Mischen ohne Unterlass

CT-Trendbericht: Mischtechnik

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08.04.2016 Das Mischen von Feststoffen ist ein energieintensiver Prozessschritt. Umso wichtiger ist es, neben dem optimalen Mischverfahren auch energieeffiziente Maschinen und Geräte einzusetzen. Wir stellen die aktuellen Entwicklungen dazu vor.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Ob flüssig oder fest: Am Einsatz von Mischtechnik kommt kaum ein Betreiber vorbei. Danach wird es schwierig, denn jede Applikation benötigt ihre eigene Lösung. Dabei stellt sich häufig auch eine ganz grundsätzliche Frage: Will der Anwender die Trommel im Batch-Verfahren befüllen oder einen Konti-Prozess fahren.
  • Aktuelle Entwicklungen scheinen hier die Marschrichtung anzugeben: Nicht nur wird Konti durch die Entwicklung von Inline-Messung immer beherrschbarer – sondern erfüllt auch den steigenden Bedarf an Arbeitsschutz.
  • Der Trend der Betreiber, Komplettlösungen zu verlangen, steigert den Druck zu Kooperationen.

Eigentlich ist das Ziel der Mischtechnik klar: in möglichst kurzer Zeit das beste Ergebnis erzielen. Das klingt im ersten Moment furchtbar trivial. Hält man sich dann allerdings vor Augen, dass Mischvorgänge, die unter diesem Leitsatz entwickelt wurden, je nach Applikation zwischen fünf Minuten und zwölf Stunden dauern, dann wird schnell klar wie komplex die Umsetzung dieser Aufgabenstellung sein muss. Oder wie es Thomas Eules, Geschäftsführer von DEC Deutschland, auf den Punkt bringt: „Die optimale Pulvermischung zu erreichen, ist das Schwerste überhaupt.“ Die hierdurch resultierende hohe Individualisierung der Mischer-Systeme macht es da natürlich schwierig, allgemeingültige Aussagen im Kontext eines Trendberichts treffen zu können. Dennoch gibt es Entwicklungen, sei es auf Seiten der Anwender oder des Gesetzgebers, die ganz grundsätzliche Auswirkungen auf die verwendete Technologie haben werden. So beschäftigen sich die einschlägigen Maschinenbauer bereits seit vielen Jahren mit der Aufgabenstellung einer möglichst hohen Restentleerung. Diese ist natürlich vor allem im Pharma-Bereich interessant, wo bereits wenige Gramm Wirkstoff mehrere 100 Euro kosten können. „Hier können wir mittlerweile 98 % Entleerungsraten erreichen“, meldet Eberhard Tritschler, Projektleiter Vertrieb bei Ekato, Vollzug.

Batch vs. Konti
Einer der größten Trends der vergangenen Jahre ist sicherlich die Art der Behälter-Beschickung: Batch oder Konti-Prozess, das ist die Frage, die sich Betreiber stellen müssen. „Konti ist in der Pharma-Industrie ein großes Thema, fast schon ein Hype. Zumindest theoretisch. Geht es dann aber in die praktische Umsetzung, trauen sich derzeit nur wenige Betreiber und setzen dann doch lieber auf den bekannten Batch-Prozess“, erklärt Reiner Lemperle, Vertriebsleiter bei Gebrüder Lödige Maschinenbau. Dabei gibt es gute Gründe, Mischprozesse in den kontinuierlichen Betrieb zu überführen, findet Matthias Böning, Vertriebsleiter und Prokurist bei Amixon: „Dosiergeräte arbeiten heutzutage sehr viel genauer als früher, und die Mischer können dann kleiner dimensioniert werden.“ Für mit Platzmangel im Produktionsbereich kämpfende Betreiber kein schwaches Argument. Gleichzeitig schränkt Böning aber auch ein: „Typische Auftragseinzelfertiger beispielsweise mischen oftmals mit jeder Charge andersartige Rezepturen und haben nicht selten mehr als zehn Additive zu berücksichtigen. Für solche Betriebe wird die chargenweise Vermischung dominierend bleiben.“ Und auch Bernd Weber, Bereichsleiter Verfahrens- und Anwendungstechnik bei Ystral, bremst jene ein, die schon eine komplette Umstellung der Industrie sehen: „Ich glaube nicht, dass der Batch-Prozess jemals sterben wird.“ . Konti sei zwar auf dem Papier toll – in der Praxis aber oft schwierig. Nicht nur machen den Betreibern beim Mischen von Flüssigkeiten Lufteinschlüsse zu schaffen. Auch erschwert eine weitere Entwicklung der letzten Jahre ein wirtschaftliches Arbeiten mit kontinuierlichen Prozessen: der häufige Produktwechsel in der Pharma- und Nahrungsmittelindustrie. Denn anders als bei einem Batch-Prozess muss der Anwender bei einem Produktwechsel nicht nur die Mischtrommel von Rückständen säubern, sondern befinden sich auch Produktreste in der Zu- und Abführung. Hierdurch fallen, abhängig von der Frequenz des Produktwechsels, große Mengen an Ausschuss an.

Reach: Griff nach Sicherheit
In der Praxis heißt das, dass Konti-Prozesse aktuell nur für solche Betreiber interessant sind, die größere Mengen des immer gleichen Produktes herstellen und es sich erlauben können, weniger flexibel zu sein. Im Umkehrschluss heißt das, hier waren sich die befragten Unternehmen einig, dass sich heutzutage 60 bis 80 % aller Prozesse nur sinnvoll als Batch fahren lassen. Nicht zuletzt bieten diese dem Betreiber einen entscheidenden Vorteil, weiß Frank Bessner, Senior Sales Manager bei AVA Huep: Er kann jeden einzelnen Batch testen und gegebenenfalls „nachmischen“. Das kann gerade für Lohnhersteller, die ständig mit neuen und daher unbekannten Rezepten arbeiten, überlebenswichtig sein. Trotzdem ist DEC-Geschäftsführer Eules von der Zukunft des Konti-Verfahrens überzeugt: „Durch den Trend hin zu modularen Prozesseinheiten, deren Entwicklung sich beispielsweise die Initiative der F3-Factory auf die Fahne geschrieben hat, könnten Anlagenbetreiber künftig auch mit Konti-Prozessen dynamisch auf Marktentwicklungen reagieren, indem sie einfach je nach Bedarf weiter Container-Einheiten zuschalten.“ Und auch der Gesetzgeber spielt der Konti-Technologie in die Karten: Reach. In der EU-Verordnung ist das Ziel formuliert, dass Betreiber ab dem Jahr 2018 nur noch solche Chemikalien in Verkehr bringen dürfen, die sie vorher haben registrieren lassen. Stufen die Behörden einen bestimmten Stoff als gefährlich ein, ist die Erlaubnis, diesen zu handhaben, mit Auflagen verbunden. Kurz gesagt: Betreiber, die mit gefährlichen (beispielsweise krebserregenden) Stoffen arbeiten, müssen künftig verstärkt auf Containment setzen. Und hier schlägt die Stunde des Konti-Prozesses, ist dieser doch von Natur aus in sich geschlossen und damit eine sich anbietende Lösung, wenn Anwender Vorgaben zum Mitarbeiterschutz umsetzen müssen. „Die betroffenen Unternehmen sollten an dieser Stelle nichts anbrennen lassen und frühzeitig investieren. Denn wer hier zu lange aufschiebt, droht die gesetzte Deadline zu reißen und darf dann nicht mehr produzieren“, warnt Eules. Für kleinere Unternehmen gibt im Übrigen spezielle Dienstleister, die den Anwender bei der Reach-gerechten Umstellung seiner Produktion „bis zur Zulassungsstelle“ begleiten.

Messen beim Mischen
Kontinuierliche Prozesse ermöglichen aber nicht nur den Schutz der eigenen Mitarbeiter, sondern auch den Schutz des Prozesses vom Mitarbeiter – der in einer modernen Produktion mit zur größten Fehlerquelle mutiert. Das befreit den Betreiber allerdings in keiner Weise von der Pflicht, die Qualität seiner Produkte zu prüfen und damit die Sicherheit des Endanwenders/Konsumenten zu sichern. Anders als bei Batch-Verfahren ist es hier weniger sinnvoll, einzelne Proben zu ziehen, als mit Inline-Messtechnik zu arbeiten. Diese führen kontinuierlich Messungen im laufenden Prozess durch und können daher ohne Zeitversatz  Alarm schlagen, sollten einzelne Parameter nicht den Vorgaben entsprechen. Hansjürg Emde, Vertriebsleiter Emde, warnt hier allerdings vor zu großem Vertrauen in die noch vergleichsweise junge Technologie: „Inline-Messungen sind, zumindest was Schüttguter angeht, viel zu ungenau und daher ungeeignet.“ Lassen sich Druck und Temperatur noch vergleichsweise einfach erfassen, sind Parameter wie der Durchfluss, pH-Wert oder Feuchtigkeit nur schwer inline zu erfassen, vor allem bei Werten unter 1 %.

Das große Reinemachen
Ob nun Batch oder Konti, Mono-Produktion oder häufiger Wechsel – irgendwann ist es soweit, dann muss der Betreiber seinen Mischer säubern. Dies ist natürlich vor allem im Pharmaziebereich wichtig, wo sich Wirkstoffe keinesfalls vermischen sollten. Oder auch im Nahrungsmittelbereich, wo sich beispielsweise Reste von Nüssen für Allergiker als lebensgefährlich erweisen können. „Wann immer möglich, wird man versuchen, den Reinigungsvorgang trocken zu erledigen. Das geschieht entweder manuell oder indem Spülchargen durch die Mischanlage geschleust werden. Nur wenn es unumgänglich ist, wird man nass reinigen“, kommentiert Matthias Böning, Prokurist bei Amixon, den Modus Operandi. Vom ausfahrbarem Mischwerkzeug zwecks besseren Erreichens durch das Reinigungspersonal bis hin zu in den Mischer eingebrachten CIP-Düsen ist im Grunde alles möglich, und so stehen Betreiber hier nicht selten vor der Qual der Wahl. Tendenziell lässt sich laut Bernd Reips, Vertrieb bei MAP Mischsysteme, unterscheiden zwischen Lohnherstellern und regulären Produzenten: Während Erstere zu automatisierten Lösungen neigen, bevorzugen Letztere nach wie vor manuelle Lösungen. Zu Recht? Vertriebsleiter Emde warnt auf jeden Fall davor, dass vollautomatische Lösungen im Alltag manchmal an ihre Grenzen stoßen: „Sie verlassen sich auf die Technik – und dann sind Sie verlassen.“

Viele Hände, eine Lösung
An was sich viele Hersteller, nicht nur Anbieter von Mischern, seit einigen Jahren gewöhnen mussten, fasst Vertriebsleiter Lemperle wie folgt zusammen: „Die Industrie sucht weniger Maschinenbauer als vielmehr Lösungsanbieter.“ Überspitzt heißt das dann, dass der Anwender keinen Mischer, sondern die fertige Tablette sucht. Aus diesem Grund haben Unternehmen wie Ystral ihre Strategie überarbeitet. Statt beim Kunden einige Parameter abzufragen und auf dieser Basis eine bestimmte Standard-Lösung vorzuschlagen, lauten die Fragen nun „Was sind die Ausgangsstoffe?“ und „Was und wie viel davon soll am Ende herauskommen?“ Die „Blackbox“ dazwischen konstruiert dann der Maschinen- und Anlagenbauer, indem er eigene Kerntechnologien und teils auch zugekaufte Komponenten maßgeschneidert zusammenstellt. Da dies aber schnell eine Komplexität erreichen kann, die gerade für kleinere Unternehmen nicht mehr alleine zu schultern ist, haben sich in den vergangenen Jahren immer mehr Kooperationen gebildet, in denen die einzelnen Hersteller nach außen quasi als One-stop-shop auftreten um ihren Kunden dann schlüsselfertige Lösungen anbieten zu können. Bei solchen Netzwerken tritt dann in alle Regel ein Unternehmen als federführender Ansprechpartner auf, der bei Projekten Beratung und Implementierung von Anlagen-Lösungen der einzelnen Komponenten übernimmt. „Wir konzentrieren uns auf unsere Kernkompetenz und arbeiten bei Themen wie Reinigung oder Automatisierung mit uns bekannten Firmen zusammen“, erklärt Ekato-Projektleiter Tritschler den Charme einer solchen Zusammenarbeit. Und unterschlägt dabei auch nicht das wohl größte Hemmnis: „Bei solchen Kooperationen müssen alle Zeichnungen auf den Tisch, da steht gegenseitiges Vertrauen über allem.“ Doch nur so ist es möglich, den Kunden optimal zu beraten und am Ende die für ihn passende Anlage zu liefern.

Fazit    
Nachdem bei unserem Trendbericht aus dem Jahr 2013 eher technische Lösungen wie der steigende Grad an Automatisierung und die Suche nach Energieeinsparungen im Zentrum standen, ist der rote Faden, der sich dieses Mal durch die Gespräche mit Branchenvertretern herauskristallisierte, der Trend hin zum Konti-Betrieb der Mischer-Anlagen. Denn auch wenn der Markt bisher überschaubar ist: Technische wie auch rechtliche Entwicklungen scheinen das Ende des Batch-Betriebes einzuläuten. Und da der Konti-Mischer nur im Verbund einer durchdachten Gesamtanlage funktioniert, ist es nur logisch, dass die einzelnen Maschinenbauer wohl künftig immer öfter im Verbund gemeinsame Gesamtlösungen präsentieren werden.

Hier finden Sie eine Link-Sammlung zu allen im Beitrag genannten Unternehmen:

Amixon
AVA
DEC Deutschland
Ekato
Emde
Lödige
WAM
Ystral

Auf unserem Portal finden Sie viele weitere Beiträge rund um das Thema Mischtechnik.

Heftausgabe: April 2016

Über den Autor

Philip Bittermann, Redaktion
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