Hygienisch produzieren muss bezahlbar bleiben

Fördern und Reinigen mit nur einer Pumpe

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Keine Chance für Keime! Um diese hohe Anforderung der Lebensmittel-, Kosmetik- und pharmazeutischen Industrie zu erfüllen, braucht es Anlagen- komponenten, die hygienegerecht konstruiert und gestaltet sind. Die Schraubenspindelpumpe EcoTwin ist so eine Komponente, die nach den strengen Hygienevorgaben und Richtlinien der EHEDG geplant wurde.

Der Autor: Klaus Renzelmann Produktmanager Schrauben- spindelpumpe, Pumpenfabrik Wangen

Die EcoTwin-Schraubenspindelpumpe wurde entwickelt, um niedrig- bis hochviskose, leicht flüchtige oder gashaltige Produkte zuverlässig zu fördern. Dabei lag das Hauptaugenmerk darauf, dass die Pumpe leicht zu reinigen und somit hygienisch ist, wirtschaftlich arbeitet, Kosten spart und für eine Vielzahl von Produkten und Anwendungen eingesetzt werden kann. Was heißt das im Detail?
Funktionalität und Leistung
Zwei ineinander kämmende und rotierende Förderschrauben transportieren unterschiedlichste Medien. Die axiale Förderung sowie die geringen Beschleunigungen und Richtungsänderungen des Produktes innerhalb der Pumpe sorgen für eine sehr hohe Saugleistung und geringe Pulsationen sowie eine schonende Förderung. Der berührungslose Betrieb der Förderschrauben und eine gespülte/gesperrte Gleitringdichtung machen die Pumpe vollständig trockenlaufsicher. Deshalb können der Pumpe größere Luftblasen in der Leitung nichts anhaben.
Die Drehrichtung lässt sich umkehren, was die Förderung der Medien in beide Richtungen ermöglicht. Das heißt, die EcoTwin kann als Lade- und Entladepumpe eingesetzt und die Leitung anschließend direkt nach der Förderung leergesaugt werden. Die EcoTwin ist so ausgelegt, dass Produkte mit einer Viskosität von bis zu 1 000 000 mPas förderbar sind. Dies gilt aufgrund der hohen Drehzahlen auch für Medien mit niedriger Viskosität von 0,5 mPas. Deshalb lassen sich auch kompressible Produkte mit bis zu 60 % Gasanteil fördern.
Reinigung und Design
Die EcoTwin erreicht im Reinigungsbetrieb eine sehr hohe Drehzahl von bis zu 4000 min-1. Dadurch werden sowohl die Rohrleitungen als auch die Produktpumpe selbst optimal gesäubert, was bei der CIP-Reinigung (Cleaning In Place) Spitzenergebnisse sicherstellt. Selbst Gebrauchsspuren in der Pumpe verschlechtern das Reinigungsergebnis nicht. Außerdem erzeugt die Schraubenspindelpumpe auch mit dünnflüssigen Medien wie Wasser einen hohen Druck von bis zu 16 bar, sodass mittels Wasser das Produkt aus der Leitung ausgeschoben werden kann. Mit Zuhilfenahme einer entsprechenden Molchtechnologie kann der Betreiber Produkt- und Abwasserkosten minimieren.
Die EcoTwin ist so konstruiert, dass es keine Schatten- oder Toträume gibt. Die Wellendichtungen werden vom Medium optimal umströmt. Diesen Vorteil haben bei den Verdrängerpumpen sonst nur noch die Exzenterschneckenpumpen. Dies erleichtert die CIP-Reinigung. Von Vorteil ist auch, dass die Pumpe keine Bypassleitung braucht, weil sowohl das Produkt als auch die Reinigungsflüssigkeit mit der gleichen Pumpe gefördert werden können. Eine Bypassleitung so zu konstruieren, dass keine Bereiche mit zu niedriger Strömungsgeschwindigkeit entstehen, ist schwierig. Denn als „Nebenwirkung“ besteht die Gefahr, dass sich das Reinigungsergebnis verschlechtert. Sollte eine manuelle Reinigung der produktberührten Teile nötig sein oder das Reinigungsergebnis der CIP überprüft werden müssen, lässt sich die Pumpe sehr unkompliziert öffnen. Der Maschinenbediener löst lediglich vier Schrauben am Pumpengehäuse. Anschließend kann sie komplett demontiert werden und ist somit zur manuellen Reinigung oder Inspektion frei zugänglich.
Moderne Anlagen werden durch eine CIP-Reinigung gereinigt und mit SIP sterilisiert. Ein Öffnen der Anlage für eine Handreinigung ist immer kritisch zu betrachten, da man Anlagenteile dadurch wieder kontaminieren kann. Sollten keine besonderen Umstände vorliegen und müssen trotzdem Anlagenteile nach einer CIP handgereinigt werden, bedeutet das eine Bankrotterklärung für das „Hygienic Design“ des Bauteiles. Schraubenspindelpumpen wie die EcoTwin sind die einzigen Verdrängerpumpen, die selbst bei schwer zu reinigenden Anwendungen, wie z. B. bei der Produktion von Schmelzkäse, durch CIP zu reinigen sind.
Wirtschaftlichkeit und Wartung
Bei der EcoTwin werden statt der teuren Formringe bewusst kostengünstigere O-Ringe eingesetzt, was jedoch keine negative Auswirkung auf die Dichtigkeit hat. Die Verwendung von Gussteilen erlaubt leichtere Konturen der Bauteile. Auch bei hygienischen Anwendungen muss man auf Leichtbau achten, da man für das Sterilisieren dann weniger Masse aufheizen muss, was Zeit und Energie spart. Die EcoTwin pumpt je nach Bedarf entweder das Produkt oder die Reinigungsflüssigkeit. Das spart eine zusätzliche Kreiselpumpe, eine Bypass-Leitung, Ventile, Mess-, Steuer- und Regeltechnik ein. Der berührungslose Betrieb der Förderschrauben beschränkt den Verschleiß bei nicht schleißenden Medien auf die Lager und die Wellenabdichtung. Das hält die Wartungskosten niedrig und überschaubar.
Dichtung und Hygiene
Das Dichtungskonzept der EcoTwin ist flexibel angelegt. Einerseits werden verschiedene Varianten angeboten: Lippendichtringe sowie einfach oder doppelt wirkende Gleitringdichtungen. Andererseits werden die Dichtungen sowohl als günstiges Servicepaket aber auch einzeln verkauft. Bei allen rotierenden Mischern, Mixern, Rührgeräten und Pumpen im Hygienebereich werden dynamische Dichtungen verwendet. Da diese Systeme nicht immer 100 %ig dicht sind, besteht die Gefahr der Kontamina- tion durch die Umgebung. Erst Recht, wenn im Produktraum ein Unterdruck zur Umgebung besteht. Herrscht an der Produktseite ein starker Überdruck, kann das zum stärkeren Produktaustritt an der Dichtung führen. Der Überdruck erschwert jedoch das „Hineinwachsen“ von Keimen und Bakterien in den Hygieneraum.
Eine echte Abhilfe schafft hier die Kondensat-Barriere oder ein Dampf-Quench (letzterer ist nur bei Lippen- und Labyrinthdichtungen erlaubt), wie sie bei der EcoTwin eingesetzt werden. Bei der Kondensat-Barriere wird Wasserdampf unter Druck soweit heruntergekühlt, dass er kondensiert. Dieses Kondensat steht zu diesem Zeitpunkt immer noch unter einem Druck von 3 bis 4 bar und hat eine Temperatur von ca. 125 bis 130 °C. Es wird dem Spülraum der Gleitringdichtung zugeführt, sodass keine Keime oder Bakterien mehr durchkommen.
prozesstechnik-online.de/cav0912442
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