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. Solche Dialysatoren fertigt Avitum Saxonia, ein Tochterunternehmen des Medizintechnologie-Unternehmens B. Braun, in drei Werken am Standort Dresden. Mit Hilfe von rund 900 Mitarbeitenden werden hier Fasern gesponnen, Gehäuse geformt, montiert und verpackt.
Hohe Anforderungen
Damit die Filtermembranen der Dialysefilter unter Reinraumbedingungen im Dreischicht-Betrieb rund um die Uhr auf Faserintegrität getestet werden können, hat Alphaplan einen Prüfstand konzipiert und gebaut. Er besteht aus mehreren Zellen, die wiederum in mehrere Blöcke mit mehreren Prüfplätzen untergliedert sind. 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“, weiß Matthias Klemet, Backend-Ingenieur bei B. Braun Avitum Saxonia.
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 Fluid Control Systems zusammenarbeitet und die Kompetenz der Fluidikspezialisten schätzt, entschied sich aus diesen Gründen für die Bürkert-Membranventile im Rohrumformgehäuse (Tube Valve Body).
Schneller Aufheizen und Abkühlen
Diese haben besonders leichte Rohrumformgehäuse, die bei SIP-Prozessen zum Energie- und Kostensparen beitragen, da sie sich schnell aufheizen und abkühlen. Bei einer Temperaturdifferenz von 100K können sich pro SIP-Zyklus Energieeinsparungen von über 50 Prozent ergeben. So wird die Produktion nachhaltiger und 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, sodass sich ihre Lebensdauer je nach Anwendung mehr als verdoppeln kann. Das verlängert nicht nur die notwendigen Servicezyklen, sondern reduziert auch den kohlenwasserstoffintensiven Elastomer-Müll. Ihre Zuverlässigkeit haben die Membranventile im Rohrumformgehäuse zudem in umfangreichen Qualitätstests bewiesen.
Hohe Überlebenswahrscheinlichkeit
Wichtig im Zusammenhang mit der Lebenserwartung eines Ventils ist der sogenannte B10-Wert gemäß der Norm ISO13849. Das ist der statistische Erwartungswert der Anzahl von Zyklen, bei dem 10 Prozent aller Bauteile festgelegte Grenzwerte (Schaltspielzahl) unter definierten Bedingungen überschritten haben (90 Prozent 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 für die Membranventile 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 von Bürkert arbeiten sehr zuverlässig“, freut sich Klemet. Der Prüfstand ist seit 2018 in Betrieb und bei den Membranventilen gab es keine unerwarteten Ausfälle.
