Mit Vakuum fördern

Dipl.-Ing. B.Eng.(Hons.) Thomas Ramme

Viele Probleme bei der Herstellung und Verarbeitung von pulverförmigen Feststoffen lassen sich auf eine mangelhafte Rieselfähigkeit zurückführen. Die Ursachen hierfür sind vielfältig. Dies musste ein Hersteller von Sahne-Fettpulver – es hat einen Fettanteil von bis zu 70 % – bei der Umstellung der Produktion feststellen. Das Sahne-Fettpulver, das unter anderem auch in Konditoreien Verwendung findet, wird in einem Sprühturm hergestellt. Nachfolgend gelangt das Material mit einer Temperatur von ca. 50 °C zur Klassierung auf eine Taumel-Siebmaschine. Am Austrag der Siebmaschine wurde bisher die gewünschte Kornfraktion direkt in Säcke mit einem Fassungsvermögen von 25 kg abgefüllt. Probleme entstanden, als ein Großabnehmer die Lieferung in Big Bags verlangte, die etwa 300 kg des Pulvers fassen. Durch diese Veränderung wurde eine Überhebung des Pulvers nach dem Siebvorgang notwendig.

Zunächst wurde versucht, das Material mit einer konventionellen Förderschnecke zu transportieren. Diese verstopfte aber nach wenigen Umdrehungen. Die Ursache: Die Schnecke überträgt auf das Sahne-Fettpulver relativ hohe mechanische Kräfte, so dass das Pulver stark verdichtet wird und das Fett als zähflüssige Masse austritt. Darüber hinaus waren mechanische Förderanlagen unerwünscht, da die Reinigung aufwändig und die verbleibenden Restproduktmengen zu groß erschienen. Da das Sahne-Fettpulver auch zwei Richtungsänderungen um jeweils 90° passieren musste, entschied man sich für einen Versuch mit einer Produkt schonenden und flexibel einzusetzenden pneumatischen Förderanlage. Bei biegsamen Förderschnecken verstärkten sich jedoch die oben beschriebenen Probleme. Mehrere starre, hintereinander geschaltete Rohrschnecken mit Richtungsänderung trieben bei eingeschränkter Flexibilität die Investitionskosten in die Höhe.

Im nächsten Schritt musste entschieden werden, ob Druck- oder Saugverfahren zur Anwendung kommen sollen. Wichtige Kriterien für diese Entscheidung sind die Förderhöhe, die Gesamtförderstrecke, die Förderleistung und nicht zuletzt die Anschaffungskosten. Letztere liegen bei den Saugverfahren in der Regel deutlich unter denen für eine Druckförderanlage, weil bei der Saugförderung einfach gegen den Atmosphärendruck abgesaugt wird. Im Unterschied dazu sind bei der Überdruck- bzw. Druckförderung für die Produktaufgabe Druckbehälter oder Schleusen notwendig. Des Weiteren liegen die Parameter für die vorliegende Förderaufgabe deutlich unter den Grenzkriterien für Saugförderverfahren: Förderstrecken kleiner 60 m, Förderhöhen unter 30 m und Förderleistungen überschreiten nicht 6000 kg/h. Diese Angaben stellen grobe Richtwerte dar und sind vom zu fördernden Produkt abhängig. Ferner vermuteten die Fachleute, dass sich das zu Anhaftungen und zur Klumpenbildung neigende Sahne-Fettpulver besser saugen als drücken lässt.

Um das Förderverhalten des Produktes einschätzen zu können, fanden zunächst Versuche mit einem vorhandenen, älteren Saugförderer in Standardausführung statt. Diese Versuche schlugen fehl: Das Gerät war nur mit einem einfachen Seitenkanalverdichter (im Saugbetrieb) ausgerüs-tet, der zwar einen relativ großen Saugvolumenstrom erzeugt, aber kei-nen hohen Unterdruck. Sobald es zu Anhaftungen in der Förderleitung und daraus resultierender Pfropfenbildung kommt, geht die Saugluftmenge gegen Null. Die Leitung verstopft und die Förderung kommt zum Erliegen. Mit einem einfachen Sauggebläse lässt sich nur eine Flugförderung realisieren, de-ren Merkmale eine hohe Fördergeschwindigkeit und eine geringe Druckdifferenz sind. Häufig ergeben sich gerade aus den hohen Fördergeschwindigkeiten vielfältige Probleme. Das zu fördernde Gut wird starken mechanischen Belastungen ausgesetzt, die Rohrleitungen verschleißen schnell und es besteht die Gefahr von elektrostatischen Aufladungen. Im speziellen Fall der Förderung von Sahne-Fettpulver verstärken die Geschwindigkeits- und Beschleunigungskräfte zusätzlich die Neigung des Produktes zu Anbackung.

Einen Ausweg bietet die Vakuumfördertechnik. Im Unterschied zu Saugförderanlagen findet hier die Produktförderung bei einem wesentlich höheren Unterdruck statt. Dieser wird in der Regel von mehrstufigen, gasstrahlbetriebenen Vakuumpumpen erzeugt und stellt eine Produkt schonende Strähnen- und Pfropfenförderung sicher. Außerdem lassen sich mit der Vakuumförderung Ablagerungen in den Förderleitungen auf ein Minimum reduzieren.

Auch die Auswahl eines geeigneten Filtersystems für den Abscheider hat einen entscheidenden Einfluss auf den Förderprozess. Zuerst testete man einen einfachen Filterbeutel aus Vliesmaterial. Dieser verstopfte jedoch nach kurzer Zeit. Außerdem zeigte sich, dass die für die Lebensmittelindustrie typische Nassreinigung längerfristig zu einer Zerstörung des Vliesgewebes führt und die Gefahr der Produktverunreinigung mit den abgelösten Fasern besteht.

In Vakuumfördersystemen setzt man in der Regel Kerzen- oder Patronenfilter aus Kunststoffen, wie gesinterten Polyethylen, Polyester usw., oder aus Edelstahl ein. Gegenüber Filterbeuteln bieten Kerzenfilter den Vorteil, dass sie mit einem Hochdruckreiniger oder in einem Ultraschallbad nass gereinigt werden können. Außerdem lassen sie sich gegebenenfalls problemlos desinfizieren. Der modulare Aufbau der Vakuumfördergeräte ermöglicht einen guten Zugang zu den Filtereinheiten und sekundenschnellen Wechsel der Einheiten ohne Werkzeug. Während des Betriebs sorgt eine Gegenblas-Impulsautomatik für eine Filterreinigung, so dass nur im Falle eines Produktwechsels oder bei speziellen Hygieneanforderungen eine manuelle Reinigung des Filters notwendig ist. Dies gilt auch für die Anlage zur Vakuumförderung der Sahne-Fettpulver, in der sich gesinterte Filterkerzen befinden. Es entseht ein stabiler Filterkuchen, der nicht zur Verstopfung der Filtereinheit führt, deren Zustand manuell über eine Vakuumanzeige oder kontinuierlich mit Hilfe einer Differenzdrucküberwachung kontrolliert wird.

Während des Saugtaktes wird der Feststoff in den Abscheider transportiert und dort von der Förderluft separiert. Im sich anschließenden Entleertakt wird er über eine Entleerklappe aus dem Abscheider gefördert. Bei konventionellen Vakuumförderanlagen verursachte das Sahne-Fettpulver genau an dieser Klappe Produktanbackungen. Die Folge: Es kam binnen kurzer Zeit zu Undichtigkeiten und zu einer nachlassenden Saugleistung. Zusätzlich bildeten sich durch zu flache Trichterwinkel und einem zu kleinen Durchmesser im Entleerklappenbereich Feststoffbrücken. Auch dieser Punkt unterstreicht, dass Vakuumförderer genau auf die Eigenschaften des zu fördernden Produkts abgestimmt werden müssen. Vor diesem Hintergrund bietet Volkmann Vakuum Technik seine Vakuumförderanlagen mit Zusatzeinrichtungen zur Vibration und Fluidisierung sowie Antihaftbeschichtungen an. In der Vakuumförderanlage für das Sahne-Fettpulver kommt eine Vibrationseinrichtung zum Einsatz, zudem verfügt die Entleerklappe über eine Antihaftbeschichtung.

Halle 14.1, Stand A081