In Hygieneausführung

Dipl. Ing. Georg Senftl

Bei der Dosierung von schwierigen Medien haben sich Exzenterschneckenpumpen auch in der Lebensmittelindustrie einen festen Platz erobert. Diese volumetrisch fördernden Pumpen bilden zwischen Rotor und Stator in sich geschlossene Kammern, in denen pro Umdrehung oder Winkelgradänderung ein definiertes Volumen von der Saug- zur Druckseite transportiert wird. Sie eignen sich für die schonende, pulsationsfreie Förderung bzw. Dosierung von viskosen oder feststoffbeladenen Medien, beispielsweise von Fruchtbreien oder Biokulturen. Ein wesentlicher Nachteil der Exzenterschneckenpumpen ist, daß sie aufgrund ihrer Bauart nur schlecht zu reinigen sind und so nur bedingt die für die Lebensmittelindustrie typischen hohen Hygieneanforderungen erfüllen.

Bei der Entwicklung der Exzenterschnecken-Dosierpumpen der RD-Baureihe wurden die aktuellen EHEDG-Richtlinien berücksichtigt, was sich beispielsweise in folgenden konstruktiven Merkmalen zeigt:

• gelenkfreie Antriebselemente mit flexibler Welle,

• reinigungsfreundliche Gestaltung des Pumpeninnenraums,

• Schnelldemontageausführung mit Clamp-Verschlüssen,

• CIP/SIP-Fähigkeit.

Die RD-Exzenterschnecken-Dosierpumpen decken einen großen Leistungsbereich ab. Bei Drücken bis 20 bar reicht er von 0 bis 4 l/h bei den 4RD6-Pumpen bis hin zu 0 bis 8 m3/h bei den 2RD40-Pumpen.

Durch eine weiterentwickelte Konzeption der Rotorantriebselemente haben die Pumpen der RD-Reihe einen spalt- und totraumfreien Innenraum. Bei konventionell aufgebauten Exzenterschneckenpumpen wird mit Hilfe von Gelenken die exzentrische Bewegung des Rotors erzeugt. In diesen Gelenken können sich schnell Bakteriennester bilden. Außerdem sind sie schwer zu reinigen. Durch die Verwendung von flexiblen, verdrehsteifen Verbindungsteilen zwischen Rotor und Antriebswelle entsteht eine Antriebseinheit, die absolut frei von Spalten und Toträumen ist. Die gesamte Oberfläche der flexiblen Welle ist glatt; eine Ablagerung von Medien kann nicht stattfinden, was unter hygienischen Aspekten von großer Bedeutung ist. Die Baulänge der Pumpe ändert sich durch diese modifizierte Konstruktion der Antriebseinheit nicht. Außerdem gewährleisten die geringen Auslenkungskräfte der flexiblen Welle eine optimale Position des Rotors im Stator. Dadurch wird die Dosiergenauigkeit nochmals verbessert.

Die Wellenabdichtung erfolgt durch eine gekapselte Gleitringdichtung in Lebensmittelausführung. Hierbei wurde der Sitz des im Produkt liegenden O-Rings optimiert, um eine bessere Reinigung zu ermöglichen. Die Gleitflächen sind so positioniert, daß eine ausgezeichnete CIP-Reinigung gewährleistet ist. Des weiteren ist ein Sperrmedienanschluß vorhanden, der auch für eine Dampfbeaufschlagung eingesetzt werden kann. Diese Steril-Dampfbeaufschlagung ermöglicht Anwendungen, bei denen eine sterile Abdichtung der Pumpe von entscheidender Bedeutung ist.

Um eine gute Reinigung während des Spülvorganges zu erreichen, ist der Saugstutzen so nah wie möglich an der Wellenabdichtung positioniert. Alle eingesetzten Materialien sind CIP- und SIP-tauglich. Die für die Reinigung notwendigen Anschlüsse sind strömungstechnisch günstig gelegen. Medienzulauf und CIP-Anschluß sind tangential ausgeführt und zueinander um 180° gedreht, so daß eine optimale Verwirbelung des Spülmediums erfolgt. Bei entsprechender Montage gewährleistet der Auslauf der Pumpe ihre vollständige Entleerung.

Ein wesentliches Merkmal der RD-Exzenterschnecken-Dosierpumpen ist ihre montage- und wartungsfreundliche Ausführung. Die Anzahl der Verschleißteile konnte deutlich verringert werden. Außer dem Rotor, Stator und den Dichtelementen gibt es an der Pumpe keine weiteren Austauschteile. Die Demontage der Pumpe ist ohne Werkzeuge durchführbar. Dadurch können Reinigungsvorgänge, die ein Zerlegen der medienberührten Teile notwendig machen, einfach und schnell durchgeführt werden.

Die RD-Pumpen sind komplett aus AIS 316L gefertigt, alle produktberührten Oberflächen sind elektropoliert. Die auf ein Minimum reduzierten Gehäuseverbindungen entsprechen den EHEDG-Richtlinien: Zwischen den einzelnen Teilen gibt es nur einen metallischen Anschlag und die O-Ringe sind definiert vorgespannt. Für die Prozessanschlüsse stehen Clamp-Verbindungen zur Verfügung, die höchsten Reinigungsanforderungen genügen.

Beispielsweise werden die RD-Exzenterschnecken-Dosierpumpen zum Abfüllen von Milch-Speiseeis in Formen eingesetzt. Es handelt sich hierbei um eine verfahrenstechnisch anspruchsvolle Anwendung, bei der die Hygiene eine wesentliche Rolle spielt.

Bei herkömmlichen Abfüllmethoden wird das Eis mit Druck beaufschlagt. An-schließend entspannt es sich aufgrund des hohen Luftanteils in der Form. Diese nicht definierbare Volumenveränderung hat einen negativen Einfluß auf die Dosiergenauigkeit. Des weiteren entstehen bei der Eisabfüllung mit Druck häufig Spritzer, die anschließend zu Problemen bei der Becherverschließung führen.

Beispielsweise befinden sich Exzenterschnecken-Dosierpumpen der Baureihe 3RD15 in einer Anlage zur Herstellung von Stick-Eis. Diese besteht aus zwei 12er Linien. Das zu dosierende Volumen beträgt jeweils 60 ml, der eigentliche Dosiervorgang läuft in 0,7 Sekunden ab. Die Abfüllgenauigkeit liegt bei ± 2%.

Wichtig ist, daß das Eis den senkrecht eingebauten Exzenterschnecken-Dosierpumpe ohne Vordruck zugeführt wird. Die senkrechte Anordnung der Pumpen garantiert eine rückstandslose Entleerung bei der CIP-Reinigung. Der Abstand der Pumpen zueinander beträgt 60 mm, so daß der Pumpenauslauf über ein kurzes Abfüllrohr direkt in die Form führt. Die Pumpen werden mit einer Schnell-Montageklemme an einem Tragbalken befestigt, so daß man sie zu Wartungs- oder Reparaturzwecken innerhalb weniger Sekunden austauschen kann.

Aufgrund des geringen Abstandes zwischen den einzelnen Dosierelementen sind die Antriebe höhenversetzt direkt über den Pumpen angebracht. Als Antriebe dienen Schrittmotoren mit einer Spitzendrehzahl von 400 min-1. Für die vorgeschriebene Dosiermenge von 60 ml sind ca. 4,5 Umdrehungen notwendig. Nach beendeter Dosierung dreht die Dosierschnecke kurzzeitig rückwärts, um ein Nachtropfen zu verhindern.

Die dreistufige Ausführung der Pumpen macht den Dosierstrom absolut pulsationsfrei. Weitere verfahrenstechnische Vorteile sind:

• schnelle und einfache Reinigung der Pumpen,

• während des Abfüllvorgangs enstehen keine Spritzer und Tropfen,

• über den Drehzahlverlauf genau definierte Dosiermengen.

Der letzte Punkt ist besonders wichtig, wenn zwei oder mehrere Komponenten gleichzeitig in eine Form eingebracht werden müssen.

Unabhängig davon, ob die Exzenterschnecken-Dosierpumpen zum Abfüllen von Eis, Fertiggerichten, Aromen, Salben u.a. eingesetzt werden, immer ist ein hygienischer Umgang mit den zu dosierenden Produkten gewährleistet.

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