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Mahlanlage für die Herstellung von Puderzucker

Hygienisch und Ex-geschützt
Mahlanlage für die Herstellung von Puderzucker

Mahlanlage für die Herstellung von Puderzucker
Abb. 4 Bei der Zuckermahlanlage in druckentlasteter Bauweise sind die Mühle sowie alle Rohrleitungen und Komponenten bis zum Filter für einen reduzierten Explosionsdruck von 3 bar (ü) ausgelegt, das Filter und alle anschließenden Komponenten für einen reduzierten Explosionsdruck von 0,4 bar (ü)
Mahlanlagen zur Herstellung von Puderzucker müssen gegen Staubexplosionen gesichert sein. Netzsch-Condux hat in Zusammenarbeit mit der Berufsgenossenschaft eine druckentlastete Zuckermahlanlage entwickelt. Herzstück dieser Anlage, die sowohl in explosionsdruckstoßfester als auch in druckentlasteter Bauweise geliefert werden kann, sind die Universalmühlen der CUM-Baureihe.

Abb. 1 Schnitt durch eine Gebläsemühle

Abb. 2 Herzstück der Zuckermahlanlage von Netzsch-Condux sind die Universalmühlen der CUM-Baureihe
Abb. 3 Zuckermahlanlage in explosionsdruckstoßfester Bauweise
Abb. 4 Bei der Zuckermahlanlage in druckentlasteter Bauweise sind die Mühle sowie alle Rohrleitungen und Komponenten bis zum Filter für einen reduzierten Explosionsdruck von 3 bar (ü) ausgelegt, das Filter und alle anschließenden Komponenten für einen reduzierten Explosionsdruck von 0,4 bar (ü)
Mahlanlagen zur Herstellung von Puderzucker müssen gegen Staubexplosionen gesichert sein. Netzsch-Condux hat in Zusammenarbeit mit der Berufsgenossenschaft eine druckentlastete Zuckermahlanlage entwickelt. Herzstück dieser Anlage, die sowohl in explosionsdruckstoßfester als auch in druckentlasteter Bauweise geliefert werden kann, sind die Universalmühlen der CUM-Baureihe.
Noch heute wird über die Hälfte des weltweit erzeugten Zuckers aus Zuckerrohr gewonnen, das in tropischen und in subtropischen Gebieten wächst. Der Rest des Zuckers stammt fast ausschließlich aus der Zuckerrübe, die in gemäßigtem Klima wächst.
Von der Zuckerrübe zumPuderzucker
Die Rüben werden nach dem Ernten gewaschen, zerkleinert und mit heißem Wasser extrahiert. Der dabei entstehende Rohsaft wird anschließend gereinigt und soweit eingedampft bis Zuckerkristalle entstehen. Der auf diese Weise erzeugte Rohzucker wird über mehrere Kristallisationsprozesse gereinigt. Am Ende dieser aufwändigen Reinigungsprozesse liegt der Raffinadezucker (Haushaltszucker) vor. Durch Mahlen der Raffinadezucker-Kristalle entsteht Puderzucker.
In der Vergangenheit setzte man zur Zerkleinerung des Raffinadezuckers fast ausschließlich Stiftmühlen ein. Heute kommen für diese Aufgabe in der Regel Gebläsemühlen zur Anwendung (Abb.1). Bei gleicher Baugröße und Puderzuckerfeinheit (80 bis 95% 100 µm) lassen sich mit diesen Apparaten deutlich höhere Durchsätze erzielen. Ein weiterer Vorteil der Gebläsemühlen ist, dass durch die geringeren Mahltemperaturen der Invertzuckergehalt deutlich sinkt. Konstruktionsbedingt erzeugt der in der Mühle eingebaute Gebläserotor ein höheres Luftvolumen gegenüber den früher eingesetzten Stiftscheiben, was zu einer ca. 30 °C geringeren Mahltemperatur führt. Zudem ergibt sich aus den größeren Luftvolumina die Möglichkeit, die Mühle selbstansaugend zu betreiben. Das heißt, der Zucker gelangt über eine Ansaugrohrleitung pneumatisch in die Mühle.
Universalmühle aus Edelstahl
Die Universalmühlen der CUM-Baureihe können als Gebläsemühle für die Zerkleinerung von Raffinadezucker eingesetzt werden (Abb. 2). Die Aufgabe des Zuckers erfolgt direkt ins Zentrum der Maschine. Der massive Rotor ist mit einer Vielzahl auswechselbarer Schlagleisten bestückt und wird mit einer Umfangsgeschwindigkeit von bis zu 110 m/sec betrieben. Beim Mahlvorgang prallt der aufgegebene Kristallzucker auf die Schlagleisten des Rotors und wird von diesen radial nach außen auf den Statorkorb geschleudert. Im Windschatten der Schlagleisten werden die Zuckerkristalle erneut angehoben und von den nachfolgenden Schlagleisten erfasst und weiter zerkleinert. Die Feinheit des erzeugten Puderzuckers lässt sich durch die Drehzahl des Rotors und die Bestückung des Stators einstellen. Üblicherweise ist der Stator mit einem durchgehenden Siebkranz bestückt, dessen Lochung unterschiedlich ausgeführt werden kann. Die Durchsatzleistung der CUM-Mühlen hängt von der gewünschten Feinheit des Endproduktes ab. Wahlweise können die produktberührten Teile aus C-Stahl oder den Edelstahlwerkstoffen 1.4301, 1.4541 oder 1.4571 ausgeführt werden.
Schutz vor Explosionen
Bei der mechanischen Zerkleinerung von Zucker (Staubexplosionsklasse: St1; max. Explosionsüberdruck: 9 bar; KSt-Wert 140 bar m/s) lässt sich die Gefahr einer Staubexplosion nicht ausschließen. Explosionsursachen können Funken sein, die von metallischen Fremdkörpern im Mahlraum oder einem Siebbruch verursacht werden. Notwendig sind also geeignete konstruktive Explosionsschutzmaßnahmen. Bei der Herstellung von Puderzucker haben sich zwei Sicherheitskonzepte bewährt.
ExplosionsdruckstoßfesteBauweise
Die komplette Mahlanlage wird vor den Auswirkungen einer Explosion geschützt, indem sie für den maximalen Explosionsdruck ausgelegt wird. Eine solche Anlagenkonzeption bedeutet, dass die Mühle, der Filter sowie alle Rohrleitungen und Komponenten für einen Explosionsdruck von 10 bar (ü) ausgelegt sein müssen (Abb. 3). Zusätzlich muss in den Ansaug- und Abluftrohrleitungen jeweils ein Ventex-Ventil eingebaut werden. Ferner entkoppelt eine druckstoß- und flammendurchschlagsichere Zellenradschleuse den Produktein- und Produktaustrag. Darüber hinaus muss man bei einzelnen Anlagenkomponenten, die aus explosionstechnischer Sicht als ?Behälter“ zu betrachten sind, auch deren Abstand zueinander berücksichtigen. Ist der Abstand zwischen der Mühle und den anderen Komponenten, beispielsweise den Staubfiltern, kleiner als 3 m, ist die gesamte Mahlanlage als ein ?Behälter“ zu betrachten. Ist der Rohrleitungsabstand zwischen Zuckermühle und Filter größer als 3 m, führt dies unter Umständen zu einer Vorkompression in einem der beiden ?Behälter“. Die nachlaufende Flamme mit Druckwelle führt dann zu einer Sekundärexplosion, bei der unkalkulierbare Druckspitzen auftreten können. Auch wenn die gesamte Mahlanlage auf 10 bar (ü) ausgelegt ist, müssen beide ? Behälter“ mit Hilfe von Schnellschussschiebern oder Löschmittelsperren explosionstechnisch entkoppelt werden.
Druckentlastete Bauweise
Bei dieser Variante sind die Mühle sowie alle Rohrleitungen und Komponenten bis zum Filter für einen reduzierten Explosionsdruck von 3 bar (ü) ausgelegt, das Filter und alle anschließenden Komponenten für einen reduzierten Explosionsdruck von 0,4 bar (ü) (Abb. 4). Die Druckentlastung des Filters erfolgt über eine Berstscheibe. Die Fläche der Berstscheibe richtet sich nach dem Volumen des Filters (VDI 3673). Der über die Berstscheibe abgeführte Explosionsdruck gelangt über einen kurzen Explosionskanal ins Freie. Reicht der Platz nicht für einen Explosionskanal oder lässt die Position des Staubfilters eine Druckentlastung ins Freie nicht zu, kann über ein Quench-Rohr der Explosionsdruck innerhalb des Aufstellraumes entlastet werden.
Befindet sich zwischen Mühle und Staubfilter eine Förderrohrleitung mit einer Länge von mehr als 3 m, entspricht die Mahlanlage aus explosionstechnischer Sicht zwei, miteinander verbundenen ?Behältern“, wobei die Primär-Explosion sowohl in der Mühle als auch im Filter stattfinden kann.
Findet die Primär-Explosion in der Mühle statt, erfolgt die Druckentlastung über die pneumatische Förderleitung, der maximale Explosionsdruck kann sich nicht aufbauen. Aus diesem Grund ist eine reduzierte Festigkeit des Mühlengehäuses ausreichend. Die Explosion läuft weiter in den Filter und es kommt zu einer zweiten Explosion, deren Druck über die Berstscheibe des Filters aufgefangen wird. Da das Volumen der Mühle im Vergleich zum Filtervolumen deutlich kleiner ist, muss die von der Mühle erzeugte Vorkommpression des Filters nur bei der Auslegung der Berstscheibe beachtet werden.
Ist der Staubfilter Ort der Primär-Explosion, stellt sich die Situation jedoch anders dar. Der Explosionsdruck wird zunächst über die Berstscheibe des Filters entlastet. Aufgrund des vergleichsweise großen Filtervolumens kommt es bei der Explosion auch zu einer Vorkompression in der Mühle. Das heißt: Eine vom Filter weiterlaufende Flammenfront in Richtung Mühle muss verhindert werden. Dazu setzt man einen Löschmittelbehälter ein, der über einen Reißleinenschalter mit der Berstscheibe am Filter verbunden ist. Spricht die Berstscheibe an, wird die Explosion sofort detektiert und automatisch der Löschmittelbehälter gezündet. Die Rohrleitung wird zwischen Mühle und Filter mit Löschpulver (Natriumbikarbonat) geflutet, so dass die ankommenden Flammen erstickt werden. Um ausreichend Zeit für die Zündung zu haben, muss der Löschmittelbehälter einen Mindestabstand von 5 m vom Filter haben. Ein wesentlicher Vorteil der Detektierung über einen Reißleinenschalter ist die sehr geringe Wahrscheinlichkeit von Fehlauslösungen.
Bei der druckentlasteten Anlagenbauweise befindet sich ein Ventex-Ventil in der Ansaugrohrleitung. Aufgrund der Explosionsdruckentlastung des Filters über eine Berstscheibe, muss kein Ventex-Ventil dem Filter nachgeschaltet werden. Wie bei der explosionsdruckstoßfesten Bauweise wird der Produktein- und Produktaustrag mit einer druckstoß- und flammendurchschlagsicheren Zellenradschleuse entkoppelt.
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