Probenahme aus Mischern mit wandbündigen Rührwerken
Ob Pharmazieprodukte, Lebens-/Futtermittel oder Mineralstoffe – eine zuverlässige Qualitätssicherung verlangt von Unternehmen heutzutage eine ständige Überwachung, um geltende Qualitätsstandards zu erfüllen und eine lückenlose Rückverfolgbarkeit zu garantieren. Die Kunden sind anspruchsvoll und erwarten, dass Vorschriften aus den Normen und Qualitätsmerkmale eingehalten werden. Aufgrund der immer komplexer werdenden Prozesse ist man darauf angewiesen, dass die zugeführten Stoffe den Spezifikationen entsprechen. Je nach Produkt oder Prozessführung können ansonsten Gefahren für Mensch und Umwelt entstehen.
Eine Verarbeitung von qualitativ nicht hochwertigen Rohstoffen kann zusätzlich finanzielle Folgen haben. Zusätzlich entstehen Kosten und Reputationsverluste durch Rückruf des Materials. Aus diesem Grund kommt besonders der Überprüfung der Rohstoffe zu Beginn der Verarbeitungsprozesse eine essenzielle Bedeutung zu.
Probenehmer werden zur zuverlässigen Qualitätssicherung in folgenden Bereichen eingesetzt:
- im Wareneingang zur Überprüfung der gelieferten Qualität,
- in der Produktion zur präzisen Prozesssteuerung und
- bei der Abfüllung und Verladung zur Ausgangskontrolle.
Auswahl des richtigen Probenehmers
Generell muss vor dem Einsatz eines Probenehmers der Anwendungsfall genau geprüft werden. Folgende Faktoren beeinflussen die Wahl des Probenehmers:
Materialparameter: Wichtig für die Auswahl des Probenehmers ist die Frage, ob das Prozessmaterial fest, flüssig oder gasförmig ist. Zusätzlich müssen weitere Parameter, wie die Viskosität oder chemische Eigenschaften berücksichtigt werden.
Prozessparameter: In welchem Bereich wird der Probenehmer eingesetzt? Jede Umgebung bewirkt eigene Anforderungen an das Material des Probenehmers sowie die eingesetzten Dichtungen.
Fließgeschwindigkeit: Wie schnell fließt das Prozessmaterial? Der Probenehmer muss für die auftretenden Kräfte durch das Material ausgelegt sein.
Druck: Höhere Drücke im System stellen höhere Anforderungen an die Probenehmer als Systeme, die unter Umgebungsdruck arbeiten. Dabei ist auch auf Unterdrücke zu achten.
Temperatur: Die eingesetzten Materialien im Probenehmer müssen die Prozess- und Materialtemperaturen aushalten können.
ATEX: Wird der Probenehmer in einer explosionsgefährdeten Umgebung eingesetzt, muss darauf geachtet werden, dass der Probenehmer dafür ausgelegt ist.
Einbauort: Ein wichtiger Einfluss auf die Wahl des Probenehmers hat der geplante Einbauort. Hierbei wird hauptsächlich unterschieden, zwischen stehenden (z.B. in Behälter, Silo) oder fließenden (z.B. in Rohrleitung) Materialien. So kann ein Tassenprobenehmer zum Beispiel nur in Anwendungen mit fallendem Material eingesetzt werden. Schneckenprobenehmer stattdessen können auch in Behältern eingesetzt werden, die voll mit Material sind.
Kollisionsbetrachtung: Wenn sich innerhalb des Prozessraumes bewegliche Teile befinden, wie zum Beispiel in Mischern, muss darauf geachtet werden, dass es zu keiner Kollision mit dem Probenehmer kommt, da diese häufig zu Beschädigungen und Ausfall der Anlage führt.
Der nächste Abschnitt geht daher auf die Besonderheiten von Probenahme in Mischern ein.
Herausforderungen bei der Probenahme aus Mischern
Mischer gibt es in den unterschiedlichsten Bauformen und für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle. Sobald das Rührwerk jedoch wandbündig ist, besteht das Risiko im Betrieb mit dem Probenehmer zu kollidieren.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um eine Kollision zu vermeiden.
- Montage des Probenehmers nur wenn das Rührwerk nicht eingebaut ist, z.B. bei ausklappbaren Rührmechanismen oder wenn es stillsteht. Dies hat zur Folge, dass während des Mischvorganges keine Probe genommen werden kann.
- Design einer Aussparung im Rührwerk für den Probenehmer. Dadurch kann der Probenehmer durchgehend im Prozess stehen bleiben, ohne dass es zu einer Kollision kommt. Auf der anderen Seite führt das jedoch dazu, dass sich Toträume bilden können oder das Material nicht ausreichend gemischt wird.
Der Probenehmer wird so konstruiert, dass er wandbündig mit der Behälterwand ist und trotzdem Material entnehmen kann. Dazu hat die REMBE® Kersting GmbH einen neuen pneumatischen Probenehmer entwickelt, auf den im folgenden Abschnitt eingegangen wird.
Verfahrbarer Schneckenprobenehmer
Die folgende Abbildung zeigt den Aufbau des neuen pneumatischen, „SAMscrewtasty“, der speziell für Mischer mit wandbündigem Rührwerk entwickelt wurde. Der Probenehmer ist mit einer Schnecke ausgestattet, die zusätzlich linear verfahrbar ist. Mit dem roten Handhebel kann der Probenehmer zusätzlich von der Umgebung getrennt werden.
- Der Probenehmer befindet sich in der Grundstellung. Die Schnecke ist ganz nach vorne gefahren und stößt dabei gegen eine Dichtfläche im Anschweißflansch.
- Die Schnecke fährt pneumatisch zurück und gibt eine Probenkammer frei.
- Durch das Rührwerk wird Prozessmaterial in die Probenkammer eingetragen.
- Die Schnecke fährt rotierend vorwärts und schließt die Probenkammer
- Die Probe wird durch Rückwärtsdrehen der Schnecke zum Probenauslass getragen.
- Der Probenehmer befindet sich wieder in der Grundstellung, bereit für eine erneute Probenahme.
Diese Bauweise des Probenehmers gewährleistet, dass in der Grundstellung kein Material in die Schnecke gelangt. Zusätzlich ist der Prozess somit gegen die Umgebung abgedichtet. Dadurch ist das System auch für Anwendungen im Hygienebereich geeignet.
Sammlung und Verarbeitung der Proben in Probenkarussell und Probenbutler
Neben der klassischen Form des Probensammelns in einzelnen Probengefäßen, die unterhalb des Probenehmers montiert werden, kann das Probenkarussell als System zur Probensammlung genutzt werden. Hierbei handelt es sich um Probenflaschen, die auf einem Drehteller positioniert sind. Für jede Probenahme dreht sich der Teller um eine Position weiter. Damit können automatisiert mehrere Probengefäße befüllt werden, ohne dass die einzelnen Gefäße zwischendurch manuell gewechselt werden müssen. Bei Bedarf kann dies auch unter Schutzatmosphäre geschehen.
Neben dem Probenkarussell kann der Probenbutler von REMBE® Kersting zum vollautomatischen Abfüllen, Verschließen und Kennzeichnen von Proben und Rückstellmustern genutzt werden. Zusätzlichen Nutzen bietet die Integration von Analysesystemen zur automatisierten Erhebung von Materialparametern, wie Korngrößen, Feuchte, Schüttdichte oder Proteingehalt sowie die vollständige Einbindung des Probenbutlers in die bestehende IT-Infrastruktur.
Nachstehende Abbildung zeigt den Probenbutler im Einsatz nach einem Mischer, um nach jeder Mischung mehrere Proben aus der Charge vollautomatisch zu verpacken, zu labeln und zur Weiterverarbeitung bereitzustellen. Der Probenbutler ist ca. 2.000 mm hoch, 1.200 mm breit und 700 mm tief. Sollten die Verpackungs- und Analysesysteme nicht in der Nähe der Probenehmer platziert werden können, kann ein pneumatischer Probentransport eingesetzt werden.
Gerne unterstützen wir Sie bei der Realisierung Ihres Probenahmekonzeptes auch bei Ihnen vor Ort.