Die Verwendung von rotierenden Sprühköpfen oder rotierenden Düsenköpfen, besonders mit CIP-Systemdesign, bietet in den meisten Fällen eine kostengünstige Möglichkeit zur schnellen, automatisierten Reinigung von Tanks, Reaktoren und anderen Produktionsanlagen. Wartezeiten zwischen zwei Produktionsgängen lassen sich so minimieren und dadurch die Produktion, Effizienz und Kapitalnutzung optimieren.
Lotte Hummer, M.Sc.Chem.eng.
Das Reinigungsgerät SaniJet 20 (Abb. 1) mit rotierenden Düsenköpfen wurde unter Berücksichtigung der Richtlinien der European Hygienic Equipment Design Group (EHEDG) entworfen und entspricht den strengsten Richtlinien hinsichtlich Design, Oberflächenbeschaffenheit und Dokumentation für den Sanitärbereich. Sein Selbstreinigungsmechanismus wurde vom Institut für Biotechnologie in Kolding (Dänemark) getestet und dokumentiert.
Rotierende Sprühköpfe sind prinzipiell in den gleichen Bereichen (Tanks und Behälter) einsetzbar wie statische Sprühbälle. Befestigt werden sie entweder mit einer normalen Schraubverbindung oder mit Hilfe einer Aufsteckverbindung, wenn sanitäre Vorschriften diese Anschlussart erfordern.
Reinigungsprinzip
Die Reinigungswirkung der rotierenden Düsenköpfe (Abb. 2) wird dadurch erzielt, dass mehrere Strahlen in einem immer enger werdenden Muster auf die Tankinnenseiten auftreffen. War die Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit bei den älteren Ausführungen an den Betriebsdruck geknüpft (Weiterentwicklung des Rasensprengerprinzips), so verwenden moderne rotierende Düsenköpfe das Reinigungsmedium als Antriebsmittel, das die Reinigungsdüsen in eine Drehbewegung um ihre Vertikalachse versetzt. Beim ersten Umlauf (Zyklus) zeichnen die Düsen ein Grobmuster auf die Tankoberfläche. In den nachfolgenden Zyklen wird dieses Mus-ter nach und nach verfeinert, bis es nach dem achten Zyklus vollständig ist. Durch Auswahl des Düsendurchmessers kann die effektive Strahllänge und Durchflussmenge bei gewünschtem Druck optimiert werden und ein elektronischer Rotationssensor validiert die 360°-Abdeckung der Tankoberfläche.
Der rotierende Düsenkopf ist besonders gut für den Einsatz in Tanks und Behältern mit komplizierterem Aufbau – beispielsweise mit Rührwerk, Einbauten und diversen Armaturenteilen im Innenraum (Abb. 3) – geeignet, da ein einziger rotierender Strahl aufgrund seiner Horizontalrotation von beiden Seiten auf die verschiedenen Tankkomponenten auftrifft.
Düsengröße und Druck des Mediums bestimmen Durchflussmenge, Spritzlänge und Düsenumdrehung sowie die entsprechende Reinigungsdauer. Der normale Betriebsdruck beträgt ca. 8 bar.
Technische Merkmale und Daten
SaniJet 20 ist speziell für Anwendungen ausgelegt, die geringe Durchflussmengen und eine 360°-Abdeckung erfordern. Der Sprühkopf hat einen externen Antrieb. Normalerweise erfolgt der Antrieb des Geräts über das Reinigungsmedium. Die Alternative ist ein elektrischer oder druckluftgetriebener Motor mit Magnetkupplung. SaniJet 20 ist für die Reinigung von Tanks mit einem Volumen von 0,5 bis 20 m³ ausgelegt und verfügt über eine Kapazität von 1,5 bis 6 m³/h bei einem Einspeisedruck von 5 bar. Die effektive Spritzlänge beträgt bis zu 4 m. Standardablassrohre in den Längen 0,5 m, 0,8 m, 1,0 m, 1,2 m oder 1,5 m stehen zur Auswahl.
Die zur Montage erforderliche Mindestgröße der Tanköffnung beläuft sich auf 73 mm. Normalerweise wird das Gerät mittels einer 30-Klemmverbindung im Tank befestigt und über eine 10-Klemme mit dem Medium verbunden.
Je nach Größe und Form des Tanks kann der SaniJet 20 mit zwei Armen mit 2-mm-Düsen, zwei Armen mit 3,8-mm-Düsen oder vier Armen mit 4,2-mm-Düsen ausgerüstet werden. Die Betriebstemperatur sollte zwischen 0 und 90 °C liegen; die Verwendung von Dampfsterilisation ist bis zu einer Temperatur von 140 °C möglich. Der Druckbereich reicht von 3 bis 13 bar; der empfohlene Betriebsdruck beträgt 3 bis 8 bar. Ein Gerät mit Medienantrieb und 1-m-Welle wiegt 9,5 kg.
Der SaniJet 20 verfügt über eine Selbstreinigungsfunktion sowohl seiner Innen- als auch seiner Außenflächen (der spezielle Reinigungsmechanismus im Ablassrohr ist zum Patent angemeldet). Dies bedeutet, dass das Gerät auch während der Produktion im Tank installiert bleiben kann, auch wenn es sich unterhalb der Füllhöhe des Produkts befindet. Dies ist insbesondere für die Reinigung von Tanks und Produktionsanlagen von Bedeutung, in denen beispielsweise das Produkt bei der Verarbeitung erhitzt oder gekühlt wird und bei denen ein hoher Reinigungsstandard zur Gewährleistung eines hohen Hygienestandards erforderlich ist.
Reinigungsmuster
SaniJet 20 arbeitet nach dem patentierten Reinigungsmuster Golden Section (Abb. 4 ), das sich durch seine besondere Gleichmäßigkeit auszeichnet. Das Muster ist anfänglich sehr grob und wird stufenlos verfeinert, indem die Spuren ungefähr jeweils in der Mitte der beiden entferntesten bereits gezogenen Spuren angesetzt werden. Dadurch reinigen die Sprühköpfe stets die Bereiche mit den meisten Rückständen und entfernen gleichzeitig so viele Ablagerungen wie möglich in der kürzest möglichen Zeit.
Falls kein vollständiges Reinigungsmuster erforderlich ist, kann die gleiche Reinigungsstufe im Vergleich zu einem traditionellen Reinigungsmuster (Abb. 4,) innerhalb der Hälfte der Zeit und mit nur der Hälfte der Reinigungsflüssigkeit erreicht werden. Darüber hinaus ist eine Unterbrechung der Reinigung jederzeit möglich, während dies bei stufenweise erzeugten Reinigungsmus-tern nicht empfehlenswert ist. Nach der Beendigung des Sprühvorgangs unterscheiden sich Golden Section und traditionelle Mustererzeugung kaum noch.
Auswahl und Positionierung
Die Bewertung, Auswahl und Simulation der richtigen Konfiguration an Tankreinigungsgeräten erleichtert die Reinigungssimulationssoftware Trax. Die übliche Vorgehensweise besteht darin, eine Zeichnung des Behälters in ein 3D-CAD-System einzuspeisen und alle Installationsdetails genau nachzuzeichnen. Mit Hilfe des Simulationsprogramms können dann das passende Reinigungsgerät sowie dessen Position und das richtige Verhältnis aus Durchflussmenge, Zeit und Druck bestimmt werden.
Einsatzbereich
Die potentiellen Anwendungsbereiche des SaniJet 20 liegen in einer Vielzahl von Industriebereichen. Beispiele sind biotechnologische, chemische und pharmazeutische Produktionsverfahren sowie die Nahrungsmittel- und Getränkebranche. Seine Konzeption macht den SaniJet 20 ganz besonders in Bereichen stark, in denen Produkte verarbeitet werden, die sich normalerweise nur sehr schwer reinigen lassen. Dies ist beispielsweise bei Produkten mit hoher Viskosität, Schaumbildung und thixo-tropem Verhalten der Fall.
Aufgrund seiner sanitären Konstruktion und Selbstreinigungsfunktion eignet sich der SaniJet 20 auch besonders für Anwendungen in der Chemie, bei denen eine Kreuzkontaminierung des Produkts unbedingt vermieden werden muss.
SaniJet 20-Düsenköpfe: Auf einen Blick
Der Einsatz von SaniJet 20-Düsenköpfen bietet der chemischen und pharmazeutischen und ebenso der Lebensmittelbranche eine ganze Reihe von Vor-teilen:
eigene Dimensionierungs- und Auswahlsoftware Trax zur Gewährleistung der optimalen Position/Lage
wirksame und optimale Reinigung
• sanitäre Konstruktion gemäß EHEDG-Richtlinien (falls erforderlich)
• FDA-geprüfte Konstruktionsmaterialien
• effiziente Reinigung von Tanks mit Rührwerken, Einbauten usw.
• kürzere Reinigungszeit, weniger Wasserverbrauch sowie geringerer Bedarf an Reinigungsmitteln
• reduzierter Bedarf an menschlicher Arbeitskraft
• längere Produktionszeiten, geringere Produktionsverluste sowie
• direkte Validierung des Reinigungsvorgangs.
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