Einer der weltweit führenden Hersteller von Vakuumprozessanlagen ist die Firma Romaco FrymaKoruma. Sie stellt seit 2000 den Geschäftsbereich Processing der Romaco Group. In mehr als 180 Ländern sind über 23.000 Lösungen im Einsatz und jährlich kommen etwa 350 neue Maschinen hinzu. Die Technologie aus dem Hause FrymaKoruma wird zur Produktion verschiedenster Produkte eingesetzt: Pharmazeutische Wirkstoffe, bunte Lippenstiftmassen, Cremes oder auch Ketchup und Schokolade werden auf den Anlagen produziert. 2011 erhielt FrymaKoruma den Auftrag eines großen brasilianischen Kosmetikherstellers über die Lieferung von sechs kompletten Vakuumprozessanlagen. Jede dieser Anlagen hat ein Fassungsvermögen von 10.000 Litern und verfügt über eine zusätzliche Dosiereinheit zur exakten Zudosierung der Rohstoffe, die zur Herstellung der kosmetischen Produkte benötigt werden. Das Gesamtprojekt war gemäß der GMP-Richtlinien zu realisieren. Für die Lieferung der kompletten Dosiereinheiten wandte sich FrymaKoruma an Endress+Hauser. Die langjährige Erfahrung des dortigen Kompetenzcenters Life Sciences Industry im GMP-Umfeld, im Bereich der Durchflussmesstechnik und die zahlreichen Referenzen bei der Realisierung von Dosiersteuerungen im Pharmaumfeld, haben FrymaKoruma überzeugt. Es wurde vereinbart, dass im ersten Schritt zunächst vier der sechs Dosiersteuerungen zu liefern seien. Folgende Anforderungen des Endkunden galt es dabei für Endress+Hauser in enger Abstimmung mit FrymaKoruma zu erfüllen: Die Dosiereinheiten arbeiten mit autonomen Dosiersteuerungen basierend auf den Vorgaben der übergeordneten Steuerung der Vakuumprozessanlage. Die Dosierung von gleichzeitig zweimal zwei Komponenten bei einer Genauigkeit von kleiner als 0,6% soll realisiert werden. Die erreichte Genauigkeit ist ständig zu überwachen. Die Öffnungs- und Schließzeiten der Ventile sind automatisch zu optimieren und die Einflüsse der Ventilabnutzungen entsprechend auszugleichen. Dosiert wird direkt in die Homogenisierkammer der Vakuumprozessanlage.
Innovatives Konzept für die Dosiereinheiten
Jede der vier zu liefernden Dosiereinheiten umfasst die Messtechnik, die Dosierventile, die Steuerung und Verrohrung und ist auf jeweils zwei Skids aufgeteilt. Die Dosiereinheiten wurden für die Integration in die Vakuumprozessanlage von FrymaKoruma vorbereitet und vor der Auslieferung im Rahmen eines Factory Acceptance Test (FAT) getestet. Aufgrund der Anzahl der zu dosierenden Komponenten erhielt jede Dosiereinheit insgesamt neun Durchflussmessgeräte vom Typ Dosimass. Zur späteren Ankopplung der Geräte an die Ringleitungen, die den Maschinen die einzelnen Rohstoffe zuführen, sind Tri-Clamp Prozessanschlüsse vorgesehen. Zwischen den zwei Skids einer Dosiereinheit befindet sich der Steuerschrank aus Edelstahl mit der SPS. Die Steuerung erfasst die dosierten Mengen der einzelnen Produktkomponenten über Zählimpulse der jeweiligen Durchflussmesser und gibt Steuerbefehle zum Öffnen oder Schließen an die Dosierventile. Die Dosiersteuerung überwacht selbstständig die erreichte Genauigkeit des Dosiervorgangs und passt die Öffnungs- bzw. Schließzeiten der Ventile automatisch an. Ein weiterer Steuerschrank beinhaltet die Pneumatik zur Ansteuerung der Membranventile.
Durchgängiges Steuerungskonzept
Neben den Dosiersteuerungen und der Maschinensteuerung der Vakuumprozessanlage gibt es noch ein übergeordnetes Prozessleitsystem, das beim Endkunden bereits installiert ist. Somit ist der Datenaustausch zwischen den Dosiersteuerungen und der Maschinensteuerung und parallel dazu zwischen dem Prozessleitsystem und der Maschinensteuerung zu koordinieren und sicherzustellen. Daher wurde von Endress+Hauser in einer Funktionsbeschreibung definiert, welche Daten mit der Maschinensteuerung ausgetauscht werden. Folgende Aspekte sind darin berücksichtigt: Freigabe oder Sperrung jeder einzelnen Dosierlinie, Hand- oder Automatikbetrieb, Vorgabe der zu dosierenden Menge, Prüfung jedes einzelnen Dosiervorgangs sowie CIP-Reinigung. Der Datenaustausch erfolgt über die Ethernetschnittstellen der Steuerungen. Sowohl bei den Dosiersteuerungen als auch bei der Maschinensteuerung kommt eine Simatic S7-315-2PN/DP zum Einsatz. Via Fernwartungszugang kann der Endkunde optimal unterstützt werden.
Hochgenaue Durchflussmessung
In den Dosiereinheiten sind Massedurchflussmessgeräte vom Typ Dosimass mit 3A-Zulassungen eingebaut. Aus der kompakten Geometrie des Geräts resultiert ein geringer Platzbedarf. Ein großer Vorteil speziell für solche Dosieraufgaben. Selbstverständlich ist bei dem Gerät eine CIP- und SIP-Reinigung möglich. Weitere Vorteile des eingesetzten Coriolis-Messsystems: Es sind keine Ein- und Auslaufstrecken notwendig, es arbeitet unabhängig von den physikalischen Messstoffeigenschaften des Mediums und ist wartungsfrei.
