Dieses Reagenz bekommt eins auf den Deckel: Screening in der Lebensmittelbranche
Vor den Erfolg haben die Götter bekanntlich den Schweiss und im Maschinenbau die User Requirements Spezifikation (URS) gesetzt. So auch bei Rychiger, die bei Konstruktion und Bau einer Anlage für das Schweizer Biotech-Unternehmens NEMIS Technologies AG Kreativität, Flexibilität und Expertise bewiesen. NEMIS entwickelt, produziert und verkauft Schnelltests (N-Light™), um gefährliche Bakterien in der Lebensmittelindustrie zuverlässig nachzuweisen – vor Ort und ohne Labor. Das Ziel: Durch den Einsatz neuer Technologien und Verbrauchsmaterialien die Lebensmittelsicherheit direkt beim Hersteller verbessern und teure Rückrufaktionen verhindern.
Die Funktionsweise der Schnelltests
Aufbau und Funktionsweise der Schnelltests vermitteln einen ersten Eindruck für die Komplexität der Aufgabenstellung, die NEMIS an Rychiger adressiert hat: In einem ersten Schritt entnimmt der Verantwortliche unter Zuhilfenahme eines Tupfers einen Abstrich von der zu untersuchenden Oberfläche. Die Spitze des Wattestäbchens wird abgebrochen und in eine Art Reagenzglas übergegeben, das mit einem speziellen Nährmedium gefüllt ist. Unmittelbar danach wird die Probe mit dem eigens entwickelten Verschlussdeckel versiegelt. Potentiell gefährliche Bakterien sind sicher verschlossen. Nach einigen Stunden Inkubationszeit wird der Probe das tablettenförmige Reagenz zugeführt. Die Tablette ist im Deckel eingeschweisst und wird quasi auf Knopfdruck durch die Siegelfolie gedrückt. Probe und Reagenz vermischen sich, ohne dass die Probe geöffnet werden muss. Sind die nachzuweisenden Bakterien in der Probe vorhanden, reagiert das patentierte AquaSpark™ Molekül in der Tablette mit der Probe und beginnt zu leuchten. Mithilfe des NEMIS Luminometers wird jetzt gemessen.
Was die maschinelle Konstruktion leisten muss
Gebaut werden sollte eine Anlage zum Befüllen und Siegeln des Verschlussdeckels. Folgende Anforderungen wurden spezifiziert:
- Absolut zuverlässige Befüllung des Verschlussdeckels mit einer oder mehr Tabletten (Ø 3 mm, 12 mg).
- Optionale Befüllung des Verschlussdeckels mit flüssigem Reagenz statt Tablette.
- Zuverlässige Siegelung des Verschlussdeckels mit Aluminium-Siegelfolie (Stanz Ø ca. 14 mm. Das Siegelwerkzeug muss dabei mehrere mm in den Verschlussdeckel eintauchen. Die Folie ist positionsgenau zu positionieren).
- Optionale Siegelung mit einer zweiten Folie mit Abzugslasche aus PET und bedruckbar.
- Kompakte Bauweise nach Hygienic Design (Betrieb im Reinraum).
Etabliertes neu denken: Hier zeigt die LT20 was sie kann.
Als Sondermaschinenbauer hat Rychiger Plattformtechnologien im Portfolio, die die Ingenieure entsprechend der sehr individuellen Kundenanforderungen anpassen lassen. Nach Sichtung der NEMIS-URS waren sich die beiden Rychiger Verantwortlichen Dominic von Bergen (Concept Engineer) und Wolf Koeke (Senior Manager Sales Healthcare) schnell einig, dass mit der LT20 eine maschinelle Plattformlösung existiert, auf deren Basis sich alle NEMIS Kundenwünsche realisieren lassen: Die Grundkonstruktion der LT20 basiert auf einer eigenständigen, sehr kompakten linearen Förderplattform. Sie verläuft durch die gesamte Anlage. Die lineare Fördertechnik ermöglicht eine präzise und zuverlässige Positionierung der Verschlüsse ohne Werkstückträger, Rundlauftisch oder Pick & Place Roboter. Mit der One-Stroke Stanz- und Siegeltechnologie verfügt Rychiger zudem über ein erprobtes Siegelmodul ab Stange, welches die gestellten Anforderungen an Präzision und Prozesssicherheit ohne weitere Modifikationen erfüllen kann.
Wolf Koeke betont: „So individuell die entwickelten Lösungen für NEMIS auch sind: Das Herzstück der LT20 ist eine lineare und modulare Konstruktion. NEMIS kann jederzeit die Anzahl der auszuführenden Prozesse auf unserer LT20 erhöhen. Ist das gewünscht, werden einfach die – im Vorfeld integrierten und jetzt noch freien – Modulplätze bestückt. So kann unser Kunde die Maschine in Zukunft unkompliziert an zusätzliche Anforderungen seiner Produkte-Plattform anpassen.“
Kleine Sache, grosser Anspruch: die Deckel.
Die Zusammenarbeit lief interdisziplinär und war geprägt von technischen Diskursen. Die grösste Herausforderung für die Ingenieure und Techniker von Rychiger: Die Deckel zuführen, einzeln auf ihre Qualität zu kontrollieren und dann in der exakt richtigen Position den weiteren Prozessschritten zuführen. Hintergrund: Die aus Spritzguss gefertigten Deckel können eine Reihe von Fehlern aufweisen (z.B. Löcher in der Membrane, Druckknopf in der falschen Position, Deckel nicht geschlossen, Brauen…). Über eine Kontrolle in der Maschine sollten fehlerhafte aussortiert werden.
Tablettenhandling: Good Vibrations.
Und auch beim Tablettenhandling galt: neu denken. Ursprünglich hatten NEMIS für das Vereinzeln der Tabletten eine Rüttelplatte vorgesehen. Hier sollte unter Zuhilfenahme einer Kamera die Position der Tabletten erfasst werden. Von Bergen: «Uns war schnell klar, dass das kameragesteuerte Handling zwar eine hervorragende und gern genutzte technische Lösung ist, aber in diesem Fall eine einfache Vibrationszuführung die Aufgabe zuverlässiger und effizienter erledigen kann.»
Jetzt werden die Tabletten über eine Linearstrecke zugeführt. Im Anschluss werden sie vereinzelt, um schlussendlich über Vakuum gegriffen und mit einem Output von 20 Stk/min in der Deckelvertiefung platziert zu werden. Abschliessend erfolgt in einem weiteren Modul der LT20 der Heisssiegelprozess, bevor die fertig befüllten und verschweissten Deckel ausgeschleust werden.
Stabiler Prozess glücklicher Kunde
Daniel Bär, Head of Productions bei NEMIS meint: «Das Projekt war für unser kleines Startup ein grosses Risiko. Mit Rychiger hatten wir einen tollen Partner, welcher stets rasch und lösungsorientiert auf unsere Ideen und Anforderungen reagiert hat. Egal ob es um die Hardware, Elektronik oder Software ging, wir konnten immer direkt mit den Ingenieuren und Technikern zusammenarbeiten, die dann auch die Maschine gebaut und installiert haben. Das lineare Transfersystem der LT20 und das One-Stroke-Stanz- und Siegelmodul ermöglichten es eine sehr kompakte und einfach zu bedienende Maschine zu bauen, die vom ersten Tag an ausserordentlich zuverlässig funktionierte».
Zur NEMIS Technologies AG
NEMIS entwickelt, produziert und verkauft Schnelltests um gefährliche Bakterien in der Lebensmittelindustrie zuverlässig nachzuweisen, vor Ort und ohne Labor. Das Ziel: Durch den Einsatz neuer Technologien und Verbrauchsmaterialien die Lebensmittelsicherheit direkt beim Hersteller verbessern und teure Rückrufaktionen verhindern. Das N-Light™ Produkteportfolio von NEMIS umfasst aktuell die vier Test N-Light™ Listeria monocytogenes, N-Light™ Salmonella Risk, N-Light™ E. coli und N-Light™ ATP. Weitere Tests basierend auf der gleichen Technologieplattform von NEMIS sind noch in Entwicklung.
