Riduzione del consumo energetico del 15 percento
Baumüller offre un azionamento diretto ad alta efficienza energetica per la pastigliatrice Fette Compacting di nuova concezione
L’industria farmaceutica richiede dei concetti sostenibili e ad elevata efficienza energetica per poter limitare in futuro le emissioni di CO2. Per cui, come tutte le macchine della nuova serie i, la pastigliatrice F30i è stata equipaggiata con un sistema di azionamento energeticamente efficiente. I produttori farmaceutici desiderano una macchina che sia altamente flessibile e performante, dotata di un pacchetto di contenimento e con un output elevato.
Le pastiglie sono farmaci solidi contenenti uno o più principi attivi. Sono disponibili in svariate forme: tonde, allungate, ovali, a forma di cuore o stella e molto altro ancora. La superficie è spesso piatta o convessa e può presentare linee di rottura, incisioni o simili. I produttori farmaceutici utilizzano gli essiccatori a letto fluido per la produzione della polvere. La polvere viene compressa ad alta pressione formando una pastiglia, quest’ultima viene poi depolverata/sbavata da un depolveratore verticale e infine confezionata. I medicinali vengono venduti dalle farmacie o somministrati ai pazienti negli ospedali o in altre strutture di assistenza.
Le matrici e i punzoni sul disco portamatrici creano la forma e le dimensioni della pastiglia e possono essere sostituiti / Figura: Fette Compacting
Piccola impronta – Grande effetto
Con i suoi oltre 5000 impianti installati, Fette Compacting, un’azienda che ha sede a Schwarzenbek nei pressi di Amburgo, è leader mondiale nel mercato delle pastigliatrici nell’ambito dell’industria farmaceutica. La prima pastigliatrice di marca Fette Compacting fu immessa nel mercato nel 1948. La grande svolta avvenne nel 1991 con la PT3090, la prima pastigliatrice al mondo dotata di rotore intercambiabile. Dal 2016 vengono prodotti anche macchinari speciali per l’incapsulamento.
Il cambiamento climatico è un tema globale importante anche per Fette Compacting. “Il settore farmaceutico ha un consumo energetico estremamente elevato. E, come in altri settori, è necessario anche fare dei passi avanti per migliorare l’impronta di CO2. Per cui abbiamo progettato la nuova serie i e ci siamo anche occupati della F30i studiando l’efficienza energetica al fine di poter sostenere i nostri clienti nelle loro iniziative volte alla sostenibilità”, spiega Jörg Gierds, Senior Product Manager di Fette Compacting.
Per le sue pastigliatrici, quindi, l’azienda si affida a un efficiente sistema di azionamento Baumüller. La soluzione è data dal motore DST2-315 ad alta coppia e raffreddato ad acqua, dal servoconvertitore b maXX 5534 raffreddato ad aria e da due motori sincroni trifase con elettronica integrata (DSDI-036) e trasmissione a coppia vite-ruota.
Funzionamento della pastigliatrice
La macchina funziona in base al seguente principio: la polvere entra nel cono di riempimento attraverso una tramoggia e viene riempita tramite la rotella del cono nei fori dei segmenti esistenti. Affinché possa confluire una quantità sufficiente di materiale, i punzoni inferiori vengono condotti verso il basso lungo una curva di riempimento. Infine viene dosato il materiale. In questa fase, i punzoni inferiori vengono condotti verso l’alto lungo una curva di dosaggio e dosati con la quantità di materiale effettivamente necessaria. Il materiale eccedente rimane nell’unità di riempimento per un ulteriore utilizzo. I residui di prodotto sulla superficie segmentata vengono trasportati tramite un raschiatore nel canale di ritorno. Il materiale così raccolto viene ricondotto al dispositivo di riempimento e serve per il riempimento preliminare. In seguito al riempimento dei fori dei segmenti, la polvere viene precompressa. Nella stazione di pressione preliminare, i punzoni superiori e inferiori comprimono l’aria presente dalla polvere. Con la successiva pressione principale, il materiale già precompresso viene sottoposto alla pressatura finale. La pastiglia ottiene, a questo punto, la sua forma e resistenza alla rottura definitive.
Infine, la pastiglia finita viene sollevata con l’espulsore tramite il punzone inferiore dal segmento. Le pastiglie che superano i limiti di tolleranza vengono automaticamente scartate e convogliate nel canale degli scarti all’uscita pastiglie. Tutte le pastiglie che, invece, rientrano nei limiti di tolleranza vengono trasportate tramite il raschiatore nel canale dei pezzi buoni all’uscita pastiglie e scaricate dalla macchina. Il punzone inferiore viene retratto e il processo inizia daccapo.
In qualsiasi momento si può estrarre un campione per verificare la durezza, lo spessore e il peso della pastiglia. L’obiettivo è di realizzare tutte le pastiglie in modo identico, affinché sia contenuta ovunque la stessa quantità di principio attivo.
La pastigliatrice F30i con unità a doppia rotazione possiede fino a 110 punzoni in grado di pressare fino a massimo 800000 pastiglie ogni ora e per ogni stazione di pressatura. Ciò significa che possono essere prodotte fino a 1,6 milioni di pastiglie ogni ora.
I motori DSDI-036 con raffreddamento superficiale, inclusi il convertitore e la trasmissione a coppia vite-ruota (in basso a sinistra), alimentano costantemente la polvere al vano di pressatura. Il motore ad alta coppia DST2-315 (a destra), interagendo con il servoazionamento b maXX 5534 (in alto a sinistra), aziona la grande unità a doppia rotazione
Velocità costanti per un’elevata produttività
Vengono impiegati due motori DSDI-036 con raffreddamento superficiale, inclusi il convertitore e la trasmissione a coppia vite-ruota. La sfida è stata quella di progettare il motore con un design quanto più compatto possibile per adattarsi con precisione alle dimensioni previste. I due azionamenti per il riempimento servono ad alimentare costantemente la polvere al vano di pressatura, per cui la costanza della velocità è un fattore determinante.
Per azionare la grande unità a doppia rotazione, viene impiegato un azionamento diretto (motore ad alta coppia). È stato utilizzato un motore ad albero cavo con fori ciechi. In questo modo si può immergere il mandrino della macchina direttamente nel motore. Inoltre è possibile aggiungere un encoder coassiale tramite un kit encoder premontato. Il kit encoder è un’unità meccanica che viene incorporata nella macchina e che si può sostituire rapidamente all’occorrenza. Un altro punto a favore è dato dal fatto che la posizione di blocco, ovvero la posizione del rotore nello statore, non deve essere riconfigurata.
Il servoconvertitore b maXX 5534 regola il motore DST2-315 ad alta coppia e raffreddato ad acqua. La combinazione è stata efficacemente adattata alla pastigliatrice F30i. Baumüller, inoltre, si è occupata del dimensionamento degli azionamenti e della prima messa in funzione della pastigliatrice.
Il servoconvertitore b maXX 5534 regola il motore DST2-315 ad alta coppia e raffreddato ad acqua ed è installato nell’armadio elettrico senza occupare molto spazio / Figura: Fette Compacting
A seconda del prodotto servono diverse forze di pressatura elevate. Una compressa effervescente, ad esempio, necessita di una forza di pressatura elevata pari a 100 kN, mentre per le compresse morbide si deve applicare soltanto una pressione da 3 a 4 kN, altrimenti si rompono. La forza di pressatura è anche un importante indicatore per scartare le compresse che non soddisfano la norma. La funzione “punch saving” riconosce le minime oscillazioni della forza di pressatura e fornisce un segnale all’ugello ad aria, affinché quest’ultimo scarichi la compressa errata nel canale degli scarti. L’azionamento diretto è perfetto per questi impieghi variabili e richiede anche poca manutenzione, oltre ad essere silenzioso e robusto.
Ecco come si presentano le pastiglie finite dopo il processo di pressatura / Figura: Fette Compacting
Lavoro di squadra intelligente
Per lo sviluppo della pastigliatrice F30i, Fette Compacting ha avuto al suo fianco Baumüller come partner competente. Grazie alla perfetta interazione tra il regolatore e il motore è stato possibile realizzare una macchina con un output massimo di 1,6 milioni di pastiglie ogni ora. Rispetto alle altre pastigliatrici della serie precedente, con la nuova generazione di macchine si arriva a risparmiare più del 15 percento di energia. Questo risparmio è stato confermato dalle misurazioni del consumo energetico, effettuate da Fette Compacting: “Nelle nostre applicazioni con forze di pressatura elevate e anche con velocità elevate, l’alto grado di efficienza del sistema di azionamento in combinazione con l’inverter risulta molto evidente”, spiega Jörg Gierds, Senior Product Manager Fette Compacting GmbH. Il motivo dell’elevata efficienza energetica del sistema risiede nell’azionamento diretto. Il suo punto forte non è soltanto l’elevato grado di rendimento, ma anche la precisione di regolazione. Un ulteriore vantaggio è rappresentato dalla forma compatta che ne consente una perfetta integrazione nella macchina. Il sistema presenta quindi un’elevata densità di potenza e assicura un alto grado di precisione durante il processo. Il consumo energetico della macchina può essere visionato e ottimizzato in qualsiasi momento dagli utenti finali sul dashboard del touchpanel.
La pastigliatrice F30i è efficace, compatta, veloce e a bassissimo consumo energetico. Grazie a un sofisticato sistema di azionamento è stato possibile incrementare l’efficienza energetica del sistema del 15 percento / Figura: Fette Compacting
La collaborazione con Baumüller dura da oltre 15 anni e si basa sulla fiducia reciproca e su un rapporto aperto e sincero!
Jörg Gierds, Senior Product Manager Fette Compacting GmbH
La F30i dispone di un sistema di campionamento estremamente rapido del primo strato, tramite il quale si può monitorare e regolare con precisione il peso delle pastiglie. Il meccanismo lavora con un sistema di regolazione elettropneumatico a rulli pressori e fa sì che nel campionamento del primo strato vengano prodotte in modo rapido pastiglie sufficientemente dure. Allo stesso tempo riduce al minimo la perdita di produzione. Ulteriori punti chiave della F30i sono la protezione dell’operatore e l’elevata facilità d’uso.
Conclusione
La pastigliatrice F30i è efficace, compatta, veloce e a bassissimo consumo energetico. La potente unità a doppia rotazione è ottimizzata per le pastiglie a due strati e spicca per tenuta alla polvere, capacità di contenimento, compatibilità con i sistemi e connettività a Pharma 4.0. La macchina possiede un’ampia gamma di velocità e permette quindi di produrre svariati tipi di pastiglie con un dosaggio preciso. Dalla fruttuosa collaborazione tra Fette Compacting e Baumüller è nato un sistema di azionamento compatto che trae beneficio dalle velocità costanti e dall’elevata concentricità, con un aumento del 15 percento dell’efficienza energetica del sistema e un miglioramento dell’impronta ecologica.
