Mit kaltem Dampf effektiv heizen

Prozesse unter 100 °C mit Vakuumdampf regeln

1-Prinzip-Vacuumizer

Prinzip des Vakuum-Dampfsystems zur Beheizung von Prozessen im Temperaturbereich von 50 bis 100 °C.

Forderung nach positiver Druckdifferenz ist Herausforderung für Heißwassersysteme

Trotz dieser Vorteile verwenden Prozesse unter 100 °C oder mit empfindlichen Produkten zumeist Heißwassersysteme, besonders in der Lebensmittel und Pharma-industrie. Der Grund ist die Reduktion der Temperatur an der Wärmeübertragungsfläche, um Auswirkung auf das Produkt zu vermeiden. Heißwassersysteme sind ausgereift und einfach zu handhaben, sind jedoch limitiert, wenn eine sehr hohe Regelgenauigkeit, Temperaturkonstanz über die gesamte Heizfläche oder schnelle Aufheizzeiten verlangt werden.

Durch unterschiedliche Temperaturen im Vor- und Rücklauf ist eine isotherme Beheizung über die gesamte Heizfläche ausgeschlossen. Dies kann teilweise durch eine hohe Wasserumlaufmenge kompensiert werden, was jedoch einen großen Platzbedarf für solche Anlagen sowie einen hohen Energiebedarf bedingt.

Auf Änderungen von Sollwert oder Durchsatz reagiert ein Heißwassersystem ebenfalls relativ träge, so dass Genauigkeiten von ±3 K schwerlich zu übertreffen sind. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Sicherheit und Hygiene von Lebensmitteln. Diese ist in vielen europäischen Regelwerken thematisiert, wie etwa Art. 14 der Basisverordnung (EG) Nr. 178/2002. Die European
Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) nimmt darauf Bezug und verlangt, dass Design und Konstruktion von Ausrüstungsgegenständen und Anlagen sicherstellen müssen, dass Lebensmittel sicher und zum Verzehr geeignet sind.

Als Standard legt die DIN EN 1672-2 Nahrungsmittelmaschinen Sicherheits- und Hygieneanforderungen fest.

Diese Norm fordert u.a., dass Lebensmittel nicht mit Hilfs- und Betriebsstoffen wie Schmiermitteln kontaminiert werden dürfen. Aus diesem Grund verfolgen viele Anlagen und Hersteller das Konzept des „Positive Pressure“. Dies stellt sicher, dass das Produkt einen höheren Druck hat als Hilfsstoffe wie die Heizmedien Dampf oder Wasser. Durch diese positive Druckdifferenz dringt bei Leckagen etwa in Pasteuren, Behältern und Wärmeübertragern Produkt ins Heizmedium ein, und nicht umgekehrt!

Heißwassersysteme mit großen Umwälzmengen haben üblicherweise auch einen hohen Pumpdruck. Dies erfordert in einer Anlage mit Positive Pressure eine entsprechend aufwendige Sensorik, die zu jeder Zeit eine positive Druckdifferenz sicherstellt. Zudem steigen die Kosten der Spezialpumpen für die Produktumwälzung, als Beispiel bei Produkten mit gewissen Feststoffanteilen wie etwa Smoothies.

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Über den Autor

Dr. Thomas Straeten, TLV Euro Engineering
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