Was ist bei der Auslegung von Schnittstellen zu Big-Bag-Stationen und Sackentleerung für staubarme Prozesse zu beachten?
Eine staubarme Schnittstelle zwischen Big Bag Station, Sackentleerung und nachgeschaltetem Prozess entsteht nicht durch ein einzelnes Bauteil, sondern durch ein abgestimmtes Gesamtprojekt aus Andocken, Produktaustrag, Luftführung, Entstaubung, Bedienablauf und Sicherheitstechnik. Entscheidend sind die Eigenschaften des Schüttguts, die geforderte Expositionsbegrenzung, die Förderart und die Bedingungen am Aufstellort.
Der Gebindeauslauf muss vor dem Öffnen möglichst dicht mit dem Aufgabetrichter oder der Entleerstation verbunden werden. Bei Big Bags kommen dafür beispielsweise geeignete Klemmeinrichtungen, aufblasbare Dichtmanschetten oder Doppelverschlusskonzepte infrage. Bei Sackentleerungen sind eine gekapselte Aufgabe, eine kontrollierte Sacköffnung und eine sichere Sackentsorgung wichtig. Flexible Verbindungen zu nachgeschalteten Schnecken, Zellenradschleusen oder pneumatischen Förderern müssen Bewegungen und Vibrationen aufnehmen, ohne Undichtigkeiten oder schwer reinigbare Bereiche zu erzeugen.
Auslaufgeometrie, Trichterneigung und Austragshilfen sind produktbezogen auszulegen. Schüttdichte, Korngröße, Fließfunktion, Kohäsion, Feuchte, Brückenbildungsneigung und Abrasivität bestimmen, ob ein Produkt frei ausfließt oder ob beispielsweise eine Walkvorrichtung, ein Austragshilfsmittel oder ein anderes Förderprinzip erforderlich ist. Pauschale Nennweiten oder generische Austragshilfen sind keine belastbare Auslegungsgrundlage.
Die beim Befüllen und Entleeren verdrängte Luft muss kontrolliert geführt werden. Eine Erfassung an den tatsächlichen Emissionsstellen und eine passend dimensionierte Absaugung können verhindern, dass Staub in den Arbeitsbereich austritt. Die Luftmenge darf dabei weder zu gering sein, weil sonst Staub austritt, noch so hoch, dass Produkt ausgetragen oder die Produktbewegung beeinträchtigt wird. Filter müssen zum Staub, Luftvolumenstrom, Explosionsschutz und Reinigungsverfahren passen. Die Rückführung abgeschiedenen Produkts in den Prozess ist nur dann sinnvoll, wenn sie qualitätsseitig, hygienisch und sicherheitstechnisch zulässig ist. Eine Filteranlage bedeutet nicht automatisch Nullemission.
Bei brennbaren Stäuben ist eine Gefährdungsbeurteilung mit Zoneneinteilung erforderlich. Die Zonen können innerhalb der Station, in der unmittelbaren Umgebung der Aufgabe und an der Entstaubung unterschiedlich sein. Sie dürfen nicht pauschal für jede Big Bag oder Sackentleerung angenommen werden, sondern richten sich nach Häufigkeit und Dauer einer explosionsfähigen Staubatmosphäre, Dichtheit, Absaugung, Reinigung und Betriebsweise. Zone 20 bezeichnet Bereiche mit explosionsfähiger Staubatmosphäre über lange Zeiträume, häufig oder dauerhaft; in Zone 21 kann sie im Normalbetrieb gelegentlich auftreten, in Zone 22 selten und kurzzeitig.
Die Auswahl von Big Bags und deren elektrostatische Sicherung muss ebenfalls aus der konkreten Gefährdungsbeurteilung abgeleitet werden. FIBC Typ C muss während des gesamten Füll und Entleervorgangs sicher geerdet werden. Typ B ist nicht allgemein für explosionsgefährdete Anwendungen geeignet, weil er keine gezielte Ableitung elektrostatischer Ladungen gewährleistet. Typ D hat besondere Einsatzbedingungen und ist beispielsweise nicht für leitfähige Pulver vorgesehen. Die Auswahl hängt unter anderem von Mindestzündenergie, möglicher Gas oder Dampfexplosionsgefahr, Leitfähigkeit des Produkts und der Zoneneinteilung ab.
Für Gefahrstoffe oder Produkte mit niedrigen Arbeitsplatzgrenzwerten genügt eine normale staubarme Sackaufgabe möglicherweise nicht. Dann sind Containment Ziele festzulegen und durch Messungen zu verifizieren. Je nach Expositionsrisiko können geschlossene Andocksysteme, Doppelklappensysteme, Continuous Liner, Glove Box Lösungen oder andere High Containment Konzepte erforderlich sein. Ziel ist nicht nur eine sichtbar staubarme Arbeitsumgebung, sondern die nachweisliche Einhaltung der vorgegebenen Arbeitsplatzgrenzwerte.
Ergonomie ist ein Sicherheits und Qualitätsfaktor. Andockhöhe, Sicht, Bedienkräfte, Gebindegewicht, Hebehilfen, Sackschneider, Restentleerung und die sichere Entfernung leerer Gebinde beeinflussen sowohl die Exposition als auch das Risiko von Fehlbedienungen. Das Gebinde sollte erst dann gelöst werden, wenn der Auslauf sicher geschlossen, die Restentleerung abgeschlossen und die Absaugung ausreichend nachgelaufen ist.
Auch Reinigung und Produktwechsel müssen bereits bei der Auslegung berücksichtigt werden. Produktberührte Flächen sollten zugänglich, reinigungsgerecht und möglichst frei von Produktablagerungen sein. Bei pharmazeutischen, lebensmitteltechnischen oder häufig wechselnden Produkten sind Werkstoffe, Oberflächen, Dichtungen und Demontagekonzept auf das vorgesehene Reinigungsverfahren abzustimmen.
Füllstand, Differenzdruck am Filter, Volumenstrom der Absaugung, Erdungsüberwachung und Verriegelungen sind sinnvolle Instrumente für einen sicheren Betrieb. Eine Verriegelung kann beispielsweise verhindern, dass ein Gebinde geöffnet wird, bevor die Absaugung aktiv ist, die Erdung bestätigt wurde und die Schnittstelle korrekt geschlossen ist. Eine staubarme Big Bag oder Sackentleerung ist damit immer eine produktspezifisch ausgelegte Kombination aus Dichtheit, kontrollierter Luftführung, Materialfluss, Containment, Explosionsschutz und sicherer Bedienung.
Austragen und Abfüllen mit amixon®
amixon® Mischer können so ausgelegt werden, dass Pulver bedarfsgerecht, schonend und möglichst ohne Verdichtung oder Entmischung ausgetragen werden. Entscheidend sind dabei die Fließeigenschaften des Mischguts, die Rezeptur, die Korngrößenverteilung, die Austragsmenge und die gewünschte Dosiergenauigkeit.
Konusmischer und Flachbodenmischer von amixon® können rieselfähige Produkte sehr weitgehend bis nahezu restlos entleeren. Die SinConcave® und SinConvex® Mischwerkzeuggeometrien unterstützen eine gleichmäßige Produktbewegung und einen guten Produktaustrag. In Verbindung mit ComDisc® Systemen kann die Restentleerung weiter verbessert werden. Die tatsächlich erreichbare Entleerung muss jedoch immer mit dem Originalprodukt bewertet werden, insbesondere bei kohäsiven, feuchten oder anhaftenden Pulvern.
DosiFlap® für kontrollierten Austrag
Das DosiFlap® System dient als Absperr und Dosierorgan am Mischerauslauf. Es kann den Pulverstrom nach unten kontrolliert freigeben oder absperren und den Mischraum im geschlossenen Zustand dicht verschließen. Damit eignet es sich für Anwendungen, bei denen Pulver chargenweise oder in definierten Teilmengen ausgetragen werden sollen.
Die kompakte Bauweise der amixon® Mischer ermöglicht außerdem die Aufstellung auf Wägezellen. Dadurch kann die ausgetragene Pulvermasse kontinuierlich erfasst und für Teilmengen, Abfüllmengen oder Rezepturvorgaben genutzt werden. Die erreichbare Dosiergenauigkeit hängt neben dem Wägekonzept vor allem von Fließverhalten, Austragsarmatur, Produktmenge, Schüttdichte und der Steuerungslogik ab.
Schnittstelle zu Big Bags
Eine direkte Abfüllung in Big Bags oder andere Gebinde ist grundsätzlich möglich. Für einen staubarmen Betrieb muss die Schnittstelle jedoch als Gesamtsystem ausgelegt werden. Dazu gehören eine dicht schließende Verbindung zwischen Auslauf und Big Bag Station, eine geeignete Entlüftung des Gebindes, eine kontrollierte Luftführung sowie eine auf das Produkt abgestimmte Abfüllgeschwindigkeit.
DosiFlap® und andere geeignete Auslaufarmaturen können eine offene Produktübergabe vermeiden oder deutlich begrenzen. Sie ersetzen jedoch nicht automatisch die erforderliche Big Bag Andockstation, die Absaugung, die Erdungsüberwachung oder gegebenenfalls das Containment Konzept. Diese Komponenten müssen abhängig von Staubverhalten, Explosionsschutz, Arbeitsplatzgrenzwerten und Gebindeart projektspezifisch festgelegt werden.
Geschlossene Beschickung
Auch die Beschickung eines Mischers aus Big Bags, Sackentleerstationen oder Dosiersystemen sollte über möglichst geschlossene Schnittstellen erfolgen. Die Einbindung von Andockstationen, Absaugung, Fördertechnik, Verriegelungen und gegebenenfalls Inertisierung wird im Projekt aufeinander abgestimmt. Ziel ist, Staubaustritt, Produktverluste, Kreuzkontamination und Entmischung während der Übergabe zu begrenzen.
Für reine Behälterlogistik können Containermischer oder Fassmischer eine Alternative sein. Werden Einwiegen, Mischen und Austragen im selben Behälter durchgeführt, sinkt die Zahl der Produkttransfers. Das kann Staubquellen und Reinigungsaufwand reduzieren, ersetzt aber nicht die Prüfung der Beschickungs und Abfüllschnittstellen.