Prüfstand für Dialysefilter
Membranventile mit Rohrumformgehäuse sichern die Anlagenverfügbarkeit - Die Zusammenarbeit mit der B. Braun Avitum Saxonia GmbH
Nachhaltigkeit, geringe Betriebskosten und hohe Anlagenverfügbarkeit sind heute in der Medizintechnik-, Pharma-, Food- und Lebensmittelbranche zentrale Themen. Alle in den Anlagen verbauten und an den Prozessen beteiligten Komponenten müssen dazu beitragen. Das gilt auch für die unzähligen Membranventile, die vor allem in sterilen und pharmazeutischen Anwendungen im Einsatz sind und strenge Hygieneanforderungen und -normen erfüllen müssen. Membranventile in innovativen Rohrumformgehäusen (Tube Valve Body) sind hier eine gute Wahl: Sie erfüllen die anspruchsvollen Regularien der Branche und können vor allem wesentlich dazu beitragen, die Betriebskosten zu senken und die verfügbare Produktionszeit zu erhöhen. Bewiesen haben sie das zum Beispiel in einer automatischen Prüfstation für Dialysefilter.
Dialysator als Herzstück der Dialyse
Menschen mit einer chronischen Nierenerkrankung sind darauf angewiesen, ihr Blut regelmäßig mithilfe einer Dialysetherapie reinigen zu lassen. Das Herzstück der Dialyse bildet der Dialysator, ein Filter der als „künstliche Niere“ fungiert und durch verschiedene physikalische Prozesse sowohl Gifte aus dem Stoffwechsel als auch überschüssiges Wasser aus dem Blut entfernt. Dazu wird das Blut des Patienten durch bis zu 15.000 Hohlfasern im Dialysator geleitet, deren Wände aus einer dünnen Membran bestehen. Diese Membran besitzt feinste Poren, die Giftstoffe durchlassen, aber essenzielle Blutbestandteile des Patienten zurückhalten. Die B. Braun Avitum Saxonia GmbH, ein Tochterunternehmen des Medizintechnologie-Unternehmens B. Braun SE, fertigt in drei Werken am Standort Dresden genau dieses Herzstück der Dialyse, den Dialysator. Mithilfe von rund 900 Mitarbeitenden werden hier Fasern gesponnen, Gehäuse geformt, montiert und verpackt.
Die zuverlässige Funktion der Dialysatoren ist für den Patienten lebenswichtig. Die Filtermembranen werden deshalb unter Reinraumbedingungen einem aufwendigen Verfahren auf Faserintegrität getestet. Für den Dichtheitstest werden die Fasern mit sterilem Wasser benetzt und mit steriler Prüfluft beaufschlagt. Auf der Dialysat-Seite fließt steriles Wasser (High Purified Water, kurz HPW) mit hoher mikrobiologischer Qualität, während auf der Blutseite die Prüfluft anliegt. Bei Fehlern käme Luft durch die Membran und es würden Blasen entstehen. Am Ende des Tests werden die geprüften Filtermembranen dann mit Warmluft getrocknet.
Membranventile von Bürkert in besonders leichten Rohrumformgehäusen sparen bei SIP-Prozessen Energie sowie Betriebskosten – und erhöhen die Anlagenverfügbarkeit. Ihre Zuverlässigkeit beweisen sie unter anderem seit 2018 bei der B. Braun Avitum Saxonia GmbH in einem automatischen Prüfstand für Dialysefilter.
Alle Prüfabläufe sind automatisiert, angefangen vom Be- und Entladen bis hin zum Einspannen der Dialysefilter an den Prüfplätzen und die Beaufschlagung mit den unterschiedlichen Medien in definierter Reihenfolge. Dazu bedarf es zahlreicher Ventile, damit die Luft- und Wasserdurchströmung an den vielen Prüfplätzen präzise regelbar ist.
„Insgesamt sind im Prüfstand mehr als 600 Membranventile im Einsatz.“
Rund um die Uhr in Betrieb
Damit die Dialysefilter im Dreischicht-Betrieb rund um die Uhr getestet werden können, hat die Alphaplan GmbH, ein Spezialist auf dem Gebiet der Membranfilter-Technologie einen automatischen Prüfstand konzipiert und gebaut. Er besteht aus mehreren Zellen, die wiederum in mehrere Blöcke mit mehreren Prüfplätzen untergliedert sind.
Die Anforderungen an die im Prüfstand verbauten Ventile sind hoch. Sie müssen hygienegerecht sein, dabei aber auch gute thermische und verfahrenstechnische Eigenschaften bieten, sich also gut reinigen lassen und für die hohen Temperaturen der SIP-Prozesse zwischen den eigentlichen Prüfphasen geeignet sein. Dabei ist eine hohe Lebensdauer der Membran zwingend erforderlich, weil der Anlagenbereich nur einmal pro Jahr für Wartungsarbeiten stillgesetzt wird. Der Prüfstandbauer, der schon viele Jahre mit Bürkert zusammenarbeitet und die Kompetenz der Fluidikspezialisten schätzt, entschied sich aus diesen Gründen für die Membranventile im Rohrumformgehäuse (Tube Valve Body), die bereits in der dritten Generation auf dem Markt sind und perfekt an ihren Einsatzbereich in Pharma-, Food- und Kosmetikindustrie angepasst wurden.
Die Dialysefilter werden im Dreischicht-Betrieb rund um die Uhr in
einem automatischen Prüfstand unter Reinraumbedingungen getestet.
Schnelles Aufheizen und Abkühlen
So tragen die besonders leichten Rohrumformgehäuse bei SIP-Prozessen zum Energie- und Kostensparen bei, da sie sich schnell aufheizen und abkühlen. Bei einer Temperaturdifferenz von 100 K können sich pro SIP-Zyklus Energieeinsparungen von über 50 % ergeben, was je nach Anzahl der CIP-/SIP-Prozesse pro Jahr zu beachtlichen Kosteneinsparungen führen kann. Die Produktion wird nachhaltiger; der CO2e-Fußabdruck des Prozesses reduziert sich. Gleichzeitig steigt die Produktivität der Anlage, da sich durch den schnellen Aufheiz- und Abkühlprozess die Nebenzeiten für die Reinigung verkürzen. Außerdem haben die temperaturempfindlichen Membranen weniger thermischen Stress. Je nach Anwendung kann sich ihre Lebensdauer dadurch mehr als verdoppeln, was die notwendigen Servicezyklen deutlich verlängert und zudem den kohlenwasserstoffintensiven Elastomer-Müll reduziert. Ihre Zuverlässigkeit haben die Membranventile im Rohrumformgehäuse zudem in umfangreichen Qualitätstests bewiesen.
Innovative Tube Valve Body Gehäuse im Einsatz in
einer automatischen Prüfstation für Dialysefilter.
Testverfahren berücksichtigt die Einsatzbedingungen
Wichtig im Zusammenhang mit der Lebenserwartung eines Ventils ist der sogenannte B10-Wert gemäß der Norm DIN EN ISO 13849. Das ist der statistische Erwartungswert der Anzahl von Zyklen, bei dem 10 % aller Bauteile festgelegte Grenzwerte (Schaltspielzahl) unter definierten Bedingungen überschritten haben (90 % Überlebenswahrscheinlichkeit). Die „Problemzone“ bei Membranventilen ist dabei die Membran, die immer einem gewissen Verschleiß unterliegt. Dieser wiederum ist aber abhängig von den Einsatzbedingungen, zum Beispiel den Temperaturen, der Anzahl der Schaltspiele oder den Medien. In einer speziellen Testanlage wurden deshalb realistische Daten ermittelt, um einen applikationsgerechten B10-Wert angeben zu können. Für den Prüfstand bedeutet das, dass die Ventilmembranen nur alle zwei Jahre beim turnusmäßigen Wartungsintervall ausgetauscht werden müssen.
„In der Praxis hat sich die Richtigkeit dieser Angabe bestätigt und die Membranventile arbeiten sehr zuverlässig."
