Bisherige Verfahren zur Nahrungs- und Futtermittelherstellung aus Insekten waren entweder vergleichsweise teuer und arbeitsintensiv oder ermöglichten nur eine ungenügende Entfettung der Feststofffraktion, die während des Prozesses entsteht. Dies behinderte die Weiterverarbeitung. Der international agierende Systemanbieter hat jedoch eine optimierte Methodik entwickelt, die im Wesentlichen die folgenden drei Schritte umfasst: Zerkleinern der Insekten zu Pülpe, pH-Wertverschiebung in einen sauren Bereich durch Säurezugabe und Malaxieren über einen Zeitraum von mindestens 45 min sowie Fraktionieren der Insektenpülpe in eine Feststofffraktion und eine Fettphase. Die in letzterem Schritt erfolgte Fett- bzw. Ölabtrennung sorgt für eine vereinfachte Verarbeitung der Feststofffraktion, beispielsweise in einer Futtermühle.
Fördern und Schneiden in einem
Eine gute Zerkleinerung der Insekten ist für das Verfahren ganz wesentlich, da dies in der nächsten Phase den Aufschluss der Pülpe mittels pH-Wert-Absenkung erleichtert. Um den Prozessschritt zu optimieren, beschloss das Technologieunternehmen, für eine interne Testreihe des In-house-Technikzentrums eine robuste Pumpe anzuschaffen, die sowohl für die Zerkleinerung von Insekten als auch von Äpfeln geeignet sein sollte. Auch für zwei Projekte, in denen das Unternehmen Verarbeitungsanlagen an europäische Lebens- bzw. Futtermittelhersteller lieferte, wurden widerstandsfähige Aggregate für die Zerkleinerung von Insekten benötigt. Sie sollten unempfindlich gegenüber den abrasiven Chitinpanzern sein und bei einer Temperatur von 60 bis 70 °C pro Stunde eine Menge von 1 bzw. 5 t verarbeiten können. In allen drei Fällen fiel die Wahl auf eine Nemo-BO-Trichterpumpe mit integrierter Schneidvorrichtung, die Netzsch eigens für die Lebensmittelindustrie entwickelt hat, um Fördern und Schneiden in einem Prozessschritt zu ermöglichen. Die Pumpe ist mit einem Trichter sowie einer Kuppelstange mit Förderschnecke und Stopfraum ausgestattet. Aufgrund ihrer Konstruktion eignet sie sich für die schnelle und bequeme Zerkleinerung von großen Feststoffen wie Obst- oder Gemüsestücken ebenso wie für Insekten und Larven mit abrasiver Hülle.
Dabei stellt die Exzenterschneckenpumpe gleichzeitig einen kontinuierlichen, schonenden und pulsationsarmen Transport sicher. Dies ist ganz wesentlich auf das besondere Förderprinzip des Pumpentypus zurückzuführen, das auf zwei Hauptbestandteilen basiert: einem Rotor, der sich oszillierend in einer feststehenden Komponente, dem Stator, bewegt. Der Rotor ist als eine Art Rundgewindeschraube mit extrem hoher Steigung, großer Gangtiefe und kleinem Kerndurchmesser ausgebildet. Der Stator hat einen zusätzlichen Gewindegang und die doppelte Steigungslänge des Rotors. Durch die präzise Geometriepaarung beider Komponenten bilden sich bei der Rotation Förderkammern, in denen das Medium mit jeder weiteren Drehung kontinuierlich von der Saug- beziehungsweise Zuführseite zur Druckseite transportiert wird. Das Volumen dieser Kammern ist konstant, die Kammern selbst sind dabei in sich geschlossen. Auf diese Weise wird eine volumen- und druckstabile Bewegung des Förderguts sichergestellt, unabhängig von Konsistenz oder Viskosität des Mediums. Außerdem treten kaum Scherkräfte oder Pulsation auf, die das transportierte Material beeinflussen und die Förderung erschweren könnten.
Zuverlässige Zerkleinerung
Der Trichter mit Schneidvorrichtung garantiert eine optimale Zufuhr stückiger Medien zu den Förderelementen. Passiert das Medium den Stopfraum mit Schneideinheit an der Kuppelstange sowie integrierten, statischen Messern, werden die Chitinpanzer der zuvor getöteten Insekten aufgeschlossen. Somit zerfällt das Medium in verschiedene Phasen: die schwere Phase mit den Feststoffen der Chitinpanzer und die leichte, fetthaltige Phase. Aus dieser leichten Phase werden die Proteine gewonnen. So wird das Trennverfahren, in dem man die verschiedenen Fraktionen erhält, deutlich erleichtert. Die Schneideinheit besteht aus einem rotierenden Messer mit drei Klingen sowie einer variablen Anzahl stationärer Messer, die sich an die Größe und Konsistenz der Partikel anpassen lassen. Optional kann die Pumpe mit einem zusätzlichen Schneidwerk am Druckflansch ausgestattet werden. Es besteht aus einer Lochscheibe und einem rotierenden Messer, sodass die Feststoffe im Medium in der Größe der Bohrungen der Lochscheibe geschnitten werden. Wie jede andere Nemo-Exzenterschneckenpumpe kann auch die Ausführung BO das geförderte Medium proportional zur Drehzahl dosieren. Aufgrund seiner Blockbauweise mit Flanschantrieb ist das Aggregat zudem besonders kompakt und wirtschaftlich: Es zeichnet sich durch niedrige Investitions-, Betriebs- sowie Wartungskosten aus. Die Pumpe ist darüber hinaus in Lagerstuhlbauweise mit freiem Wellenende erhältlich. So kann das Aggregat mit unterschiedlichen Antriebsarten, zum Beispiel Servomotoren, Dieselmotoren oder Hydraulikantrieben, betrieben werden.
Bei der Pumpe für das Testzentrum hat der Systemanbieter eine Version mit beiden Schneidwerken für Vor- und Nachzerkleinerung und tangentialem Spülstutzen zum besseren Entleeren des Trichters gewählt. Zusätzlich zum Aggregat mit aufgesetztem Umrichter in der Baugröße NM053 wurden auch Lochplatten in der Größe von 4 mm mitgeliefert. Bei einer ersten Versuchsreihe und der 4-mm-Lochplatte arbeitete das
Aggregat sehr erfolgreich und zerkleinerte 500 kg Maden in 15 bis 20 min.
Zwei Trichterpumpen im Einsatz
Nach der Versuchsreihe im Testzentrum des Unternehmens schaffte der Systemanbieter für einen der beiden Aufträge aus dem europäischen Ausland eine Nemo-BO-Trichterpumpe in der Baugröße NM053 an, die maximal 1 t/h verarbeiten kann. Ein tangential angebrachter Spülstutzen am Pumpengehäuse erleichtert die Restmengenentleerung, da kein Fluid am unteren Pumpenraum zurückgehalten werden kann. Außerdem wurden gekapselte Gleitringdichtungen und FDA-konforme Elastomere verbaut. Auf Wunsch des Auftraggebers ist die Pumpe nur mit einer Nachzerkleinerung, also mit einer Lochscheibe und dem davor rotierenden Messer ausgestattet, da die Versuchsreihe zeigte, dass die Zerkleinerung vor allem durch die Nachzerkleinerung erfolgte. Das lag an der geringen Größe der Insekten. Bei der Zerkleinerung war die Größe der Lochscheibe am Endstutzen entscheidend. Netzsch lieferte hierfür verschiedene Lochplatten in Größen von 4 bis 8 mm, die mit Edelstahl vergütet wurden und langfristig für ein gutes Schneidergebnis sorgen.
Als Aggregat für den zweiten Auftrag hat das Unternehmen eine Trichterpumpe in der Baugröße NM063 angeschafft, da in diesem Fall Mengen von bis zu 5 t/h verarbeitet werden müssen. Hier liegt der Druckleitungsquerschnitt bei DN 80, die Länge der Leitung zum Dekanter beträgt 3 bis 5 m. Auch diese Pumpe ist seitdem erfolgreich im Einsatz.
Netzsch Pumpen & Systeme GmbH, Waldkraiburg
Halle 8.0, Stand C27
Autor Rainer Gozzer
Leiter globales Geschäftsfeld Nahrung und Pharmazie
Netzsch
