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Leicht zu reinigen

Hygienegerechte Bauteile für die Dosierung und den Transport von Schüttgütern
Leicht zu reinigen

Je nach Anforderung an das Endprodukt müssen Produktionsanlagen regelmäßig gereinigt werden. Dabei ist es wichtig, dass möglichst alle Bauteile innerhalb des Produktionsprozesses inklusive Zellenradschleusen und Weichen hygienegerecht gestaltet sind. Die nachfolgend vorgestellten Schüttgutkomponenten machen das Reinigen und Inspizieren besonders einfach.

Dipl.-Ing. (BA) Jochen Sprung

Die Zellenradschleuse hat sich zunehmend für das volumetrische Dosieren, als Drucksperre aus Druckräumen (Fließbetttrockner, Sprühtürme, Zyklone, etc.) sowie für den kontinuierlichen Eintrag in pneumatische Förderungen etabliert. Sie besteht in der Regel aus einem Gussgehäuse mit einer Ein- und Auslauföffnung (DN 150 bis DN 700) und einem geschweißten Rotor, der drehbar gelagert ist. Der Rotor ist durch Stege in einzelne Zellenradkammern unterteilt. Zwischen den Stegen und dem Gehäuse befinden sich radial und axial Spalte, die einen berührungsfreien Lauf des Rotors ermöglichen. Das zu fördernde Schüttgut fällt von oben durch die Eintrittsöffnung in den drehenden Rotor und wird ebenfalls mittels Schwerkraft aus dem Rotor über die Austrittsöffnung entleert. Die volumetrische Leistung einer Zellenradschleuse wird durch ihr Zellenradvolumen und die Drehzahl des Rotors sowie den Füllgrad der Zellenradkammern festgelegt. Bei schwerfließenden und anbackenden Förderprodukten können sich am Zellenrad oder in der Gehäusebohrung Produktablagerungen bilden, die dann die Dosier- und Durchsatzleistung beeinflussen sowie Betriebsgeräusche wie Quietschen und Rattern verursachen können. Von Zeit zu Zeit ist daher die Reinigung der Zellenradschleuse zur Verbesserung der Funktion der Schleuse und ebenfalls aus hygienischen Gründen vorzusehen.
In vielen Anlagen werden Zellenradschleusen in regelmäßigen Abständen trocken gereinigt. Dieses Verfahren bietet sich an, wenn das Produkt leicht entfernbar und nicht verderblich ist bzw. kein ständiger Produktwechsel stattfindet. Um diese Aggregate leicht inspizieren und reinigen zu können, sollten sie leicht demontierbar sein. Besonders einfach ist das durch das Full Acess System FXS gelöst. Mit wenigen Handgriffen lässt sich der Seitendeckel vom Gehäuse lösen und zusammen mit dem Rotor aus dem Gehäuse ziehen. Der Rotor ist hierfür mit einer Schnellreinigungskupplung ausgerüstet, die die einfache Trennung des Rotors von der Lagerung und auch anschließend wieder das Einführen des Rotors ermöglicht. Zusätzlich wird die Ausziehvorrichtung verwendet, um den Rotor wegzuschwenken und das teilweise nicht unerhebliche Rotorgewicht besser handhaben zu können.
Ohne Leckgasabführung
Bei der Verwendung von Zellenradschleusen in pneumatischen Förderungen sollte das Hygienerisiko Leckgasabführung betrachtet werden. Beim Hineinfallen des Förderguts in die leere Kammer wird eine Gasmenge in Höhe des Produktvolumenstromes aus der Kammer verdrängt. Liegt zwischen Ein- und Auslauf eine Druckdifferenz an, wie bei der pneumatischen Druckförderung aufgrund des Förderdrucks, so entsteht an allen Spalten eine Gasströmung in Richtung Produktzulauf. Dazu kommt das sogenannte Schöpfgas aufgrund der Kammerentspannung an der aufdrehenden Seite des Zellenrads. Vereinfachend wird die Summe aus allen Anteilen als Leckgas bezeichnet. Dieses Leckgas kann störend sein, denn es strömt dem zufließenden Produkt entgegen und beeinflusst den Füllgrad der Zellenradkammern. Je nach Leckgasmenge und Schüttgewicht kann der Füllgrad beispielsweise bei <30 % oder bei nahezu 100 % liegen. Um eine gute Förderleistung zu erreichen, empfiehlt es sich, eine besonders leckgasarme Zellenradschleuse zu verwenden. Diese zeichnet sich durch ausdrücklich enge Spalte aus; der Rotor ist hierzu speziell den Gehäuseabmessungen angepasst und gefertigt. Um eine sichere Zuführung und eine konstante Förderleistung zu erreichen, sind zusätzlich die störenden Einflüsse des Leckgases zu minimieren. Bisher wurde entweder eine größere Baugröße gewählt oder ein Leckgassammler eingesetzt. Ein Leckgassammler trennt den Produktstrom weitgehend vom aufströmenden Leckgas, das separat abgeführt werden muss. Das Leckgas gelangt in der Regel zurück ins Silo, damit vom Leckgas mitgerissene Produktteile nicht verloren gehen. Eine Entwicklung von Coperion Waeschle hat gezeigt, dass in vielen Applikationen auf die Leckgasabführung verzichtet werden kann, ohne die Zellenradschleuse größer wählen zu müssen. Die speziellen Schleusen weisen einen besonders großen Einlaufquerschnitt und sehr niedrige Leckgaswerte auf. Durch den optimal gestalteten Einlauf stört das Leckgas nur unwesentlich das Befüllen der Kammern. Es lassen sich auch ohne Leckgasabführung Füllgrade über 90 % er- reichen. Die Schleuse muss jedoch un- mittelbar unterhalb des Silos bzw. Behälters installiert werden. Dies stellt somit die hygienischste und kostengünstigste Variante dar und bietet sich besonders bei Neuanlagen an.
Bei der pneumatischen Förderung ist die hygienische Ausführung auch bei Schüttgutweichen zu beachten. Schüttgutweichen sollten ebenfalls leicht demontier- und inspizierbar ausgeführt sein. Das Beispiel der Schüttgutweiche WZK zeigt, wie hygienisches Produktdesign bei trockengereinigten Weichen aussehen kann. Der Seitendeckel wird mit wenigen Schrauben gelöst und der Rotor kann unmittelbar aus dem Gehäuse ausgebaut, inspiziert und gereinigt werden. Die durch den Förderdruck angepressten Dichtungen arbeiten in der Regel so zuverlässig, dass kein Produkt in das Gehäuse gelangt. Sollten die Dichtungen defekt oder verschlissen sein, so können diese sehr leicht ausgetauscht werden.
Schleuse nass reinigen
Höhere Reinheitsanforderungen an das Endprodukt führen bei vielen Anlagenbetreibern zur Entscheidung, die Nassreinigung von Bauteilen einzuführen. Als Beispiel seien Produkte wie Milchpulver oder Babyfood genannt, wo heute die trockene Reinigung oft nicht mehr ausreichend ist. In einem festgelegten Ablauf werden Behälter, Förderleitung und Schüttgutkomponenten innen abwechselnd mit Reinigungsmedien, z. B. schwachen Säuren bzw. Laugen, und mit Wasser gereinigt. Die Schüttgutkomponenten müssen für diese Reinigungsmedien ausgelegt sein.
Zellenradschleusen können aus säurebeständigem Edelstahl 1.4404 (316L) und mit Oberflächen <0,8 µm Ra gefertigt werden. Für die Nassreinigung der Schleuse gibt es zwei Möglichkeiten. Wird die Zellenradschleuse im zusammengebauten Zustand gewaschen, läuft das Reinigungsmedium beispielsweise unterhalb eines Sprühtrockners einfach durch die rotierende Zellenradschleuse durch. Die Schleusenspiele zwischen Rotor und Gehäuse müssen dann für die maximale Reinigungstemperatur ausgelegt sein. Nach dem Durchfluss wird die Schleuse geöffnet und gegebenenfalls nachgereinigt. Das Schwenksystem FXS bietet hier den größtmöglichen Zugang und ermöglicht die komplette Reinigung. Die andere Möglichkeit der Nassreinigung ist das Rausziehen des Rotors vor der Reinigung. Hier wird die offene Gehäusebohrung mit einem Waschdeckel verschlossen und das Reinigungsmedium läuft durch das rotorlose Schleusengehäuse. Dieses Verfahren eignet sich, wenn das Zellenrad aufgrund von hartnäckigen Anbackungen separat gereinigt werden soll. Optimal ist bei beiden Reinigungsarten, wenn beide Seitendeckel der Schleuse weggeklappt werden können. Nur so kann die völlige Reinigung, z. B. auch an den Verbindungsflächen zwischen Gehäuse und Seitendeckel, sichergestellt werden und vermieden werden, dass Flüssigkeit im Stoß verbleibt.
CIP-fähige Schüttgutweiche
Für die Schüttgutweiche ist neben der leicht demontierbaren Version besonders die Materialwahl von Bedeutung. Weichen werden aus Gewichts- und Preisgründen häufig aus Aluminium gefertigt, oftmals mit produktberührten Rohren aus Edelstahl. Für die Nassreinigung ist diese Materialkombination jedoch nicht ausreichend. Die Weiche muss komplett aus Edelstahl bestehen. Ferner ist die Weichenkonstruktion für den bei der Reinigung üblichen Druck der Reinigungsflüssigkeit auszulegen. Dieser beträgt meist 4 bis 5 bar. Die Edelstahlweiche WYK in COP-Version (Cleaning out of Place) erfüllt die vorgenannten Anforderungen für die Nassreinigung. Durch die konische Bauform kann der Rotor nach der Nassreinigung besonders leicht manuell aus dem Gehäuse gezogen und inspiziert werden. Bei Schüttgutweichen wird darüber hinaus immer häufiger die CIP-Reinigung (Cleaning in place) diskutiert. Die Diskussion ist insofern von Bedeutung, da, anders als bei Zellenradschleusen, die Weichen oftmals an schlecht zugänglichen Stellen eingebaut sind und eine manuelle Reinigung sehr aufwendig ist. Kann eine Schüttgutweiche nun so konstruiert werden, dass sie für die vollautomatische CIP-Reinigung freigeben werden kann? Die EHDEG bietet mit dem Dokument 8 Grundlagen für die Konstruktion. Ob eine Weiche durch die CIP-Reinigung tatsächlich völlig sauber wird, kann jedoch nur ein Test entsprechend dem Verfahren der EHEDG beipielsweise bei der Universität Weihenstephan zeigen. Diese Tests wurden für die Schüttgutweiche WYK in CIP-Ausführung durchgeführt und von dieser vollständig bestanden.
Halle 10, Stand 209
dei 422

Mehr zu den Produkten
Lteratur – Schüttgüter
EHEDG-Richtlinien
Powtech 2007
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