Für hochviskose pharmazeutische Medien eignet sich in den meisten Fällen die Drehkolbenpumpe am besten. Sie fördert schonend, drucksicher und hygienisch, auch bei dickflüssigen oder scherempfindlichen Substanzen. Ergänzend kommt die Schlauchpumpe (auch Peristaltikpumpe oder Schlauchquetschpumpe genannt) infrage, wenn Sterilität und Produktkontaktminimierung im Vordergrund stehen. Welche Pumpe im Einzelfall die richtige ist, hängt von Viskosität, Mediumeigenschaften und Prozessanforderungen ab. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen zur Pumpenauswahl für pharmazeutische Anwendungen.

Welche Pumpenprinzipien kommen für viskose pharmazeutische Medien grundsätzlich infrage?

Für viskose pharmazeutische Medien kommen vor allem Verdrängerpumpen infrage, da sie unabhängig von der Viskosität einen gleichmäßigen Volumenstrom liefern. Die wichtigsten Typen sind Drehkolbenpumpen, Schlauchpumpen (Peristaltikpumpen) und Exzenterschneckenpumpen. Kreiselpumpen sind für hochviskose Medien in der Regel ungeeignet, da ihr Wirkungsgrad mit steigender Viskosität stark abnimmt.

Verdrängerpumpen arbeiten nach dem Prinzip, dass ein definiertes Flüssigkeitsvolumen mechanisch bewegt wird, unabhängig davon, wie zähflüssig das Medium ist. Das macht sie besonders zuverlässig für Pasten, Gele, Suspensionen oder konzentrierte Lösungen, wie sie in der Pharmazie, Biotechnologie und Kosmetik häufig vorkommen. Kreiselpumpen hingegen erzeugen Förderdruck durch Rotation und verlieren bei hoher Viskosität schnell an Effizienz und Förderleistung.

Warum ist die Drehkolbenpumpe oft die erste Wahl in der Pharmazie?

Die Drehkolbenpumpe ist in der Pharmazie so beliebt, weil sie hochviskose, scherempfindliche und partikelhaltige Medien produktschonend fördert, hygienisch ausgeführt werden kann und sich einfach reinigen lässt. Sie erfüllt die strengen Anforderungen der Pharma- und Lebensmittelindustrie an Materialien, Oberflächen und Rückverfolgbarkeit.

Ein entscheidender Vorteil der Drehkolbenpumpe ist ihre CIP- und SIP-Fähigkeit (Cleaning-in-Place / Sterilization-in-Place). Das bedeutet, die Pumpe kann ohne Demontage gereinigt und sterilisiert werden, ein wesentlicher Faktor für Produktionsprozesse mit hohen Hygienestandards. Darüber hinaus arbeitet sie mit sehr geringen Scherkräften, was bei biologisch aktiven Substanzen, Emulsionen oder Zellkulturen entscheidend ist.

Für besonders anspruchsvolle Anwendungen in der Pharmazie, Biotechnologie und Lebensmittelindustrie gibt es zudem aseptische Bauformen, die für sterile Prozesse ausgelegt sind. Diese Aseptik-Baureihen sind so konstruiert, dass keinerlei Kontamination von außen in das Fördermedium gelangen kann.

Wann ist eine Schlauchpumpe besser geeignet als eine Drehkolbenpumpe?

Eine Schlauchpumpe, je nach Region auch Peristaltikpumpe oder Schlauchquetschpumpe genannt, ist dann besser geeignet, wenn das Fördermedium ausschließlich mit dem Schlauch in Kontakt kommen darf, wenn abrasive oder aggressive Substanzen gefördert werden oder wenn eine besonders einfache Reinigung und Sterilisation ohne aufwändige Demontage erforderlich ist.

Bei der Schlauchpumpe berührt das Medium ausschließlich die Innenwand des Schlauchs. Das macht sie zur ersten Wahl, wenn Kontamination durch Dichtungen oder Metallteile ausgeschlossen werden muss. Der Schlauch selbst lässt sich schnell und kostengünstig austauschen, ein Vorteil bei häufig wechselnden Medien oder bei Chargenproduktion. Auch für sehr kleine Fördermengen mit hoher Dosiergenauigkeit ist die Peristaltikpumpe geeignet.

Allerdings hat die Schlauchpumpe Grenzen bei sehr hohem Druck und bei dauerhaftem Betrieb mit extrem hoher Viskosität. In solchen Fällen ist die Drehkolbenpumpe die robustere Wahl.

Welche Materialeigenschaften muss eine pharmazeutische Pumpe erfüllen?

Eine Pumpe für pharmazeutische Medien muss aus Werkstoffen bestehen, die chemisch inert, korrosionsbeständig und für den Lebensmittel- und Pharmakontakt zugelassen sind. Typischerweise sind das Edelstahl 1.4404 (316L), PTFE, EPDM oder andere FDA-konforme Elastomere. Oberflächen müssen glatt und rückstandsfrei reinigbar sein.

Im Einzelnen gelten folgende Anforderungen:

Werkstoffzulassung: Alle produktberührenden Teile müssen nach FDA, EU 1935/2004 oder vergleichbaren Normen zugelassen sein.
Oberflächenqualität: Innenoberflächen sollten elektropoliert oder fein geschliffen sein (Ra-Wert laut Prozessanforderung), um Ablagerungen und Keimbildung zu verhindern.
Dichtungswerkstoffe: PTFE, EPDM oder Silikon sind typische Optionen, die Auswahl hängt vom Fördermedium und dem Temperaturbereich ab.
Dokumentation: Materialzertifikate, Konformitätserklärungen und Rückverfolgbarkeit der Chargen sind in regulierten Umgebungen Pflicht.

Zusätzlich sollte die Pumpe so konstruiert sein, dass keine Toträume entstehen, in denen sich Medium ansammeln kann. Das ist nicht nur aus hygienischer Sicht wichtig, sondern auch für die Validierbarkeit der Reinigungsprozesse.

Wie beeinflusst die Viskosität des Mediums die Pumpenauslegung?

Die Viskosität des Mediums beeinflusst die Pumpenauslegung erheblich: Mit steigender Viskosität sinkt die erreichbare Förderleistung bei gleichem Antrieb, der Druckverlust in Rohrleitungen steigt, und die Anforderungen an Drehzahl und Drehmoment verändern sich. Eine korrekte Auslegung verhindert Überlastung und sichert einen stabilen Betrieb.

Praktisch bedeutet das: Je höher die Viskosität, desto langsamer sollte die Pumpe drehen, um Scherkräfte zu minimieren und das Medium nicht zu schädigen. Gleichzeitig muss der Antrieb genug Drehmoment liefern, um das zähflüssige Medium überhaupt zu bewegen. Bei der Auslegung werden daher neben der Viskosität auch Temperaturabhängigkeit, Fließverhalten (newtonisch oder nicht newtonisch) und mögliche Viskositätsänderungen während des Prozesses berücksichtigt.

Nicht newtonische Medien, also solche, deren Viskosität sich unter Scherbeanspruchung verändert (z.B. Gele oder Suspensionen), erfordern besondere Aufmerksamkeit. Hier ist eine enge Abstimmung zwischen Pumpenhersteller und Anlagenbetreiber unerlässlich.

Welche Fragen sollte man vor der Pumpenauswahl klären?

Vor der Pumpenauswahl für hochviskose pharmazeutische Medien sollten mindestens folgende Fragen beantwortet sein: Was ist das genaue Fördermedium, wie hoch ist seine Viskosität und bei welcher Temperatur? Welche Fördermengen und Drücke werden benötigt? Welche Hygieneanforderungen gelten? Und welche Reinigungsverfahren sind vorgesehen?

Eine strukturierte Vorgehensweise hilft, Fehlinvestitionen zu vermeiden:

Medium definieren: Viskosität, Dichte, Temperatur, pH-Wert, Partikelgehalt, Aggressivität und Scherempfindlichkeit.
Prozessparameter festlegen: Erforderlicher Volumenstrom, Betriebsdruck, Förderhöhe und Betriebsdauer.
Hygieneklasse bestimmen: Reicht lebensmitteltauglich, oder ist pharmazeutische Reinheit nach GMP erforderlich?
Reinigungskonzept klären: CIP, SIP oder manuelle Reinigung, das beeinflusst die Pumpenkonstruktion direkt.
Regulatorische Anforderungen prüfen: Welche Zertifizierungen, Materialzertifikate und Dokumentationen sind erforderlich?
Einbausituation berücksichtigen: Platzverhältnisse, Rohrleitungsführung und vorhandene Antriebskonzepte.

Wer diese Punkte im Vorfeld systematisch klärt, legt die Grundlage für eine Pumpenauswahl, die langfristig zuverlässig funktioniert und die regulatorischen Anforderungen der Pharmaindustrie erfüllt.

Wie Steinle Industriepumpen bei der Pumpenauswahl für die Pharmazie unterstützt

Wir bei Steinle Industriepumpen sind spezialisiert auf Pumpenlösungen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen, einschließlich der Pharmazie, Biotechnologie und Lebensmittelindustrie. Unsere Drehkolbenpumpen sind in hygienischen und aseptischen Ausführungen erhältlich und erfüllen die Anforderungen regulierter Produktionsprozesse. Wir begleiten Sie von der technischen Auslegung bis zur Inbetriebnahme.

Was wir konkret bieten:

Drehkolbenpumpen in Hygiene- und Aseptik-Ausführung für sterile und hygienekritische Prozesse
Schlauchpumpen und Peristaltikpumpen für Anwendungen mit minimiertem Produktkontakt
Technische Beratung zur Pumpenauslegung auf Basis Ihrer Medieneigenschaften und Prozessparameter
Materialzertifikate und Dokumentation für den Einsatz in GMP-regulierten Umgebungen
Wartung und Ersatzteilversorgung für unsere eigenen Pumpen, schnell und unkompliziert

Wenn Sie eine Pumpe für hochviskose pharmazeutische Medien suchen oder Ihre bestehende Pumpenanlage optimieren möchten, sprechen Sie uns an. Nehmen Sie Kontakt auf, wir beraten Sie persönlich und finden gemeinsam die passende Lösung für Ihre Anforderungen.