Fördern mit maximaler Hygiene

Die Vielfalt der oft in schnellem Wechsel herzustellenden Getränke stellt besondere Anforderungen an die Dosiereinrichtungen. Nur solche Pumpen sind geeignet, bei denen die Oberflächen aller metallischen Bauteile, die mit den sensiblen Fördermedien in Kontakt kommen, in Edelstahl so glatt (und porenfrei) ausgeführt sind, dass sich keine Reste des Fördermediums absetzen. Sind die Pumpen dann noch so konstruiert, dass es keine Toträume im Pumpengehäuse gibt, sind Ansatzpunkte für Verunreinigungen weitestgehend konstruktiv ausgeschlossen. Eine weitere Voraussetzung ist die rückstandsfreie Reinigung (Cleaning in Place), ohne dass die Anlage dazu demontiert werden muss. Grundsätzlich eignen sich Exzenterschnecken- und Kreiselkolbenpumpen für die beschriebenen Förderaufgaben.

Diese Pumpen fördern gleichmäßig, pulsationsarm und schonend. Auch Faser- und Feststoffanteile stören den Betrieb nicht. Ohne Leistungsabfall und Einschränkungen tolerieren sie Medien mit größeren Körnern und längeren Fasern. Über die Drehzahl lässt sich die Fördermenge stufenlos und exakt regeln. Typische Anwendungsfälle sind etwa dosierte Zugaben im Chargen- und Dauerbetrieb, in Abfüllanlagen, wenn Zusatzstoffe eingebracht werden, wenn Produktmischungen erstellt werden oder genaue Portionierungen nötig sind.

Ein Beispiel hierfür sind Pumpen der Baureihe Allclean-ESP von Allweiler. Sämtliche metallischen Bauteile mit Medienkontakt sind aus Edelstahl gefertigt. Dies gilt auch für die Lagergehäuse und die Laterne. Die hydrodynamische Gestaltung des Pumpeninnenraums garantiert, dass es keine Toträume ohne Produktströmung gibt. Dadurch können sich auch keine Ablagerungen innerhalb des Förderraums bilden. Diese Exzenterschneckenpumpen sind selbstansaugend und über CIP rückstandsfrei zu reinigen. Sie sind in verschiedenen Größen lieferbar. Ihre maximale Fördermenge liegt bei 480 l min-1 bei 400 min-1, sie sind für Förderdrücke bis zu 20 bar und Mediumtemperaturen von bis zu 130 °C ausgelegt. Die Viskosität des Mediums kann bis 150 000 mPa s betragen.

Je nach Bauart sind die Statoren der Exzenterschneckenpumpen mit gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Elastomerwandstärke ausgeführt. Gleichmäßige Elastomerwandstärke führt zu besonders niedrigen Anfahr- und Betriebsmomenten und damit zu einem kontinuierlich geringen Leistungsbedarf. Ungleichmäßige Wandstärken sind in der Anschaffung günstiger, jedoch im Betrieb teurer und weniger schonend bei der Förderung.

Optionale Anpassungen wie mehrstufige Bauweise für höheren Förderdruck, Beheizung oder Kühlung und individuelle, auf das Fördermedium optimierte Werkstoffe bei den Statoren mit FDA-Zulassung, Wellendichtungen und Gehäuseteilen sind die Kennzeichen ausgereifter Konstruktionen.

Typische Anwendungen sind beispielsweise die Herstellung kohlensäurehaltiger Erfrischungsgetränke aus dickflüssigen Konzentraten und die Verarbeitung von Rohmilch zu verschiedenen Milcherzeugnissen. Typische Dosierungs- und Abfüllsysteme bestehen hier aus mehreren Exzenterschneckenpumpen.

Kreiskolbenpumpen der Baureihe Allclean-RLP von Allweiler sind immer komplett vom Saug- bis zum Druckstutzen aus einem Stück gedreht. Sie bieten damit keinerlei Ansatzpunkte und insbesondere keine Schweißnähte, an denen sich Reste des Fördermediums ablagern können. Die Kreiskolben laufen berührungsfrei. Die Scherkräfte, die auf das Fördermedium wirken, sind damit kaum mehr messbar. Diese Pumpen sind daraufhin optimiert, empfindliche, auch hoch viskose und/oder mit Feststoffanteilen versetzte Medien schonend und nahezu pulsationsfrei zu fördern.

Im Gegensatz zur Exzenterschneckenpumpe sterilisiert der Betreiber Kreiskolbenpumpen ohne Demontage bei 135 °C mit Heißdampf („Steaming in Place“, SIP). Bei senkrechtem Durchfluss und Aufstellung fließt bei diesen Pumpen auch das Kondensat, das durch die Beschickung mit Heißdampf zwangsläufig entsteht, völlig ab.

Typisches Einsatzgebiet ist etwa die Förderung von Sirup, Fruchtsaftkonzentraten, Malzextrakt, Eierlikör und Sekt.

Nicht zuletzt aufgrund der geringeren Anschaffungskosten ist bei Van der Molen im bayrischen Kissing bereits vor gut 20 Jahren die Entscheidung für Allweiler-Exzenterschneckenpumpen gefallen. Das Unternehmen setzt diese Pumpen in Konzentratstationen, im Sirupraum und in Dosieranlagen ein. Die Konzentratstationen liefern die Saftkonzentrate. Diese enthalten je nach Fertiggetränk Pulpe, Fasern oder ganze Fruchtstücke. Beim Durchgang durch die Pumpe dürfen diese nicht verletzt werden. Daher sind langsame Förderung mit geringer Drehzahl und große Förderräume unabdingbar. Die verschiedenen Additive wie Aromastoffe und Pektine werden in Wasser vorgelöst und müssen dann zur Ausmischung exakt dosiert werden. Neben der exakten Fördermenge dürfen die Werkstoffe der hier eingesetzten Pumpen auch nicht mit den unterschiedlichen Additiven reagieren. Dies stellt insbesondere Anforderungen an die Statoren der Exzenterschneckenpumpen, wenn etwa Phosphorsäure, saure Konzentrate und Fruchtsäuren gefördert werden. Da Allweiler die Statoren selbst herstellt, kann das Unternehmen auch seltener benötigte, besondere Werkstoffe schnell liefern.

Eine derartige programmgesteuerte Dosieranlage vom Typ Massmol hat Van der Molen in Saudi-Arabien installiert. Die Anlage mischt in schnellem Wechsel bis zu 20 Produkte wie Fruchtsaft, Malzgetränk, CO2-Softdrink und Eistee. Zentraler Bestandteil der Anlage sind sieben Exzenterschneckenpumpen. Fünf Pumpen fördern Getränkegrundstoffe mit einer Leistung zwischen 5 bis 10 m3h-1 gegen 10/12 bar. Zwei Konzentratpumpen erreichen 6000 lh-1 bei 4 bar (jeweils bei 400 V und 50 Hz). Optimal ist bei allen Pumpen die schnelle Reinigung durch Wasserspülung.

Im Sirupraum ist die Herstellung von Zuckerlösung aus Festzucker ein wesentlicher Prozessschritt. Zusätzlich werden Flüssigzucker verwendet, die bereits in flüssiger Form beim Kunden angeliefert werden. Zur Förderung dieser Zuckerlösungen sind Pumpen nötig, die auch derartige hochviskose Flüssigkeiten zuverlässig fördern. Ähnliches gilt auch für die Förderung der Fruchtsaftkonzentrate. Zudem müssen die Pumpen auch kurzzeitigen Trockenlauf beim Anfahren ohne Schäden überstehen. Exzenterschneckenpumpen sind hierfür konstruktiv am besten geeignet. Ebenso wichtig ist bei der Verarbeitung von Früchten und Maische ein hoher Förderdruck. Müssen diese Mischungen erhitzt werden, entstehen durch die langen Leitungen in den Wärmetauschern hohe Druckverluste. Van der Molen setzt daher in diesen Anlagen Pumpen mit einem Ausgangsdruck von bis zu 24 bar ein. In den normalen Dosieranlagen reicht demgegenüber ein Ausgangsdruck von etwa 6 bar. Je nach Anlage und Getränk müssen die Pumpen im Dauerbetrieb – dies gilt insbesondere bei Fruchtsäften – bis zu 25 000 lh-1 fördern.

Insgesamt hat Van der Molen weltweit etwa 3200 Anlagen zur Getränkeherstellung meist im Sirupbereich installiert. Zu den größten Kunden zählen Coca Cola und Pepsi Cola.

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