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Sterile Druckmessung

So erhöhen Sie die Prozesssicherheit bei der sterilen Druckmessung

| Autor/ Redakteur: Jürgen Reiser / Anke Geipel-Kern

Wer hygienisch und steril produzieren will, für den ist Druckmessung mit einem Druckmittler manchmal nur die zweitbeste Lösung. Denn die Druckmittlerlösung kann bei einem Membranbruch das Produkt gefährden. Ein speziell für die sterile Verfahrenstechnik entwickeltes Manometer übermittelt den Druck trocken über eine Plattenfedermembran.

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Alternative für die sterile Verfahrenstechnik: Die „trockene Messzelle“, das WIKA Manometer Typ PG43SA.
Alternative für die sterile Verfahrenstechnik: Die „trockene Messzelle“, das WIKA Manometer Typ PG43SA.
(Bilder: WIKA, [M]-Albrecht)

Bei Herstellprozessen von Lebensmitteln, Pharmazeutika und biotechnologischen Produkten hat die Sicherheit für den Endverbraucher höchste Priorität. Die Messtechnik liefert dabei wertvolle Informationen für eine qualitativ hochwertige und effiziente Produktion. Für die spezifischen Anforderungen hinsichtlich Hygienic Design gibt es bei den Messgeräten einiges zu beachten. Der vorliegende Beitrag erläutert wichtige Zusammenhänge und stellt eine zuverlässige Lösung für die Druckmesstechnik vor.

Druckmessgeräte, die in der sterilen Verfahrenstechnik zum Einsatz kommen, müssen aus speziellen Werkstoffen bestehen. So werden hier ausschließlich Messgeräte verwendet, bei denen die messstoffberührten Bauteile aus hochwertigem Chrom-Nickel-Stahl bestehen. Auch die Gehäuse sind aus rostfreiem Edelstahl, da Anlagen oftmals auch von außen gereinigt werden.

Zusätzliche Anforderungen gelten vor allem im Hinblick auf glatte Oberflächen. In Standards wie z.B. EHEDG Doc. No. 8 „Gestaltungskriterien für hygienegerechte Maschinen, Apparate und Komponenten“ wird die Rauheit mit Ra <0,8 μm für die üblichen Reinigungsprozesse als ausreichend erachtet. Dies gilt insbesondere für die messstoffberührten Oberflächen, aber auch für das Gehäuse des Messgerätes. Bestimmte Prozesse in der Biotechnologie verlangen nach einer noch niedrigeren Rautiefe von <0,4 µm.

Diese Anforderung ist leicht nachzuvollziehen, denn innerhalb des Prozesses dürfen sich an keiner Stelle Partikel oder sonstige Bestandteile des Messstoffes ablagern können. Aus solchen Ablagerungen könnten sich schnell Verunreinigungen bilden, die den ganzen Prozess gefährden. Auch bei einem Wechsel des Mediums würden Ablagerungen zu einem Problem führen: Wenn die Anlage gereinigt und gespült wird, lassen sie sich nur sehr schwer und mit höherem Reinigungsaufwand beseitigen. Im ungünstigsten Fall können sie sogar eine andere Charge verunreinigen.

So vermeiden Sie jedes Risiko

Auch die Prozessanbindung durch einen Prozessanschluss darf aus hygienischen Gesichtspunkten kein Risiko darstellen. Hier haben sich totraumfreie, frontbündige Lösungen bewährt.

Über die einschlägigen Normen wie DIN 11864 oder DIN 11850 sind Prozessanschlüsse definiert, die sich besonders für die Anwendung in der sterilen Verfahrenstechnik eignen, z.B. Clamp, Varivent oder Biocontrol.

Am Messgerät angebaute Druckmittler mit den entsprechenden Prozessanschlüssen stellen dafür eine weitere Lösung dar. Druckmittler trennen Messgerät, Messumformer oder Manometer vom Messstoff. Die Trennung erfolgt mithilfe einer elastischen Metallmembrane. Der Innenraum zwischen Membrane und Messgerät ist vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt, die den Druck auf das Messelement des Messgerätes überträgt.

Allerdings nicht ohne Risiko: Nachteilig könnte sich ein Membranbruch auswirken, da in einem solchen Fall die für einen Druckmittler notwendige Übertragungsflüssigkeit in den Herstellungsprozess gelangen kann.

Eine Alternative ohne Risiko stellt das Wika Manometer Typ PG43SA dar, das speziell für Anwendungen der sterilen Verfahrenstechnik konzipiert ist. Im Gegensatz zu einer Druckmittlerlösung benötigt das Manometer keine Druckübertragungsflüssigkeit, denn es handelt sich somit um eine so genannte „trockene Messzelle". Die Auslenkung der Plattenfedermembran wird direkt über eine Schubstange an das Messwerk übertragen. Dieses übersetzt die Linearbewegung der Schubstange im Millimeterbereich in eine Drehbewegung von 0 bis 270 Winkelgraden auf den Zeiger.

Durch diese konstruktive Lösung wird die Sicherheit von Prozessanlagen deutlich erhöht – und das Risiko einer Verunreinigung des Mediums durch die Druckübertragungsflüssigkeit ist völlig ausgeschlossen.

Die sichere Verwendbarkeit des Manometers in der sterilen Verfahrenstechnik ist durch eine EHEDG-Zertifizierung sowie einer 3-A-Zulassung bestätigt. In den jeweiligen Regelwerken sind Vorgaben für die Gestaltung der Messgeräte präzise festgelegt, z.B. in Bezug auf die Oberflächengestaltung der Geräte und messstoffberührten Bauteile. So dürfen bestimmte Mindestradien und Durchmesser nicht unterschritten werden. Hintergrund ist wieder die Forderung nach möglichst einfacher und gründlicher Reinigung der am Prozess beteiligten Geräte und Anlagen – damit Ablagerungen und Ansammlungen von unerwünschten Stoffen verhindert werden, die den Herstellungsprozess von z.B. Lebensmitteln gefährden.

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