Retrofit von Gefriertrocknungsanlagen – ein Leitfaden zur Bewertung und Entscheidung

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GEMÜ Gebrüder Müller Apparatebau GmbH & Co. KG

Martin Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH

Besonders interessant sind die funktionalen Erweiterungen, da sie zu einer verbesserten Prozessführung oder zur Qualitätssteigerung beitragen. Dazu gehören aus elektrotechnischer Sicht neue Funktionen zur Prozessführung und -überwachung (PAT), Verbesserung der Systemhandhabung (Bedienerführung) sowie die Steigerung der Qualität des Trocknungsprodukts oder die Energieeinsparung. Bei den mechanischen Komponenten liegt der Fokus auf der Automatisierung der Be- und Entladung, z.B. in Form von Beladewagen, erhöhten Reinigungsanforderungen oder der Integration eines Inline-Filter- Integritäts-Tests (FIT).

Erfolgreiches Retrofit

Während Retrofit-Maßnahmen bei Labor- und Pilotanlagen einen überschaubaren Umfang haben, sind Modernisierungsmaßnahmen bei Produktionsgefriertrocknungsanlagen grundsätzlich komplexer und haben den Charakter eines Projekts. Wenn technisch machbar, sind insbesondere größere Retrofit-Projekte im Werk beim Lieferanten durchzuführen, um die dort vorhandenen technischen Möglichkeiten optimal zu nutzen.

Bei einer dampfsterilisierbaren Gefriertrocknungsanlage wurden z.B. sämtliche verschleißbehafteten Komponenten (Kältemaschinen, Vakuumpumpe, Umwälzpumpe) und die Automatisierungstechnik (Verkabelung, Schaltschrank, Steuerung, Visualisierung) erneuert sowie ein Inline-Filter-Integritäts-Test integriert. Die Kosten für die Retrofit-Maßnahmen lagen bei nur etwa 35 Prozent einer funktional gleichwertigen Neu-Anlage.

Ergänzendes zum Thema

Denkbare Modernisierung

Technische und Funktionale Upgrades

Technische Updates

Elektrotechnik • Ersatz von Steuerungen

- herstellerspezifische Steuerungen

- Umrüstung von SIEMENS S5 auf S7

• Bauteilaustausch im Schaltschrank wegen Verschleiß oder Alterung

• Erneuerung der Anlagenverkabelung

• Ersatz der Bedieneinheiten

• Erneuerung Steuerungssoftware

• Austausch von PC-Technik (Hardware) häufig begleitet von

 Update der Visualisierungssoftware

 Neue PC-Betriebssysteme

Hierbei kommen vermehrt Virtualisierungstechnologien zum Einsatz, die die Weiterverwendung der vorhandenen Software erlauben.

Mechanik Austausch verschleißbehafteter Komponenten, wie z. B.

• Kältemaschinen

• Vakuumpumpen

• Umwälzpumpen

• Türscharniere

• Türriegel (pneumatisch / hydraulisch)

• Pneumatik-Komponenten

• Hydraulik-Komponenten

Materialien

• Isoliermaterialien

• Dichtungen

Modernisierungsumfang  Funktionale Upgrades

FIT

CIP (Clean-In-Place)

PAT-Funktionen Inline-Filter-Integritäts-Test mit integrierter Erzeugung des Test-mediums

• Modifikation des Belüftungssystems

• Erweiterung der Sterildampfversorgung

• Erweiterung der Steuerungshardware und -software

In die Trocknungs- und Eiskondensatorkammer integriertes Reinigungssystem

• Anbindung an externe Medienversorung (Ventile, Verrohrung, Messtechnik)

• Modifikation des Medienentsorgung (Ventile, Verrohrung)

• Zusätzliche Verrohrung innerhalb der Kammern (Düsenstöcke)

• Zusätzliche Aggregate (CIP-Umwälzpumpe, Wasserringpumpe)

• Erweiterung der Steuerungs-Hardware und -Software

Funktionale Erweiterungen („Assistenten“) in Bezug auf Process Analytical Technolgies

• Auto-LyoControl zur Bestimmung des Gefrierpunktes eines Trocknungsprodukts inklusive einem automatisch berechneten Vorschlag für das zu verwendende Trocknungsvakuum

• Wägesystem LyoBalance zur Bestimmung des Gewichtsverlusts während der Haupt- und Nachtrocknung

• Manometrische Temperaturmessung zur Bestimmung der Sublimationsrate und der berührungslosen Messung der Produkttemperatur an der Eisfront

• Komparative Druckmessung (Vergleich von Vakuumistwerten unterschiedlicher Messprinzipien „Pirani“ / „Kapazitiv“) zur Bestimmung des Trocknungsendes während der Haupttrocknung

• Bestimmung des Trocknungsendes über die Aufzeichnung des Wasserdampfgehalts mit externen Messsystemen, z. B. LyoTrack, Massenspektrometer

Retrofit-Maßnahmen brauchen Zeit

Bei einer anderen, nicht-dampfsterilisierbaren Pilot-Gefriertrocknungsanlage wurde die alte Steuerungstechnik mit Folientastatur und Papierschreiber durch eine dem Stand der Technik entsprechende Anlagensteuerung mit intuitiver Touch-Bedienung und Datenanbindung an eine PC-basierte Prozessvisualisierung ersetzt. Für diese Retrofit-Maßnahme wurden von der Anlieferung ins Hersteller-Werk bis zur Wieder-Inbetriebnahme beim Kunden etwa sechs Wochen benötigt.

* Der Autor ist Leiter Automatisierung & Elektronik Entwicklung der Martin Christ Gefriertrocknungsanlagen GmbH, Osterode. E-Mail-Kontakt: n.franz@martinchrist.de

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Gefriertocknung

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Retrofit-Maßnahmen brauchen Zeit