Kein Kampf mit der Schokolade

Rotationskolbenpumpe in der Speiseeisherstellung

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30.08.2013 Hat man mit der Produktion von Lebensmitteln zu tun, so kommt man nicht um die regelmäßige Reinigung der Anlage herum. Dies mag der Eine oder Andere nicht nur als Last empfinden - es kann auch wertvolle Arbeitszeit kosten. Darum ist jetzt ein Speiseeis-Hersteller auf die leicht zu reinigende Rotationskolbenpumpe Revolution umgestiegen.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Die Vorteile einer Rotationskolbenpumpe im Überblick:
  • geringe Wartungs- und Reparaturkosten, weniger Stellfläche;
  • Vereint die Vorteile von Kreis- und Drehkolbenpumpen in einer Pumpe;
  • hochflexibel trotz weniger Bauteile;
  • geeignet für feststoffhaltige Medien;
  • sehr gute CIP/SIP-Möglichkeiten.

Im Produktionsprozess des Speiseeis-Herstellers muss nicht nur Eis angemischt und dosiert werden, auch die Waffelhörnchen müssen vorbereitet werden. Damit das gefüllte Hörnchen später nicht durchweicht, muss es vorher mit einer leichten Schokoladenschicht ausgekleidet werden. Für den Transport dieser Schokolade wird eine Drehkolbenpumpe eingesetzt. Spätestens am Ende jeden Tages muss die komplette Anlage gereinigt werden. Für die Reinigung der Rohre wird meist eine separate CIP-fähige Pumpe angeschlossen. Die für die Förderung der Schokolade eingesetzte Pumpe war jedoch bisher nicht CIP-fähig und musste darum jedes Mal auseinandergebaut und von Hand gereinigt werden. Für den Produzenten war klar: Es muss eine neue Lösung her.

Schokolade: schwierig zu handeln
Für das Fördern von Schokoladenmasse eignen sich vor allem Verdrängerpumpen. Die Vorteile von Verdrängerpumpen liegen in ihrem Funktionsprinzip begründet. Die volumetrische Förderung ist unabhängig von den Druckverhältnissen und gewährleistet ein zuverlässiges und reproduzierbares Fördern.

Dreh- und Kreiskolbenpumpen aus Edelstahl eignen sich besonders, da sie robust sowie lebensmittelgeeignet sind und eine lange Standzeit bieten. Die Förderleistung erfolgt hierbei durch die zueinander gegenläufige Drehbewegung zweier Rotoren. Diese Rotoren arbeiten berührungslos und sitzen jeweils auf einer eigenen Welle. Ein Pumpengetriebe synchronisiert die Drehbewegung der beiden Rotoren. Durch die Rotordrehung wird an der Saugseite der Pumpe ein Unterdruck erzeugt, der das Fördermedium in die Pumpe hineinsaugt. Entlang des Pumpengehäuses wird das Medium zur Druckseite transportiert. Dort verringert sich das Volumen, und es wird Druck erzeugt.

Die Rotationskolbenpumpe kann je nach Auswahl ihrer Rotoren zu einer Drehkolbenpumpe oder Kreiskolbenpumpe konfiguriert werden. Je nach Anwendungsfall kann zwischen einem Twin-Wing und einem Lobe-Rotor gewählt werden. Erst durch diese Wahl wird die Rotationskolbenpumpe konfiguriert.

Dreh- und Kreiskolbenpumpen sind sich sehr ähnlich, bieten aber gewisse Unterschiede: Während Drehkolbenpumpen leicht zu reinigen sind und höchste hygienische Anforderungen erfüllen, haben Kreiskolbenpumpen ein stärkeres Ansaugvermögen und erreichen höhere Drücke. Als Drehkolbenpumpe erreicht die Serie Revolution bis zu 250 m³/h bei bis zu 15 bar, in ihrer Konfiguration als Kreiskolbenpumpe 190 m³/h bei bis zu 31 bar. Gleichzeitig erreicht sie eine um bis zu 34 % höhere Fördermenge als andere Kreiskolbenpumpen gleicher Baugrößen. Beide Varianten eignen sich für das schonende Fördern von Schokoladenmasse mit weiteren Feststoffen, wie beispielsweise Nüssen oder Fruchtstücken.

Für die Rotationskolbenpumpe ist bereits bei der Konstruktion die CIP- und SIP-Reinigung als Option vorgesehen worden. Dadurch ist sie auch als Kreiskolbenpumpe absolut CIP- und SIP-fähig. Einige Kreiskolbenpumpen anderer Hersteller können nachträglich modifiziert werden. Dafür müssen allerdings Löcher in das Gehäuse gebohrt werden, die sich negativ auf den Wirkungsgrad und den Druck der Pumpe auswirken. Darum sollte man bei der Auswahl der Kreiskolbenpumpe darauf achten, ob diese Reinigungsoptionen bereits bei der Konstruktion vorgesehen waren.

CIP für die komplette Anlage
Heute wird bei dem Speiseeis-Hersteller nicht mehr von Hand gereinigt: Man entschied sich für die Rotationskolbenpumpe in der Konfiguration als Drehkolbenpumpe. Allabendlich wird nun die komplette Anlage CIP-gereinigt. Zuerst mit heißem Wasser, danach mit Reinigungsmittel und Desinfektionsreiniger. Zum Schluss wird die Anlage mit Öl durchgespült. Das Öl verdrängt Wasserreste in den Leitungen und Bauteilen, damit diese sich nicht später mit der Schokoladenmasse vermischen können.

Nicht nur bei der Reinigung, sondern auch bei der Wartung der Pumpe konnte der Produzent Einsparmöglichkeiten feststellen: Für den Wechsel der Dichtungen muss die Pumpe nun nicht mehr aus dem System ausgebaut werden. Die Dichtungen lassen sich bequem von vorne aus- und einbauen: Einfach den Deckel abschrauben, und die Rotoren, Wellen und Dichtungen können von vorne entnommen werden.

Die robusten Wellen und die schrägverzahnten Zahnräder ermöglichen auch bei anspruchsvollen und hochviskosen Medien eine längere Einsatzdauer und eine verbesserte Kraftübertragung. Dies reduziert Wartungs- und Reparaturkosten und sorgt für eine höhere Zuverlässigkeit im Produktionsprozess.

Bei der Konstruktion der Rotationskolbenpumpe wurde insbesondere darauf geachtet, bestehende Schwierigkeiten mit bisher auf dem Markt existierenden Dreh- und Kreiskolbenpumpen zu eliminieren. Darum ist der Pumpenkopf der Rotationskolbenpumpe vollständig selbstentleerend, die Dichtungen und die Gehäuseabdeckung haben keine Toträume, und das Pumpengehäuse ist für Wirkungsgrad und Reinheit optimiert. Die inneren, produktberührten Oberflächen des Pumpenkopfes haben eine Oberflächengüte von 0,8 µm und bieten somit optimale Voraussetzungen für eine hygienische Förderung.

Ebenso wurden die Spülwege der Rotationskolbenpumpe stark verkürzt, um Verunreinigungen und Blockaden an den Dichtungen wirksam zu verhindern. Die Rotationskolbenpumpe bietet insgesamt erhebliche Kostenersparnis durch längere Standzeiten und geringere Wartungskosten.

Die Rotationskolbenpumpe steht in sieben Getriebegrößen zur Verfügung, mit denen sich jeweils mehrere Fördermengen darstellen lassen. So kann man insgesamt aus 35 verschiedenen Fördermengen wählen. Die Pumpe eignet sich insbesondere für Anwendungen in der Lebensmittel- und Getränkeherstellung sowie in der Pharma- und Chemieindustrie. Aber auch in allen anderen Industriezweigen, in denen hygienische Förderung oder gute Reinigungsmöglichkeiten eine Rolle spielen, kann diese Pumpe eingesetzt werden.

Geringe Ersatzteilkosten durch Standardisierung
Die Pumpenreihe besteht aus sieben Standard-Getriebegrößen, mit denen jeweils mehrere Fördermengen realisiert werden können. Die Getriebekomponenten für die jeweiligen Größen sind dabei für alle Ausführungen gleich. Bei der Entwicklung wurde auch darauf geachtet, die Ersatzteilkosten so gering wie möglich zu halten. Daher wurde die Anzahl der Pumpeneinzelteile um nahezu 10 % reduziert. Auch die Baugröße und das Gewicht der Pumpe konnten um 18 % reduziert werden. So sind die Pumpen auch für Einsatzfälle mit geringem Platzangebot geeignet.

Da die Rotationskolbenpumpe als Drehkolbenpumpe und auch als Kreiskolbenpumpe eingesetzt werden kann, können ganze Produktionsanlagen mit nur einem Pumpengehäuse geplant werden. Je nach spezieller Applikations-Anforderung kann die Pumpe als Drehkolben- oder Kreiskolbenvariante eingesetzt werden. Dadurch spart man Planungszeit und ermöglicht routinierte Wartung- und Reinigungsarbeiten.

Speiseeis, Tomatensauce und Co.
Die Verderlobe Revolution wird bereits vielfältig in der Produktion eingesetzt. Sie wird beispielsweise für die Förderung von Tomatensoße verwendet. Durch den Einsatz der Revolution in der Konfiguration als Kreiskolben-Variante konnten die Scherkräfte auf die Tomatenstücke in der Soße nochmals reduziert werden. Es wurde deutlich weniger Ausschuss produziert. Damit konnte die Rotationskolbenpumpe die Drehkolbenpumpe des Wettbewerbs ersetzen.

Ein Hersteller von Celluloseacetat stand mit den von ihm eingesetzten gedichteten Zahnradpumpen vor dem Problem, dass der Verschleiß an den Dichtungen so groß war, dass die Reparaturkosten und damit auch die Ausfallzeiten nicht länger tragbar waren. Darüber hinaus haben die Zahnradpumpen den Prozess stark eingeschränkt, da sie nur einen maximalen Druck von 10 bar erlaubten; dies war zum Beschicken der eingesetzten Filterpresse nicht ausreichend. Die Lösung war der Einsatz einer Rotationskolbenpumpe in der Konfiguration als Kreiskolbenpumpe. Diese erreicht Drücke bis 31 bar, und die schrägverzahnten Zahnräder erlauben einen zuverlässigen Einsatz auch bei Medien mit sehr hohen Viskositäten. Die gespülten Gleitringdichtungen der Pumpe ermöglichten eine längere Standzeit und damit geringere Ersatzteilkosten und Stillstandszeiten für den gesamten Herstellungsprozess.

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Heftausgabe: Februar 2014
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Heinz Raschdorf, Produktmanager Verder

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Heinz Raschdorf, Produktmanager Verder
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