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Ultraschallsensoren: Behälterentleerung lässt sich berührungslos überwachen

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Die Behälterentleerung lässt sich durch berührungslose Füllstandskontrolle mit dem Ultraschallsensor präzise erfassenOb eine Rohrleitung mit Flüssigkeit oder Flüssiggas gefüllt ist oder nicht, lässt sich mit dem Ultraschallgrenzschalter Sonocontrol 15 schnell und genau detektieren. Er ist von 10 mm bis 63,5 mm verfügbar Bilder: Sonotec
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Berührungslos arbeitende Ultraschall-Grenzschalter erhöhen die Anlagensicherheit und verringern Produktverluste bei der Impfstoffherstellung. Kundenindividuelle Lösungen sind möglich.

Ultraschallsensoren ermöglichen Messungen durch die Wände von Rohren, Schläuchen und Leitungen hindurch, ohne mit dem Medium in Kontakt zu kommen. Daher lassen sich mit ihnen zum Beispiel Füllstände auch bei hohen Drücken, aggressiven Medien oder speziellen Reinheitsanforderungen erfassen. Letztere sind in der pharmazeutischen und biotechnologischen Produktion besonders hoch und bestimmen, welche Messtechnik in Frage kommt.

Auch bei der Glaxo Smith Kline Biologicals in Dresden (GSK), einer Tochtergesellschaft von GSK Deutschland, fiel die Wahl auf Ultraschallsensoren, als es darum ging, die Behälterentleerung im Downstream Processing von Impfstoffen präzise zu erfassen. Als Downstream Processing wird in der Biotechnologie der Reinigungs- und Separierungsprozess bezeichnet, der in diesem Fall genutzt wird, um virushaltiges Eiklar für die Herstellung von Impfstoffen zu gewinnen. Die Produkte jedes einzelnen Prozessschrittes werden in Behältern gesammelt. Die Füllstände dieser Gefäße misst GSK mit Schwimmer-Füllstandsonden. Diese sind typbedingt jedoch nicht in der Lage, die Behälterentleerung anzuzeigen. Für diesen Zweck benötigte GSK eine alternative Messtechnik.
2007 begaben sich die Experten auf die Suche nach einem passenden Füllstandmesser. „Im Rahmen einer Internetrecherche stießen wir auf Sonotec“, erinnert sich Jörg Bellen, Support Manager bei GSK in Dresden, „und gleich bei unserem ersten gemeinsamen Termin fanden die Ultraschallexperten eine geeignete Lösung für unsere spezielle Anwendung.“
Mit der Sonotec Ultraschallsensorik Halle GmbH analysierten Jörg Bellen und sein Team die Messaufgabe. Die Beschaffenheit und Eigenschaften der Tanks wurden berücksichtigt. „Unsere Empfehlung war daraufhin der Ultraschallgrenzschalter Sonocontrol 15“, sagt Diplom-Physiker Wolfgang Kircher, bei Sonotec zuständig für den Vertrieb Prozessmesstechnik & Automatisierung.
GSK lieh diesen Sensor aus und testete seine Möglichkeiten im Produktionsalltag. Das Ergebnis: Der Ultraschallgrenzschalter eignete sich sehr gut für die berührungslose Füllstandkontrolle im Downstream Processing bei der Antigenherstellung.
Inzwischen setzt GSK die Ultraschallgrenzschalter von Sonotec seit einigen Jahren für diese Aufgabe ein. „Die guten Erfahrungen aus den ersten Tests haben sich in der täglichen Praxis bestätigt. Die Sensoren sind robust, und sie arbeiten absolut zuverlässig und fehlerfrei“, sagt Jörg Bellen.
Der Ultraschallgrenzschalter Sonocontrol 15 detektiert schnell und genau, ob eine Rohrleitung mit Flüssigkeit oder Flüssiggas gefüllt ist oder nicht. Wie bei GSK dient der Sensor auch in anderen Anwendungen häufig als Schalter, der meldet, ob Rohrleitungen mit kleinen Nennweiten leer oder voll sind. „Der Sensor ist außen am Rohr befestigt und unterscheidet – nach erfolgreichem Einlernen an dieser Position – zwischen Flüssigkeit und Gas oder Luft in der Leitung“, erläutert Wolfgang Kircher. Besonders eindeutig sind die Ergebnisse dabei am senkrechten Rohr.
Am waagerechten Rohr kann die Wahl der Montageposition sogar weitere Möglichkeiten zur Messung bieten. Je nachdem, wo der Sensor angebracht ist, lassen sich verschiedene Füllgrade von den ersten Gasblasen bis hin zur halb leeren Leitung detektieren. Sonocontrol 15 eignet sich zudem, um Pumpen zu schützen oder Abfüllanlagen zu überwachen.
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Der Sensor zeichnet sich durch kurze Reaktions- und Schaltzeiten aus. Die Gesamtkosten für die Messstelle sind niedrig, da keine Prozessanschlüsse erforderlich sind. Kundenspezifische Lösungen mit dem Sensor sind nach Rücksprache mit dem Hersteller ebenfalls möglich.
Der nachträgliche Einbau des Sensors bei GSK war mit geringem Aufwand verbunden. „Die Sensoren werden von außen am Rohr befestigt. Das Zwei-Leiter-System kann sogar montiert werden, während die Anlage in Betrieb ist“, erklärt Sonotec-Vertriebsmitarbeiter Kircher. Da weder der Ultraschall-Füllstandsensor noch die angeschlossene Messtechnik mit dem Produkt in Berührung kommen, konnten die GSK-Techniker den Messschalter problemlos einbauen und dabei einem internen Change-Control-Prozess folgen. Damit blieb die bestehende Reinigungsvalidierung unbeeinflusst. Auch das Versetzen des Ultraschallgrenzschalters ist durch eine Rohrbefestigung aus Kunststoff einfach möglich.
Die Installation des Sonocontrol 15 in der Behälterentleerung gestattet es GSK nun, den exakten Zeitpunkt der vollständigen Entleerung festzustellen. „Die Kenntnis dieses Zeitpunkts ist für die nachfolgenden Prozessschritte entscheidend“, erklärt Bellen. Besonders zufrieden ist er darüber, dass mit dem Sensor die Anlagensicherheit erhöht und die Produktverluste verringert werden konnten. In der Medizintechnik werden Sensoren aus der gleichen Familie, die zur Serie Sonocheck gehören, zum Beispiel als Grenzschalter an Kunststoffleitungen eingesetzt.
  • Anne-Luise Gellner Sonotec Ultraschallsensorik Halle
  • Weitere Informationen Über den Hersteller der Sensoren: www.sonotec.de

  • Ihr Stichwort
    • Ultraschallgrenzschalter
    • Berührungslose Messung
    • Erhöhte Prozesssicherheit
    • Zusätzliche Optionen durch variable Montageposition

    • Sechs Monate bis zum Impfstoff

      GSK stellt in Dresden Grippeimpfstoffe für den Weltmarkt her. Die Produktionskapazität der dortigen GSK-Tochter liegt bei 70 Millionen Impfdosen pro Jahr. Auch weitere Flüssigimpfstoffe werden hier abgefüllt und verpackt. Das Ausgangsmaterial für einen Grippeimpfstoff sind bebrütete Hühnereier. So genannte Saatviren, mit denen die Eier infiziert werden, stammen aus Referenzvirenstämmen, die von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bereitgestellt werden. Daraus präparierte infektiöse Krankheitserreger werden in die befruchteten Eier gespritzt, die dann unter Wärmezufuhr mehrere Wochen bebrütet werden. Das Impfvirus vermehrt sich und reichert sich im Eiklar an.
      Das virushaltige Eiweiß wird gereinigt und die separierten Viren inaktiviert. Die so entstandenen monovalenten Spaltviruslösungen enthalten nur Bruchstücke der Virenhülle. Im fertigen Impfstoff trainieren diese das menschliche Immunsystem auf den jeweiligen Erreger, der dann keine Infektion mehr hervorrufen kann.
      Ein saisonaler Grippeimpfstoff besteht aus drei Virusstämmen, die in einem immer neu von der WHO definierten Verhältnis gemischt werden. Vom Eingang der Referenzstämme im Werk bis zur Auslieferung des Grippeimpfstoffs vergehen rund sechs Monate.
      4. April 2016
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