Moderne Lebensmittel und Kosmetika können häufig als komplexe pastöse, emulgierte und gelartige Systeme angesehen werden. Oft liegen diese Produkte als Suspension vor. Hauptaufgabe bei der Abfüllung ist es, diese in chemisch, biologisch und vor allem strukturell unverändertem Zustand in die Endverpackung zu dosieren. Dies gelingt mit Dosierpumpen, die nach dem Endloskolbenprinzip arbeiten.
Bei pastösen, feststoffbeladenen und schersensitiven Produkten stoßen herkömmliche Dosiersysteme, wie z. B. Kolbendosierer, oft an ihre Grenzen. Viele Produkte der Lebensmittelindustrie müssen schonend gefördert oder dosiert werden, um eine Beschädigung der Struktur und Textur oder eine Separierung von festen Bestandteilen zu vermeiden. Derartige Beschädigungen treten jedoch bei klassischen Dosiersystemen relativ häufig auf. Durch hohe Schubspannungen während des Aufziehens und Leerdrückens des Kolbens wird die Struktur irreversibel geschädigt. Beispiele für Produkte, die hierbei Schaden nehmen können, sind Joghurt und Maskara. Beide verändern durch Scherung während des Abfüllprozesses ihre strukturellen Eigenschaften.
Dosierpumpen von Viscotec, die nach dem Endloskolbenprinzip arbeiten, bieten hier die passende Lösung. Diese Technologie ermöglicht eine schonende Abfüllung, gepaart mit einer hochgenauen Dosierung.
Kernstück jeder Anwendung ist eine volumetrisch fördernde Dosierpumpe nach dem Prinzip von Moineau. Das Zusammenspiel eines sich exzentrisch bewegenden Rotors und eines den Anwendungsbedingungen angepassten Stators ergibt eine Förder- und Dosiercharakteristik, die einem sich endlos bewegenden Kolben gleichkommt. Voneinander abgeschlossene und in sich im Volumen konstante Kammern werden kontinuierlich und nahezu ohne Scherbeanspruchung axial von der Saug- zur Druckseite der Dosiereinheit bewegt. Alle in diesen Kammern eingeschlossenen Partikel und Feststoffe werden somit ohne Scherung und Quetschung im Medium mit dem Medium transportiert. Durch die kontinuierliche Arbeitsweise ist es möglich, auf einen Aufziehhub zu verzichten.
Aufgrund der beschriebenen Geometrie wird drehwinkelproportional pro Umdrehung immer ein konstantes Volumen gefördert. Die Förderrichtung ist durch Umkehr der Drehrichtung reversibel. Das Fördervolumen ist über die Winkelgerade eindeutig definiert; die gewünschte Dosiermenge kann somit rein über die Anzahl der Pumpenumdrehungen vorgegeben werden. Verschiedene Abfüllvolumina lassen sich mit ein und derselben Pumpengröße in einem kontinuierlichen Vorgang erreichen. Kostspielige Stillstandzeiten für die Umrüstung des Dosiersystems bei der Gebindeumstellung können ebenso vermieden werden wie ein durch Umrüsten bedingter Verlust von oft teurem Produkt.
Gegen Ende der Dosierung wird durch einen kurzen Rückwärtslauf das Medium in die Kammern des Dosierers zurückgezogen. Hierdurch lässt sich ein definierter Abriss des Medium- fadens erreichen und eine hochgenaue Produktdosierung erzielen. Aufgrund der abgeschlossenen Kammern fungiert das Viscotec-System als Dosierer und Ventil in einem. Steht die Anlage still, sind Saug- und Druckleitung durch das dichte Rotor-Stator-System abgesperrt. Dadurch kann man bei vielen Anwendungen auf Abfüll- und Dosierventile völlig verzichten.
Patentierte Welle
Mit der patentierten gelenklosen und flexiblen Welle anstatt der klassischen Bolzengelenke ist die Reinigung um ein Vielfaches einfacher. Das Problem des Verschleißes der Gelenke wurde durch diese Entwicklung ebenfalls beseitigt. Der Stator kann je nach Anforderung mit unterschiedlichen Elastomeren ausgestattet werden. Durch die richtige Vorauswahl lassen sich sehr gute Beständigkeiten gegenüber Säuren und Laugen sowie hohe Verträglichkeiten mit Ölen und Fetten erzielen. Selbst abrasive Medien können problemlos gefördert werden. Die im Lebensmittel- und Pharmabereich eingesetzten Materialien sind alle FDA-konform und lebensmittelecht.
Flexible Anwendungen
Bei Bedarf können ViscoTec-Dosierer mit einer Vielzahl von Zubehörteilen auf ihre jeweiligen Aufgaben angepasst werden. Verschiedene verschließbare Fülldüsen komplementieren die Anwendungsmöglichkeiten des Systems z. B. für den Einbau in einer vertikalen Schlauchbeutelmaschine mit langen Formatrohren. Bei höchstviskosen oder stark fadenziehenden Medien reicht der Rückzug am Ende des Dosierens bisweilen nicht aus, um einen definierten Fadenabriß zu erzielen. Die Fadentrennung wird in diesem Fall durch eine Durchtrennung des Mediumstrangs am Ende des Dosierorganes erreicht. Durch acht im Kreis angeordnete Düsen wird stoßartig definierte Druckluft geleitet, die den Faden durchtrennt.
Abfüllung von Schokocreme
Ein Lohnabfüller aus der Schweiz hatte die Aufgabe, für einen Kunden Schokocreme in 30-ml-Tiefzieh-Portionsbecher abzufüllen. Die Creme enthält dabei kleine Crispies-Kügelchen mit einem Durchmesser von ca. 2 mm, die nicht beschädigt werden sollten. Die Viskosität der Creme beträgt ca. 10 000 mPas. Sie neigt zum leichten Nachtropfen. Insgesamt waren sechs Portionsbecher pro Taktung auf einmal abzufüllen. Zudem sollten die Dosiereinheiten noch schnell und einfach auf andere Produkte wie z. B. Shampoo umgerüstet werden können. Eine CIP-Reinigung ist nicht vorgesehen, jedoch sollten die Pumpen sehr leicht von Hand zu reinigen sein. Realisiert wurde die Aufgabe mit einer Dosieranlage, die aus sechs Dosierpumpen Typ 2 VFL 20 (Schnellreinigungsausführung) und drei Doppel-Dosiersteuerungen ViscoDos II besteht. Die Pumpen besitzen ein Dosiervolumen von ca. 30 ml/Umdrehung. Jeweils eine Doppel-Dosiersteuerung steuert zwei Pumpen gleichzeitig. Somit lässt sich für jede der sechs Pumpen einzeln das jeweilige Dosiervolumen und ein frei wählbarer Rückzug einstellen, um ein Nachtropfen des Produkts am Dosierende zu vermeiden.
Die VFL-Dosierpumpen sind darauf ausgelegt, mit wenigen Handgriffen und ohne Spezialwerkzeug zerlegt zu werden. Alle Teile sind nach dem Zerlegen für die Reinigung zugänglich. Die Reinigung der Komponenten erfolgt entweder von Hand oder automatisch, z. B. in einer Spülmaschine.
Die RD-Dosierpumpen „Hygiene“ oder „Pharma“ sind speziell für hochsensible Anwendungen in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie geeignet. Komplett elektropoliert haben sie die Eignung für CIP und SIP in einer Zertifizierung der EHEDG bewiesen.
prozesstechnik-online.de/dei0613418
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