Kompakt, schnell, produktschonend und gut zugänglich

Chargenmischer im Hygienic Design

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Die EHEDG-Richtlinien definieren die Anforderungen an Komponenten und Anlagen im Bezug auf hygienegerechte Konstruktion. Wie sie sich praktisch umsetzen lassen und wie bestimmte technische Aufgaben hygienegerecht zu lösen sind, zeigt die konstruktive Überarbeitung des Chargenmischers MBZ-5600.

Der Autor: Hanno J. Derichs Geschäftsführender Gesellschafter, Derichs

Die Derichs Verfahrenstechnik in Übach- Palenberg baut seit 1818 Maschinen und Anlagen im Bereich der Nahrungsmittelproduktion und chemischen Industrie. Seit 2011 ist das Unternehmen Firmenmitglied der EHEDG-Vereinigung. Als Hersteller für Schlüsselkomponenten im Anlagenbau für Schüttgüter in der Nahrungsmittelindustrie, hat sich Derichs zum Ziel gesetzt, auch zukünftigen Anforderungen bezüglich einer hygienegerechten Gestaltung gerecht zu werden..
Nach intensiver Schulung der Mitarbeiter nahm man die konstruktive Überarbeitung der bestehenden Komponenten aus dem Lieferprogramm in Angriff. Den Anfang bildete der Batchmischer MBZ-5600. Die Konstruktionsziele wurden wie folgt festgeschrieben:
  • Kompakte Bauform, Nettovolumen 4000 l
  • Schnelle, produktschonende Mischung
  • Innenraum CIP-reinigbar, Produkteinläufe beim CIP-en entkoppelt, Reinigungsdüsen beim Mischen nicht in Produktkontakt
  • Leichte Zugänglichkeit des Innenraums zur Reinigung und Kontrolle
  • Leicht reinigbare Außenseite
  • Dichtungen: Lebensmittelzulassung, zur Reinigung herausnehmbar, optimal zu reinigende Oberflächen
Generell sollte die Ausführung so hygienegerecht wie möglich realisiert werden. Zur Anforderung, gleichzeitig schnell und schonend zu mischen, passt ein liegender Zweiwellen-Paddelmischer. Bei niedriger Bauhöhe erreicht er extrem schnell ein homogenes Mischergebnis. Je nach Produkt sind mit dieser Technik durchaus Mischzeiten im Sekundenbereich zu realisieren. Durch den geringen Energieeintrag verläuft der Vorgang dennoch sehr schonend. Um das geforderte Nettovolumen von 4000 l zu erreichen, wurde ein Bruttovolumen von 5600 l gewählt.
Antriebskonzept
Das Antriebskonzept wurde in enger Zusammenarbeit mit der Firma Lenze entwickelt. Hier waren die notwendigen Getriebe und Fre- quenzumrichter aus einer Hand zu bekommen. Im Ergebnis konnte ein relativ kleiner Frequenzwandler für die Hauptantriebe realisiert werden. Dennoch läuft der Mischer auch bei maximaler Befüllung, selbst nach längerer Standzeit, bei einer installierten Leistung von nur 45 kW problemlos an. Selbst diese Leistung wird nur beim Anlaufen eines vollen Mischers ausgereizt – im normalen Mischbetrieb wird die Nenn-Leistung nicht benötigt.
Innen und außen durchdacht
Der Innenraum wurde so reinigungsfreundlich wie möglich gestaltet. Die Seitenwände sind verschweißt, hier gibt es keinen Spalt und keine Dichtung. Die Antriebswellen und die Türen werden mit Hilfe von bündig angebrachten Dichtungen verschlossen. Die Paddel sowie die Antriebswelle sind durchgängig verschweißt und poliert, die Mischerinnenwände sind geschliffen.
Die beiden Anforderungen – CIP-Nassreinigung und sichere Trennung von Trocken- und Nassbereich – konnten zu einer Lösung verbunden werden. Die zur Reinigung notwendigen Reinigungsdüsen durften nicht im Mischraum verbleiben. So werden nun die Materialzufuhröffnungen genutzt, um die Reinigungsdüsen einzubringen.
Im Mischbetrieb werden Materialzufuhr und Dosiersystem mit schnell lösbaren, flexiblen und transparenten Verbindern mit dem Mischer verbunden. Zum Reinigen werden diese entfernt und statt dessen die CIP-Düsen auf den Zuläufen montiert. Nach Abschluss des Reinigungs- und Trocknungszyklus werden die Reinigungsdüsen entnommen und die Materialzuführung wieder angeschlossen. Durch die großen Reinigungstüren kann der Innenraum ggf. kontrolliert werden bevor die nächste Charge produziert wird.
Die Außenflächen wurden so gestaltet, dass Flüssigkeiten nirgendwo stehen bleiben, sondern direkt abfließen können. Die Antriebe wurden in einen „Geräteraum“ verbaut, der als geschlossener Raum nicht immer gereinigt werden muss. Aus den gleichen Gründen kam eine aufwendige Auszugsvorrichtung nicht in Frage, da die notwendigen Schienen, Antriebe und Sicherheitsschalter den Platzbedarf und Reinigungsaufwand erheblich gesteigert hätten. Statt dessen wurde ein Konzept ohne Ausziehvorrichtung entwickelt. Nebenbei wurde so die längste Dichtung an der Seitenwand komplett eliminiert. Große, motorisch zu öffnende, Reinigungstüren ermöglichen auch zwischen den Nassreinigungen eine gute und ergonomische Trockenreinigung sowie eine optimale Zugänglichkeit zur Inspektion.
Dichtungen trennen Außen- und Innenraum an verschiedenen Stellen. Wo es möglich war, wurden Trennstellen verschweißt, um Dichtungen zu vermeiden. An den Reinigungstüren und Antriebswellen mussten jedoch adäquate Lösungen gefunden werden.
Für die Wellendichtung wurden zwei Lösungen gefunden, die geteilte wechselbare Dichtsysteme anbieten. Beide Systeme haben Vor- und Nachteile, daher wurden beide über einen längeren Zeitraum getestet. Diese Dichtungssysteme ermöglichen das Tauschen, Reinigen oder Prüfen der Dichtungen, ohne die schweren Mischerwellen oder Lager zu demontieren. Die Dichtungen an Auslauf und Reinigungstüren wurden so platziert, dass die Dichtkante direkt auf der jeweiligen Dichtung liegt, somit entsteht kein unerwünschter Hohlraum.
In allen Baugrößen verfügbar
Ergebnis dieses Projektes war ein gelungenes Gesamtkonzept und eine sinnvolle Ausstattungsvariante der erfolgreichen Mischerbaureihe. Die Ausführung im Hygienic Design ist für alle Baugrößen verfügbar. Darüber hinaus können optional ein oder zwei Ausläufe, ein Zerkleinerer oder ein Probenehmer installiert werden.
Neben einer Flüssigdosierung kann auch eine Verwiegung sowie ein passendes Materialzufuhrsystem installiert werden. Auch in anderen Branchen werden die neuen Features Anklang finden. Beispielsweise ist beim Mischen von Pulverlacken eine einfache und gründliche Reinigung zwischen zwei Chargen mit verschiedenen Rezepten ebenfalls äußerst wichtig. Für Tests und Versuche steht ein Technikumsmischer (MBZE-350) jederzeit für Versuche zur Verfügung.
Derzeit wendet man bei Derichs die Erfahrungen auf immer mehr Bereiche an – so sind einige Baugruppen, die im Rahmen des Mischerprojektes entwickelt und erprobt wurden, inzwischen in Dosiergeräten, Förderschnecken und anderen Komponenten verfügbar.
prozesstechnik-online.de/cav0912447
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