In pharmazeutischen und chemischen Herstellungsprozessen sowie in der Lebensmittel- und Biotechnologie besteht häufig die Gefahr, dass Produkte und Umgebungsatmosphäre ungewollt miteinander reagieren. Um das zu vermeiden, ist es notwendig, Reaktoren und Behälter vor jedem Prozess zu inertisieren. Dabei wird das reaktionsfreudige Luftgemisch der Atmosphäre durch ein reaktionsträges Inertgas ersetzt. Zudem gilt es, während des Produktionsvorgangs den Eintritt von Luft beziehungsweise den Austritt gefährlicher Gase und zugleich das Entstehen einer explosionsfähigen Atmosphäre effektiv zu verhindern. Diese vielseitigen Anforderungen zugleich wirtschaftlich und sicher zu erfüllen, stellt Anlagenbetreiber häufig vor eine große Herausforderung. Bisher haben viele Anwender in der industriellen Produktion die Prozessräume zumeist durchgeblasen. Nachteil dieser Methode sind jedoch hohe Spülverluste, denn dabei entweichen erhebliche Mengen von Inert- und Prozessgasen in das Abluftsystem. Das bedeutet teure und umweltbelastende Verluste und erfordert eine aufwendige Abluftfilterung. Kontrolliertes Beatmen bietet dem veralteten Durchblasen gegenüber wesentliche wirtschaftliche und technische Vorteile.Beim Beatmen kontrollieren und steuern Niederdruckregler die Prozessatmosphäre absolut präzise und erfüllen dabei sehr hohe Sicherheitsstandards. Sie können immer dann verwendet werden, wenn pulver- oder gasförmige Stoffe oder Flüssigkeiten im diskontinuierlichen Batch-Verfahren verarbeitet oder gelagert werden. Je nach Anforderung schützen sie empfindliche Stoffe vor Oxidation durch Luftsauerstoff oder verhindern die Kontamination von Mitarbeitern oder Umwelt durch schädliche Gase. Die Funktionsweise ist dabei grundsätzlich immer gleich: Vor dem Prozessbeginn wird zunächst die sauerstoffhaltige Umgebungsatmosphäre im Reaktorraum durch Inertgas überlagert. Dazu kommt zumeist Stickstoff zum Einsatz, denn er ist ausgesprochen reaktionsarm und wirtschaftlich günstig. Alternativ können für spezielle Anwendungen aber auch Edelgase verwendet werden.
Automatische Regelung des Gasflusses
Nach dem Inertisierungsvorgang beatmen die Niederdruckregler kontinuierlich und selbsttätig den Reaktor: Ändern sich die Prozessbedingungen, steuern Druckreduzier- und Überströmventile das Nachspeisen oder Abblasen von Inertgas automatisch. Die Niederdruckregler reagieren dabei äußerst präzise, denn die Druckdifferenzen bewegen sich im Millibarbereich. Auf diese Weise liegen im Reaktor konstante und jederzeit reproduzierbare Bedingungen vor. Je nachdem, ob empfindliche Stoffe vor Oxidation geschützt oder die Kontamination der Umgebung durch die Prozessgase verhindert werden soll, erfolgt die Inertisierung in unterschiedlichen Verfahren: Will man das Eintreten von Sauerstoff in den Prozess (etwa bei Lösungsmitteln) vermeiden, wird im Überdruckverfahren beatmet. Das Beatmen im Unterdruckverfahren verhindert zuverlässig die Kontamination der Umgebung durch die Prozessgase (zum Beispiel Chlor, Phosgen). Egal, ob im Über- oder Unterdruckverfahren, die Niederdruckregler steuern den Prozessdruck stets selbsttätig entsprechend der gewünschten Parameter.Abhängig von den individuellen Prozessanforderungen steht eine Vielzahl von Varianten der Niederdruckregler zur Verfügung. Standardmäßig sind sie für Drücke von -200mbar bis +4.000mbar lieferbar. Möglich sind Durchgangs- und Eckbauformen, sowie unterschiedlichste Anschlussarten, Gehäusematerialien und Zubehörteile. Anlagenbetreiber sollten sich bei der Auswahl und der Auslegung der Regler durch erfahrene Sicherheitsexperten beraten lassen.
Schutz auch für den Ex-Bereich
Niederdruckregler bieten aber nicht nur einen bestmöglichen Schutz vor Oxidation und Kontamination. Durch die kontinuierliche Überwachung und Steuerung der inerten Atmosphäre gewährleisten sie zudem einen zuverlässigen Explosionsschutz: Prozessgase oder aufgewirbelte Stäube können sich mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft leicht zu einem zündfähigen Gemisch verbinden. Schon ein kleiner mechanisch oder elektrisch erzeugter Funke könnte dann eine Explosion auslösen und große Schäden verursachen. Um Anlagen und Mitarbeiter zu schützen, ist in gefährdeten Bereichen deshalb ein zuverlässiger Explosionsschutz unverzichtbar und gesetzlich vorgeschrieben. Nach der EU-weit gültigen Explosionsschutzrichtlinie Atex ist stets die Vermeidung einer zündfähigen Atmosphäre anzustreben. Werden Reaktorräume vor dem Verarbeitungsprozess mit reaktionsarmen Gasen inertisiert, kann sich kein zündfähiges Gemisch bilden, da der Kontakt von Prozessgasen und Umgebungsluft wirkungsvoll verhindert wird. Niederdruckregler gewährleisten diesen sogenannten primären Explosionsschutz wirtschaftlich und zuverlässig und bieten so die höchstmögliche Sicherheit für Mitarbeiter, Anlagen und Produkte. Niederdruckregler können aber auch in Abfüllanlagen für Schüttgut verwendet werden. Hier verhindern sie nicht nur, dass während des Abfüllens in luftdichte Gebinde Sauerstoff an die empfindlichen Schüttgüter gelangt. Sie halten auch den Innendruck – trotz des sich schnell verändernden Gasvolumens – konstant. Das ist notwendig, weil bereits minimale Druckschwankungen die empfindlichen Waagen der Anlagen stark beeinflussen würden. Mit Niederdruckreglern ist ein genaues Abwiegen bereits während des laufenden Prozesses möglich. Spätere Kontrollwiegungen sind überflüssig.
Sterilausführung für den Reinraum
Viele Produkte und Zwischenprodukte der chemischen und pharmazeutischen Industrie sind besonders empfindlich. Entsprechend herrschen bei der Verarbeitung von Arznei- oder Lebensmitteln besonders hohe hygienische Anforderungen. Für alle Stoffe, die ausschließlich unter Reinraumbedingungen verarbeitet werden dürfen, werden Sterilausführungen der Niederdruckregler eingesetzt. Diese sind in Konstruktion, Material und Oberflächengestaltung speziell an Reinraumanforderungen angepasst und erfüllen alle hierbei vorgeschriebenen hygienischen Ansprüche. Im Vergleich zu den Standardausführungen sind Prozess- und Regelraum getrennt. Diese Entkopplung ermöglicht die sterilkonforme Innenraumkonstruktion der Regler. Minimale Toträume ermöglichen ein hundertprozentiges Leerlaufen und erleichtern das Reinigen und Sterilisieren. Die Einhaltung aller Vorschriften z. B. der FDA oder die GMP-Konformität sind auch selbstverständlich.☐
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