Pumpen für anspruchsvolle Medien

In der pharmazeutischen und lebensmittelverarbeitenden Industrie sind Pumpen unverzichtbar, um Gase und Flüssigkeiten präzise zu fördern. Ihre Einsatzgebiete sind vielfältig und reichen vom Herstellen von Wirkstoffen und dem Abfüllen steriler Produkte bis hin zum Verarbeiten sensibler Lebensmittel. Doch nicht jedes Medium ist einfach zu handhaben. Bestimmte Eigenschaften stellen besondere Anforderungen an die eingesetzten Systeme und müssen bereits bei der Projektierung berücksichtigt werden.

Die Bandbreite anspruchsvoller Medien ist groß und reicht von korrosiven Reinigungschemikalien über abrasive Suspensionen bis hin zu scherempfindlichen Impfstoffformulierungen oder explosiven Alkoholdämpfen. Werden diese Eigenschaften nicht beachtet, drohen vorzeitiger Verschleiß, Kontaminationen oder sogar Sicherheitsrisiken. 

Hygienepumpen für anspruchsvolle Flüssigkeiten

Anspruchsvolle Flüssigkeiten unter Hygienebedingungen im industriellen Maßstab zu fördern, stellt hohe Ansprüche an die eingesetzten Pumpen. Neben schonender Förderung müssen hygienische Pumpen einfach zu reinigen und zu warten sein.

Doch welche Eigenschaften sind es, die Flüssigkeiten oder Gase zu besonders anspruchsvollen Medien machen und was heißt das für die eingesetzte Pumpe?

• Korrosivität: Clean-in-Place- (CIP) und Sterilize-in-Place-Prozesse (SIP) mit starken Säuren oder Laugen sowie aggressive Lösungsmittel in der Wirkstoffsynthese greifen unbeständige Materialien an. Medienberührende Pumpenkomponenten müssen daher aus chemisch resistenten Werkstoffen bestehen.
• Abrasivität: Partikelhaltige Suspensionen, zum Beispiel Nährmedien mit Feststoffen oder Pigmentdispersionen für Verpackungsdruck, können Erosion der Pumpenkomponenten verursachen.
• Reinheitsgrad: Impfstoffe, Blutprodukte oder Lebensmittel dürfen nicht mit Schmierstoffen oder Fremdpartikeln kontaminiert werden. Ein öl-, abrieb- und leckagefreier Pumpenbetrieb ist daher unerlässlich.
• Entflammbarkeit oder Explosivität: Ethanol, Propan oder andere Lösungsmittel erfordern explosionsgeschützte Pumpen mit hoher Dichtheit, um Leckagen und das Risiko einer unbeabsichtigten Entzündung zu vermeiden.
• Scherempfindlichkeit: Emulsionen oder Medien, die Zellen oder Organismen enthalten, können durch die mechanischen Kräfte während des Pumpvorgangs beschädigt oder zersetzt werden. Daher ist schonendes Fördern entscheidend.
• Temperatur: Heiße oder kalte Medien verändern ihre Viskosität und können durch Ausdehnen oder Kontraktion Materialspannungen verursachen. Pumpenkomponenten müssen thermisch und chemisch beständig sein.
• Wertvolle Medien: Hochpreisige Wirkstoffe oder Spezialgase wie Argon oder Helium dürfen nicht verloren gehen, sodass die Pumpe absolut dicht sein muss.

Pumpentechnologien im Vergleich

Um anspruchsvolle Medien zu fördern, können verschiedene Pumpentechnologien eingesetzt werden.

• Zahnradpumpen sind ideal für viskose Medien und konstante Volumenströme. Sie arbeiten zuverlässig bei mittleren bis hohen Drücken, sind jedoch empfindlich gegenüber Feststoffpartikeln. Die Zahnräder verursachen starke Scherkräfte und Kavitation, die Medien schädigen können. Neben begrenzten Materialoptionen sind die Pumpen schwer zu reinigen und nur bedingt selbstansaugend.
• Kolbenpumpen sind präzise und extrem druckfähig. Ihr komplexer Aufbau mit beweglichen Dichtungen und Kolben macht sie wartungsintensiv sowie anfällig für Verschleiß und kann die Reinheit des Fördermediums beeinträchtigen. Sie sind weniger geeignet für abrasive oder sterile Anwendungen.
• Peristaltikpumpen eignen sich sehr gut für sterile Anwendungen, da das Medium nur mit dem Schlauch in Kontakt kommt und so das Kontaminationsrisiko minimiert. Sie sind einfach zu reinigen, aber auf niedrige Drücke und kleinere Fördermengen beschränkt. Zudem muss der Schlauch aufgrund der designbedingten Quetschung regelmäßig ausgetauscht werden.
• Membranpumpen fördern aggressive und abrasive Medien sicher, sind absolut dicht, ermöglichen ein präzises und schonendes Fördern und sind unempfindlich gegenüber Gasanteilen. Sie sind daher die ideale Lösung für den Einsatz in anspruchsvollen Anwendungen im niedrigen bis mittleren Druckbereich.

Wie Pumpen funktionieren

Ohne Pumpen geht es in der Prozessindustrie nicht. Aber wie funktionieren diese unverzichtbaren Bauteile? Wir geben Ihnen einen Überblick über die Bauarten und Anwendungsgebiete von Pumpen.

Individuelle Materialkombinationen

Membranpumpen bieten konstruktionsbedingt viele Vorteile. Ihre flexible Membran verhindert den direkten Kontakt des Fördermediums mit den mechanischen Teilen im Pumpeninneren. Lediglich Kopf- und Zwischenplatte, Membran, O-Ringe und Ventile kommen unmittelbar mit dem geförderten Medium in Kontakt. Damit diese Bauteile chemisch und thermisch kompatibel mit der jeweiligen Anwendung sind, setzt der Hersteller KNF auf einen modularen Aufbau seiner Mem­branpumpen. Pumpenköpfe können beispielsweise aus Aluminium, Edelstahl, PVDF oder Nickelbasislegierungen, PPS oder PTFE bestehen. Für die Elastomere der Membranen, O-Ringe und Ventile kann EPDM, FPM/FKM, FFPM oder PTFE eingesetzt werden.

Membranpumpen — unverzichtbar für klimaneutrale Energie

Auf nachhaltige Energie umzustellen, erfordert effiziente, zuverlässige und umweltfreundliche Technologien. Eine oft unterschätzte, aber zentrale Komponente sind Membranpumpen.

Ein guter Materialmix macht Membranpumpen beständig gegenüber korrosiven und abrasiven Medien, sorgt für ein sicheres Fördern gefährlicher oder wertvoller Medien und vermeidet Kontamination. Darüber hinaus stellt der öl- und abriebfreie Betrieb sicher, dass keine unerwünschten Verunreinigungen in das Fördermedium gelangen.

Bei vielen Applikationen ist es essenziell, die Pumpenleistung präzise zu steuern. Der Hersteller setzt hier auf selbst entwickelte bürstenlose Gleichstrommotoren (BLDC), die die Pumpenleistung an die individuelle Anwendung anpassen. Diese Technologie bietet eine hohe Regelgenauigkeit, eine lange Lebensdauer, Energieeffizienz und vielfältige Ansteuermöglichkeiten.

Von Standard bis individuell

Anspruchsvolle Medien sind Alltag in Pharma- und Lebensmittel-Prozessen. Um den spezifischen Anforderungen gerecht zu werden, nutzt der Hersteller ein Baukastenprinzip, das es ermöglicht, die Pumpenkomponenten, die Materialien sowie die mechanischen, elektrischen, pneumatischen und hydraulischen Anschlüsse individuell anzupassen. Das umfasst beispielsweise auch, eine zusätzliche Sicherheitsmembran zu integrieren, die auch im unwahrscheinlichen Fall eines Versagens der Arbeitsmembran einen Medienaustritt verhindert.

Mit diesen Anpassungen können diverse branchen- und länderspezifische Zertifizierungen wie UL oder FDA erreicht werden. Zudem sind verschiedene Explosionsschutz-Zertifizierungen wie Atex verfügbar. Außerdem bietet der Hersteller pulsationsarme Konzepte wie die Smooth-Flow-Technologie. Sie verringert Druckspitzen damit die Medienstruktur erhalten bleibt und das transportierte Medium nicht geschädigt oder zersetzt wird.

Der Hersteller verfügt über verschiedene Pumpenlösungen für die Gas- und Flüssigkeitsförderung, die an spezifische Anforderungen angepasst werden können. Die Experten des Unternehmens unterstützen Kunden sowohl bei der Auswahl der richtigen Pumpe als auch über den gesamten Anpassungsprozess, um die beste Lösung für die jeweilige Anwendung zu finden.