Die Systeme zur Druckkontrolle in Tanks der Pharma-, Nahrungs- und Genussmittelindustrie bestehen in der Regel aus einer Kombination von Sensoren, Ventilen, Druckregler und Steuerung; sie sind üblicherweise also aus vielen Bestandteilen aufgebaut. »Der Anwender bezieht die Komponenten meist von unterschiedlichen Herstellern und kombiniert seine Lösung vor Ort dann selbst. Das funktioniert natürlich, hat aber auch eine ganze Reihe von Nachteilen, die sich oft erst im praktischen Betrieb herausstellen«, weiß Michael Wiedmann, Produktmanager Membranventile bei Bürkert Fluid Control Systems.

So sei ein reibungsloses Zusammenspiel der einzelnen Komponenten nicht unbedingt gewährleistet. »Längere Signalverarbeitungszeiten können dann die Folge sein. Außerdem ist der Platzbedarf der einzelnen Komponenten oft recht groß, Druckluftverluste lassen sich meist nicht vermeiden, die Reinigbarkeit und die Sterilisation können Probleme machen.«

Kompaktsystem aus einer Hand

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Inzwischen gebe es eine praxisgerechte Alternative: Bürkert Fluid Control Systems hat eine kompakte, hygienegerechte Systemlösung zur Druckregelung in Tanks entwickelt, die schnell auf Änderungen von Temperatur und Füllmenge sowie auf chemische Reaktionen reagiert. Das Tank-Blanketing-System erhöht laut Angaben des Herstellers die Prozesssicherheit, empfindliche Medien lassen sich schützen oder Produktmengen präzise dosiert abfüllen.

»Dabei beansprucht die Kompaktlösung nur wenig Einbauplatz, die Komponenten sind perfekt aufeinander abgestimmt, das System ist validierbar, einfach nachzurüsten und überzeugt nicht zuletzt durch sein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis«, sagt Wiedmann.

Automatische Druckregelung

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Das Drucküberlagerungssystem besteht aus zwei Faltenbalgventilen mit integriertem Prozessregler, einer internen Luftführung und einem Druckmessumformer. Der Faltenbalg aus PTFE garantiert eine saubere Medientrennung, ist FDA-zertifiziert und sterilisierbar. Der gemeinsame Edelstahl-Grundkörper des Systems ist in vertikaler Position restlos entleerbar und seine totraumarme Konstruktion macht die Reinigung einfach. Die Reinigbarkeit wurde mit einem VDMA-Riboflavintest bestätigt. Unterschiedliche branchenübliche Anschlüsse sorgen für eine leichte Integration beziehungsweise einfache Nachrüstung in den jeweiligen Prozess.

Die Anwendungsmöglichkeiten der automatischen Druckregelung sind breit gefächert und reichen von Fermentationsprozessen über das Abfüllen empfindlicher Medien unter Schutzgasatmosphäre bis hin zur Lagerung und Förderung von Wasser für Injektionslösungen.

Dabei ist die prinzipielle Funktionsweise immer gleich: Wird ein Medium in einen Tank gefüllt, nimmt das verfügbare Volumen für das Schutzgas, zum Beispiel Stickstoff, ab. Um die Drucküberlagerung konstant zu halten, also den durch den Anstieg des Mediumspiegels im Tank ansteigenden Druck auszugleichen, findet zwischen den Proportionalventilen und dem darin verbauten Drucksensor ein Signalaustausch statt und der Entlastungsanschluss wird geöffnet, um den voreingestellten Überlagerungsdruck zu erreichen. Das zweite Ventil bleibt während dieser Funktion geschlossen. Wird nun das Medium aus dem Behälter entnommen, beispielsweise an Zapfstellen für Wasser für Injektionslösungen, nimmt das verfügbare Volumen für das Schutzgas zu.

Um dann den voreingestellten Druck konstant zu halten und den Druckabfall durch das Absinken des Mediumspiegels zu kompensieren, öffnet nun das zweite Proportionalventil für die Gaseinspeisung gemäß dem Drucksensorsignal. Das erste Ventil bleibt während dieser Funktion geschlossen. Auf diese Weise wird der Gasdruck präzise und prozesssicher geregelt und eine konstante Drucküberlagerung findet statt.