Milchpulver mit eigenen und fremden Fetten wird in milchverarbeitenden Betrieben erzeugt und für die Herstellung vielfältiger Lebens- und Futtermittel verwendet. Fettgehalte mit 60 % und darüber sind dabei keine Seltenheit. Die Lagerung und die pneumatische Förderung des Pulvers stellen Anlagenbauer vor eine große Herausforderung.
Ein Hersteller von Sahnepulver mit unterschiedlichen, aber sehr hohen Fettgehalten plante eine Siloanlage mit pneumatischer Förderung. Die eigene Erfahrung mit dem Produkt machte es fraglich, ob das Sahnepulver überhaupt in Silos lagerfähig und pneumatisch förderbar war. Erste Untersuchungen durch die Firma System-Technik der Solids Solutions Group nach der Methode Hausner ergaben einen sehr hohen Verdichtungsgrad, woraus resultiert, dass das Produkt im abgelagerten Zustand als „nicht fließfähig“ einzustufen ist und die Beurteilung der Lagerfähigkeit in Silos weiterer Untersuchungen bedarf. Bezüglich der pneumatischen Förderung erfolgte eine Beurteilung nach Geldart und eine Einstufung in die Gruppe C, d. h. kohäsiv, schlecht bis nicht fluidisierbar.
Nachdem das Sahnepulver als Zwischenprodukt für die Herstellung von Milchprodukten des menschlichen Verzehrs vorgesehen war, stellten die Abnehmer hohe Anforderungen. Es sind die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG inkl. Anlage 1 Absatz 2.1 Nahrungsmittelmaschinen sowie die DIN EN1672/2 Hygieneanforderungen zu erfüllen. Weiterhin sind EHEDG- Guidelines sowie GMP- und FDA-Empfehlungen einzuhalten. Das gesamte System muss totraumfrei, restlos entleerbar und leicht reinigbar sein. Die Reinigung war, soweit möglich, als Trockenreinigung durch Luftspülung anzustreben. Nassreinigung sollte wegen des nicht zu vermeidenden Fettfilms ebenfalls möglich sein. Bei der Lagerung und insbesondere auch der pneumatischen Förderung sollten Körnung, Schüttgewicht und Aussehen des Produkts erhalten bleiben.
Lagerung im Silo
System-Technik wurde damit betraut, zur Sicherung der Lagerfähigkeit in Silos weitergehende Materialuntersuchungen nach Jenike zu veranlassen. Außerdem sollte die pneumatische Förderbarkeit unter Einhaltung der Qualitätskriterien in der eigenen Versuchsanlage im industriellen Maßstab nachgewiesen werden. Um den Einfluss des Fettgehalts zu berücksichtigen, mussten die Untersuchungen auf unterschiedliche Lagertemperaturen und Lagerzeiträume ausgeweitet werden. Höhere Fettgehalte führen zu deutlicher Verschlechterung der Fließfähigkeit. Fallen die Temperaturen im Produkt während der Lagerung, steigt die Schüttgutfestigkeit weiter an und Fließfähigkeit und Lagerfähigkeit verschlechtern sich. Bei sehr hohen Fettgehalten entstehen bei Lagerzeiten von wenigen Stunden bereits Schüttgutfestigkeiten in der Nähe der Verfestigungsspannung und somit ist ein Fließen ohne Austragshilfen nicht mehr möglich. Höhere Temperaturen verschlechtern die Wandreibungswerte und es kommt zu ausgeprägter Adhäsionsneigung. Um trotz der vielfältigen Abhängigkeiten den Prozess beherrschbar zu gestalten, erfolgte eine Differenzierung in Bezug auf den Fettgehalt:
- Milchpulver mit einem Fettgehalt unter 40 % und ca. 25°C wird eingestuft als lagerfähig bei Beachtung des erforderlichen Auslaufdurchmessers „ohne Umwälzung“ bis ca. 24 h
- Milchpulver mit einem Fettgehalt über 40 % wird bei sonst gleichen Bedingungen eingestuft als „lagerfähig nur mit Umwälzung“
Der höhere Fettgehalt führt zu einer hohen Zeitverfestigung. Bereits nach wenigen Stunden Lagerzeit wären Mindestauslaufdurchmesser entsprechend dem Silodurchmesser erforderlich. Bei der Umwälzung des Schüttguts wird in regelmäßigen Abständen im Massenfluss etwas Schüttgut abgezogen und wieder in das Silo eingefüllt. Die Bewegung des Schüttguts verhindert eine zu starke Zeitverfestigung und erlaubt eine realisierbare Dimensionierung unter Einhaltung der Massenflusskriterien. Aus Sicherheitsgründen, unvorhergesehenen längeren Lagerzeiten oder Temperaturschwankungen, ist auch bei einem Fettgehalt <40 % die Umförderung von Teilmengen in regelmäßigen Abständen zu empfehlen.
Zur Eindämmung des Temperatureinflusses wurden die Außensilos als Doppelmantelkonstruktion mit Isolierung ausgeführt. Für die Auslegung nach Massenflussregeln wurden die erforderliche Wandneigung des konischen Teils und dessen kleinster noch zulässiger Auslaufdurchmesser zur Vermeidung von Brückenbildung ermittelt. Alle Anschlüsse für die Förderung sowie abgehenden Leitungen und Armaturen wurden spaltfrei konstruiert. Zur Unterstützung und zum Erhalt des Massenflusses mit angemessenem Auslaufdurchmesser wurden Vibrationsaustragsböden vorgesehen.
Pneumatische Förderung
Zur Einhaltung der Qualitätskriterien bei der pneumatischen Förderung erfolgten weitere Untersuchungen und praktische Versuche. Dabei wurde bestätigt, dass das Produkt nicht fluidisierbar ist, kein Lufthaltevermögen hat und, aufgrund seiner Kohäsivität, bereits kurze Materialanhäufungen (Pfropfen) in der Förderleitung zum vollkommenen Leitungsverschluss führen können. Die zur Erfüllung der Qualitätskriterien erforderliche Förderung im Dichtstromverfahren bei einer Geschwindigkeit von <6 m/s ist nur möglich mit einem druckführenden Begleitleitungssystem und Drucklufteinspeisungen in die Förderleitungen in entsprechenden Abständen.
prozesstechnik-online.de/dei0214440
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