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Hohe Zuverlässigkeit und Dosiergenauigkeit: Niederdruck-Membran-Dosierpumpe für höchste Hygieneanforderungen

06.07.2017

Bei Anwendungen wie Aroma-Dosierung oder Zugabe von Filtrationshilfsmitteln für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind hohe Anforderungen zu erfüllen, die mit einer Membranpumpe gewährleistet werden können.

Die Sicherstellung von gleichbleibendem Geschmack und einheitlicher Qualität hat
für Hersteller von Lebensmitteln und Getränken höchste Priorität. So erfordert das Bierbrauen besonders viel Sorgfalt, da die Inhaltsstoffe ‒ bei alkoholfreien Bieren
etwa wertvolle, aus Bier stammende Aromastoffe ‒ zeitgenau und in vordefinierten Mengen eindosiert werden müssen. Somit wird der typische Biergeschmack alkoholartiger Biere konserviert. Diese anspruchsvollen lebensmitteltechnischen Verfahren können mit der von der LEWA speziell entwickelten Membrandosierpumpen
für den Niedrigdruckbereich < 20 bar in der hygienic-Ausführung bedient werden.
Dank ihrer hohen Zuverlässigkeit und ihrer Dosiergenauigkeit von ± 1 Prozent erfüllen sie alle Anforderungen für diesen hygienischen Prozess. Aufgrund der schonenden, scherarmen Fluidförderung eignet sich die Technik auch für sensible Anwendungen
mit hohen Hygienestandards.

Der Einsatz qualitativ hochwertiger Einzelkomponenten sichert eine zuverlässige Arbeitsweise der Pumpe, sie ist zudem wartungsarm und verursacht im Vergleich
zu anderen Lösungen deutlich niedrigere Lebenszykluskosten. Die reguläre Standzeit
der Membran beträgt etwa 16.000 Betriebsstunden, was einem Dauerbetrieb von
zwei Jahren entspricht. Die 4-lagige Membrankonstruktion macht’s möglich: zwei Arbeitsmembranen, eine Überwachungsmembran und eine druckfeste Sicherheitsmembran ‒ sowie ein integrierter Überwachungsmechanismus der selbigen. Dadurch ist das System langlebiger, hermetisch dicht und leckagefrei, also in Summe deutlich sicherer als andere Lösungen. Selbst im Fall einer Beschädigung der produktberührten Membran kann eine Batch-Produktion auf diese Weise gefahrlos beendet werden.

 

Abb.1: Die 4-lagige Membrankonstruktion macht das System langlebig, drucksteif, hermetisch
dicht und leckagefrei.

 

Totraumoptimierung

Durch die besondere geometrische Ausführung des Pumpenkopfes ist eine einfache Wartung und Reinigbarkeit gegeben. In der hygienic-Variante wird der Pumpenkopf
aus Polypropylen (PP) oder elektropoliertem Edelstahl mit einer Oberflächenrauigkeit
< 0,5 µm gefertigt, was eine erhöhte Reinigbarkeit der produktberührten Oberflächen gewährleistet. Für die Ventilsitze der Edelstahlpumpenköpfe stehen Einsatzringe aus verschiedenen Materialien zur Verfügung. Und auch die Ventile selbst werden passend zum Fluid ausgewählt. Sämtliche druckbeaufschlagten, fluidberührten Werkstoffe sind FDA- sowie USP-Klasse VI-konform und gemäß den EHEDG-Designrichtlinien ausgeführt.


Abb.2:Durch die totraumoptimierte Konstruktion des Pumpenkopfes lassen sich Spül-, Entleer- oder Trocknungsvorgänge problemlos durchführen.

 

1.4435-Edelstahl ist für die meisten EHEDG-spezifizierten Anforderungen die optimale Wahl. Die Pumpenköpfe aus diesem Material sind für Drücke bis 20 bar und Medientemperaturen von 80 °C hervorragend geeignet. PP gilt jedoch als kostengünstigere Alternative und bietet sich vor allem dann an, wenn Temperatur und Druckanforderungen nicht allzu hoch sind. Die Geometrie des Pumpenkopfes ist so gestaltet, dass Rückstände von Prozessmedien möglichst vermieden werden. Somit ist auch die einfache Reinigung (CIP) bzw. eine Sterilisation (SIP) vor Ort möglich. Durch die totraumoptimierte Konstruktion des Pumpenkopfes kann die Prozessfluidmenge im Arbeitsraum gering gehalten werden und Spül-, Entleer- oder Trocknungsvorgänge lassen sich problemlos durchführen.


Abb.3:Multiplexpumpen eignen sich insbesondere zur Rezepturdosierung und für Mischaufgaben.

 

Modularer Aufbau erhöht Flexibilitä und Appliakationsvielfalt

Als Antriebe werden ausschließlich IEC-Motoren namhafter Hersteller verwendet, die platzsparend vertikal angebaut sind: Bei den kleineren Modellen kommen Feder-Nocken-Triebwerke zum Einsatz, bei höheren Leistungen Stellexzenter-Triebwerke. Es ist möglich, dass über ein Einfachtriebwerk – je nach Baugröße – pro Pumpenkopf 0,4 bis 1.500 l/h gefördert werden. Das Antriebsgehäuse ist dabei gegenüber dem Triebwerk abgedichtet, so dass bei einem Pumpenkopfwechsel kein Triebwerksöl auslaufen kann. Kombiniert man mehrere Pumpenköpfe mit einem Antriebsstrang, eröffnen sich weitere Einsatzmöglichkeiten. Insbesondere zur Rezepturdosierung und für Mischaufgaben eignen sich sogenannte Multiplexpumpen. Bei diesen können die jeweiligen Pumpenköpfe präzise an die rezepturspezifischen Mengen angepasst werden.

 

Abb.4:LEWA Ecodos Hygienic, für hygienische Prozesse im Niederdruckbereich.

 

Bei der Ansteuerung lassen sich beim Einsatz eines Servomotors und einer intelligenten Steuerung auch unterschiedliche kundenseitige Anforderungsprofile realisieren und der Stellbereich bis zu 1:50 erweitern. Der Dosierstrom ist über die Hublänge sowie über die Frequenz eines Umrichters variabel anpassbar, als auch in Kombination beider Parameter. Da Steuerung und Pumpe funktionsgeprüft geliefert werden, entfällt eine aufwändige Optimierung und Parametrierung. Die Dosiergenauigkeit ist mit ± 1 Prozent sehr präzise.

 

Aroma-Dosierung und Zugabe von Filtrationshilfsmitteln als Beispiele für den Einsatz in der Lebensmittelbranche

Alle Inhaltsstoffe speziell von alkoholfreien Bieren müssen zeitgenau und präzise zugegeben werden. Diese Aromastoffe werden deshalb in einem Behälter mit Rührwerk, Reinigungskugel und zwei Niveau- beziehungsweise Füllstandschaltern vorgelegt. Ein Filter in der Saugleitung der Niederdruck-Dosierpumpe hält unerwünschte Feststoffe, die eine präzise Funktion der Pumpenventile gefährden könnten, zurück, um das einwandfreie Schließen der Arbeitsventile der Pumpe zu gewährleisten. Der zu dosierende Volumenstrom wird dabei kontinuierlich durch einen elektromagnetischen Durchflussmesser und einen Regelkreis an die zu fördernde Biermenge angepasst. Auf der Druckseite sichert ein Schaltschutz die Pumpe gegen einen möglichen Überdruck im System ab. Das ganze System ist aufgrund gestiegener Automatisierungsanforderungen SPS-gesteuert, funktioniert jedoch auch im „manuellen“ Betrieb.

Bei der Filtration von Bier, Wein, Fruchtsäften und anderen Getränken werden Niederdruck-Dosierpumpen zur Zugabe von Filterhilfsmitteln eingesetzt. So werden beispielsweise Kieselgur-Suspensionen in der Anschwemmfiltration dosiert, die Hefe und hochmolekulare Eiweißbestandteile abtrennen. Der Filtrationsprozess beginnt mit einer Voranschwemmung der Filterplatten. Hierbei wird eine gleichmäßig verteilte Kieselgur-Suspension in einen Wasserstrom oder direkt in das Produkt eingebracht. Fortan muss ständig Kieselgur hinzudosiert werden. Dabei wächst der Filterkuchen kontinuierlich an und vergrößert so die Filteroberfläche. Entsprechend der Anforderungen des Prozesses wurden Ventile in Suspensions-Ausführung mit speziellen Ventilsitzringen gewählt und die Pumpenanschlüsse beispielsweise in Milchrohrausführung (DIN 11851) oder mit Hygieneverschraubungen versehen. Bei diesem Prozess sind die Pumpen im Dauereinsatz, wodurch die Anforderungen gerade in Bezug auf Hygiene besonders hoch sind. Die hermetische Dichtheit der Pumpe mit entsprechender Systemanbindung sorgt dabei für eine sterile Förderung des Produkts.

 

 

 

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