Probentransport in der industriellen Qua-litätssicherung am Beispiel der Granulierung

Die, zur Steigerung der Produktion, immer schneller ablaufenden Produktionsabläufe bedürfen auch eine immer enger getaktete Überwachung.

Die konstante Prozessüberwachung ist Grundpfeiler der modernen Qualitätssicherung. Nur durch regelmäßige Überwachung kann sichergestellt werden, dass das produ-zierte Material den Anforderungen entspricht. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um einen Prozess in der Lebensmit-telindustrie, der Medizin oder der Chemie handelt. Kern-element der Prozessüberwachung ist der Regelkreis beste-hend aus den Schritten
• „Aufnahme von Prozessparametern“,
• „Analyse von Parametern“,
• „Ableiten von Anpassungsanforderungen“ und
• „Durchführen der Änderungen“

ähnlich dem PDCA-Zyklus oder auch Deming-Zyklus.

Die, zur Steigerung der Produktion, immer schneller ablau-fenden Produktionsabläufe bedürfen auch eine immer enger getaktete Überwachung. Dies hat zur Folge, dass die Zeit, die zum Beispiel in der Lebensmittelbranche zwischen Pro-benahme und dem Erhalten von Messdaten liegt und die früher Stunden gedauert hat, immer kürzer werden muss.

Granulat

Unter Granulierung wird im Allgemeinen der Prozess ver-standen, bei dem ein oder mehrere Pulver in eine körnige Form, die sogenannten Granalien gebracht wird. Dies kann entweder über Druck oder mit Hilfe eines Bindemittels ge-schehen. Es gibt verschiedene Gründe für eine Granulie-rung, wie z.B.
• Vermeidung von Entmischung des Materials aufgrund unterschiedlicher Partikelgrößen
• Durch eine geringere Adhäsion des Granulats gegen-über dem Pulver erhöht sich die Fließfähigkeit
• Das Granulat besitzt ein geringeres statisches Aufla-dungspotential, als das Pulver
• Durch die größeren Partikel wird die Staubkontamina-tion herabgesetzt

Wie jeder andere Prozess, muss auch die Granulierung überwacht werden. Dazu eignen sich Probenehmer, die auf möglichst produktschonende Art eine Probe entnehmen, wie z.B. Tassenprobenehmer.

Diese Probenehmer werden in Prozessen eingesetzt, in de-nen es auf eine maximale Produktschonung ankommt. Dadurch, dass das Material in einer Probentasse gesammelt wird, kommt es zu keiner Beeinträchtigung des Materials, wie zum Beispiel, wenn das Material mit einer Schnecke entnommen werden würde. Nach der Probenahme folgt der Schritt der Probenanalyse, zum Beispiel mit einem Parti-kelanalyser oder einem Nahinfrarotspektrometer, um mögli-che Abweichungen vom Soll-Zustand und somit mögliche Anpassungsanforderungen abzuleiten.

In diesem Zusammenhang ist es relevant, an welcher Stelle im Prozess die Probenahme und die Analyse stattfindet. Hierbei werden die vier Konzepte „Inline“, „Online“, „At-line“ und „Offline“ unterschieden. Die untenstehende Gra-fik veranschaulicht diese Zusammenhänge.

Ziel muss es sein, die Probenahme möglichst nah am Pro-zess durchzuführen, genauso wie die Analyse. In vielen Unternehmen ist es aktuell noch der Fall, dass die Proben zwar direkt aus dem Prozess entnommen werden und reprä-sentativ und reproduzierbar sind. Jedoch ist es häufig so, dass die Analyse an anderer Stelle, in einem anderen Ge-bäude oder sogar bei einem externen Dienstleister durchge-führt werden.

Durch den Transport des Materials vom Ort der Probenah-me zum Ort der Analyse, kann es bereits zu Veränderungen der Materialparameter kommen, das heißt, dass sich das Material in der Analyse anders darstellt, als es sich inner-halb des Prozesses verhält. Ein weiterer, deutlich kritischer Aspekt ist jedoch, dass es zwischen Materialentnahme und -analyse zu erheblichen zeitlichen Differenzen kommen kann. Unter Berücksichtigung des eingangs beschriebenen Regelkreises führt dies zu einem erheblichen Perfor-manceverlust, da sich die Laufzeit des Regelkreises um mehrere Stunden, bis hin zu Tagen verzögert.

Pneumatischer Probentransport

Seit Ende 2022 gehört das Unternehmen „SIMAR® GmbH“ fest zur REMBE® Alliance. Damit wurde die Gruppe, zu der bereits Unternehmen wie die „REMBE® Safety + Control GmbH“ und die „REMBE Kersting GmbH“ gehören um einen sehr wichtigen Partner erweitert. Ein Teil des Kerngeschäfts von SIMAR® ist der pneumati-sche Transport von Schüttgütern. Hierbei gilt es viele Punkt zu beachten, um die Qualität der entnommenen Materialien nicht zu beeinflussen und um ein unverfälschtes Analyseer-gebnis zu erzielen.
• Produktschonung: das Material darf in seinen Eigen-schaften während des Transports nicht beeinflusst werden. Zum Beispiel muss die Kornzermahlung und die Materialentmischung auf ein Minimum reduziert werden.
• Stabilität: die einsetzten Rohre und Schläuche dürfen nicht abgerieben werden. Dies ist vor allem bei abrasi-ven Materialien ein wichtiger Aspekt
• Fremdmaterial: Es muss sichergestellt werden, dass es zu keinem Eintrag von Fremdmaterialien kommt
• Reinigung: Die Transporteinrichtung muss einfach tro-cken zu reinigen sein, damit es bei Produktwechseln zu keiner Verschleppung und damit zu einer Kreuzkonta-mination kommt. Dies ist vor allem bei der Verarbei-tung von Stoffen mit hohen Anforderungen, wie FDA, Containment oder Toxizität relevant
• Kleinstmengen: Die Systeme müssen in der Lage sein auch Kleinstmengen von wenigen Gramm zuverlässig zu übertragen

Geschwindigkeitszuwachs und Kostenersparnis durch Probentransport
Aufgrund der immer schneller ablaufenden Produktions-prozesse, ist heutzutage ein konstante Prozessüberwachung wichtig, um sicherzustellen, dass alle Anforderungen erfüllt werden. Das hat zur Folge, dass die Zeit zwischen Probe-entnahme und -analyse kürzer werden muss. REMBE® Kersting möchte mit seinen Probenehmern sowie den pas-senden Fördergeräten einen Beitrag leisten die Entnahme und Analyse der Proben möglichst Inline, das heißt vor Ort, durchzuführen. Nur so kann konsequent und kurzfristig reagiert werden, falls die Materialparameter vom gewünsch-ten Zustand abweichen. Am Ende ist es eine Frage der Kos-ten, die entstehen, wenn Material aufgrund von Fehlern verworfen werden muss.