Trichterpumpe mit Schneidvorrichtung sorgt für zuverlässige Zerkleinerung trotz abrasiver Chitinpanzer

Laut Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) konsumieren weltweit bereits etwa 2 Mrd. Menschen mehr als 2.100 essbare Insektenarten. Die Tiere sind als alternative Eiweißquellen interessant, um den steigenden Fleischbedarf auf dem Globus zu decken, aber auch als Futtermittel. Einer der führenden, internationalen Systemanbieter für nahrungsmittelverarbeitende Industrie hat nun ein effizientes Verfahren zur Insektenverarbeitung entwickelt, das sowohl Futter- als auch Nahrungsmittelhersteller nutzen können. Es umfasst Anlagen für alle notwendigen Schritte der Verwertung – vom Devitalisieren und Zerkleinern über das Separieren bis zum Trocknen, Verarbeiten und Verpacken. Um den Bereich der Zerkleinerung weiter zu optimieren, schaffte das Technologieunternehmen eine spezielle Pumpe für das eigene Testzentrum an: die NEMO® BO Trichterpumpe mit integrierter Schneidvorrichtung der NETZSCH Pumpen und Systeme GmbH.

Bisherige Verfahren zur Nahrungs- sowie 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 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.

Robuste Trichterpumpe erlaubt Fördern und Schneiden in einem Prozessschritt

Um den Prozessschritt zu optimieren, beschloss das Technologieunternehmenfür 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 – 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 von NETZSCH eigens für die Lebensmittelindustrie entwickelt wurde, um Fördern und Schneiden in einem Prozessschritt zu ermöglichen. „Aggregate dieses Typs sind mit einem Trichter sowie einer Kuppelstange mit Förderschnecke und Stopfraum ausgestattet“, so Rainer Gozzer, Leiter des globalen Geschäftsfeldes Nahrung und Pharmazie bei NETZSCH. „Aufgrund ihrer Konstruktion eignet sich die Pumpe für die schnelle und bequeme Zerkleinerung von großen Feststoffen wie Obst- oder Gemüsestücken ebenso wie für Insekten und Larven mit abrasiver Hülle.“

Zuverlässige Zerkleinerung durch Schneidwerke im Stopfraum und am Druckflansch

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.“, erklärt Rainer Gozzer. „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, so dass sich die Partikelgröße der Feststoffe im Medium in der Größe nach den Bohrungen der Lochschiebe geschnitten werden.

Bei der Pumpe für das Testzentrum wurde 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 den Größe von 4 mm-mitgeliefert. Bei einer ersten Versuchsreihe und der 4 mm-Lochplatte arbeitete das Aggregat sehr erfolgreich und zerkleinerte 500 kg Maden innerhalb von 15-20 min.

Trichterpumpen als Teil von Anlagenlösungen erfolgreich im Einsatz

Nach der Versuchsreihe im Testzentrum des Unternehmens schaffte der Systemanbieter für einen der beiden Aufträge aus dem europäischen Ausland eine NEMO® BO 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. NETZSCH lieferte hierfür verschiedene Lochplatten in Größen von 4 – 8 mm, die mit Edelstahl vergütet wurden und langfristig für ein gutes Schneidergebnis sorgen.

Als Aggregat für den zweiten Auftrag wurde eine Trichterpumpe in der Baugröße NM063 angeschafft, da in diesem Fall Mengen von bis zu 5 t/h verarbeitet werden müssen. Hier liegt der erforderliche Druckleitungsquerschnitt bei DN 80, die Länge der Leitung zum Dekanter beträgt 3 – 5 m. Auch diese Pumpe ist seitdem erfolgreich im Einsatz.

NETZSCH Pumpen & Systeme bietet seit mehr als 60 Jahren auf globaler Ebene mit NEMO® Exzenterschneckenpumpen, TORNADO® Drehkolbenpumpen, NOTOS® Schraubenspindelpumpen, PERIPRO® Schlauchpumpen, Zerkleinerungsmaschinen, Behälterentleerungen, Dosiertechnik und Zubehör maßgeschneiderte und anspruchsvolle Lösungen für Anwendungen in sämtlichen Industrien. Mit über 2.180 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie einem Umsatz von 284 Mio. Euro (Geschäftsjahr 2020) ist NETZSCH Pumpen & Systeme neben NETZSCH Analysieren & Prüfen sowie NETZSCH Mahlen & Dispergieren der größte und umsatzstärkste Geschäftsbereich der NETZSCH-Gruppe. Unser Leistungsanspruch ist hoch. Wir versprechen unseren Kunden und Kundinnen „Proven Excellence“ – herausragende Leistungen in allen Bereichen. Dass wir das können, beweisen wir immer wieder seit 1873.