Die neue Generation weist gegenüber ihrem Vorgängermodell eine verdoppelte Äquivalente Filterfläche auf (siehe Tabelle), wodurch bei den meisten Trennaufgaben die notwendige Schleuderzeit drastisch verkürzt werden kann. Gleichzeitig wurde die Dynamik optimiert: Die Antriebe sind so konzipiert, dass die Zentrifugentrommel in kürzestmöglicher Zeit auf die jeweils gewünschten Drehzahlen beschleunigt und gebremst werden kann und Totzeiten z.B. zum Entleeren der Zentrifuge minimiert sind. Die kinetische Energie der Trommel wird beim Bremsen in das Netz zurückgespeist. Das PAC-Füllrohr ist jetzt einfacher aufgebaut und mit neuen Modulen zur CIP-Reinigung, Prozessbeobachtung und Probenenentnahme von Feststoffen aus der Trommel versehen. Die Kondensation beim Füllen kalter Flüssigkeiten und ein Überfüllen der Trommel werden vermieden. Zusätzlich konnte die Anzahl der Bauteile des PAC-Füllrohrs von 113 auf 30 reduziert und eine einfach auszutauschende Füllrohrdichtung eingesetzt werden.

Mehr Komfort und Ästhetik

Die neue Stülpfilterzentrifuge Typ Fx benötigt etwa 30 Prozent weniger Platz als ihre Vorgängermodelle und hat einen fast quadratischen Grundriss, da sie wesentlich kürzer baut. Sie lässt sich deshalb einfach in vorhandene Gebäudestrukturen integrieren. In Neuanlagen spart der Betreiber aufgrund der kompakten Bauweise Gebäude- und Reinraumkosten.

Das Designkonzept zielt auf eine Minimierung der notwendigen Installationszeit und -kosten um jeweils 30 Prozent. Dazu ist die flexible Membran zur Reinraumtrennung bereits in das Maschinengehäuse integriert; das aufwändige Anpassen und Einbauen auf der Baustelle entfällt. Zusätzlicher Vorteil: Das Maschinengehäuse ist so von eventuellen Unwuchtsvibrationen isoliert, und die Versorgungsmedien, wie Stickstoff, Steuerluft und CIP-Flüssigkeit, können direkt an die zentrale Anschlussbatterie der Zentrifuge verrohrt werden. Da zusätzlich die flexible Schlauch- und Leitungsführung, die Inertisierungseinheit und die CIP-Station bereits im Werk in das Maschinengehäuse eingebaut werden, lassen sich wertvolle Montagestunden auf der Baustelle sparen und zeitraubende Installationsfehler vermeiden. Die Steuerungskomponenten befinden sich nun in einem explosionsgeschützten Steuerungskasten in dem Maschinenunterbau selbst, so dass das bisher aufwändige und fehleranfällige Anschließen vieler Leitungen an Zentrifuge und Schaltschränken auf nur ein Bus-Kabel reduziert wird.

Das Maschinengehäuse hat auf jeder Seite eine aufschwenkbare Doppeltür und ist so für das Wartungspersonal einfach zugänglich. Wartungs- und Reparaturarbeiten können ohne große Montagefreiräume sofort durchgeführt werden. Der Verfahrensraum selbst ist durch Schaugläser im Filtratgehäuse einsehbar, so dass der Bediener zu jedem Zeitpunkt erkennen kann, ob noch Filtrat abgeschleudert wird oder nicht.

Wirksamere Reinigung

Die Herstellung chemischer Substanzen birgt Gefahren für die Mitarbeiter in der Produktion, vor allem durch Kontakt mit eventuell gesundheitsschädlichen Stoffen. Gleichzeitig muss aber auch das Produkt selbst vor Verunreinigungen geschützt werden. Beide Ziele sprechen oft für den Einsatz der prinzipbedingt geschlossen arbeitenden Stülpfilterzentrifuge, die dann bei Produktwechsel oder vor Wartungsarbeiten mit einem CIP-System im geschlossenen Zustand gereinigt wird. Ein effektives Reinigungssystem trägt nicht nur zu Schutz und Sicherheit von Mitarbeitern und Produkt bei, sondern spart dem Betreiber auch Investitions- und Betriebskosten für zusätzliche Schutzmaßnahmen. Es gab also wichtige Gründe, ein weiter verbessertes Reinigungs- und Containmentkonzept für die dritte Generation der Stülpfilterzentrifuge zu entwickeln.

Eine neuartige, berührungsfreie Abdichtung zwischen dem Filtrat- und Feststoffbereich ermöglicht eine absolute Leckagefreiheit. Bereits ausgetragene Feststoffe können nicht mehr mit Mutterlauge kontaminiert werden. Die neue Abdichtung erlaubt es zudem, auf die teure und schwer zu reinigende Umluftführung mit Zyklon zwischen Feststoff- und Filtratgehäuse zu verzichten. Zusätzlich wurde die produktberührte, innere Oberfläche der Zentrifuge um 20 Prozent verkleinert, was ebenfalls zu einer effizienten Reinigung beiträgt. Die Radien der produktberührten Gehäuseteile wurden vergrößert, so dass sich Produktreste mit den leicht zu inspizierenden und gewindefrei montierten Rotationssprühdüsen gründlich abreinigen lassen. Der Spalt zwischen Trommelwand und Filtratgehäuse ist jetzt so groß, dass der Betreiber auch Trommel und Filtratbereich ohne Ausbau von Maschinenteilen reinigen kann.

Neue Filtertücher mit spezieller Drainageschicht

Viel Aufmerksamkeit wurde dem Herzstück der Stülpfilterzentrifuge, dem Filtertuch, seiner Auflage und seiner Befestigung gewidmet. Die neuen, gemeinsam mit dem Entwicklungspartner Sefar speziell für Stülpfilterzentrifugen gefertigten Filtertücher mit spezieller Drainageschicht können direkt in die Trommel gelegt werden. Das zuvor eingesetzte, elektropolierte Stützsieb für das Filtertuch und die Drainagerillen in der Trommel entfallen. Filtertücher für pharmazeutische Wirkstoffe werden unter strengsten Kontrollen aus gesonderten Pharmageweben für Stülpfilterzentrifugen hergestellt. Die eventuell vorhandenen Toträume bei der Einspannung der Filtertücher wurden mittels neuer Befestigungselemente an den Filtertüchern eliminiert. Die Befestigungsschrauben der Filtertuchklemmringe sind nicht mehr in direktem Kontakt mit dem Produkt.

Seit der Markteinführung im Juni dieses Jahres befinden sich bereits mehr als zehn Stülpfilterzentrifugen Typ Fx unterschiedlicher Baugrößen für Pharma- und Chemieunternehmen aus Europa und Asien in Fertigung.

Die Autoren sind Mitarbeiter der Heinkel Process Technology GmbH, Besigheim.

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