Auswahl der richtigen PD-Pumpe für die Lebensmittel- und Getränkeverarbeitung

May 02, 2023

Es ist kein Geheimnis, dass sich die Lebensmittel- und Getränkeindustrie ständig verändert. Nach Angaben des Wirtschaftsforschungsdienstes des US-Landwirtschaftsministeriums „verfolgen die Einführung neuer US-amerikanischer Lebensmittel- und Getränkeprodukte in Einzelhandelsgeschäften, wie von Mintels Global New Product Database (Mintel GNPD) erfasst, seit Ende der 1990er Jahre einen Aufwärtstrend und übersteigt den Trend von.“ Non-Food-Lebensmittel seit 2010.

Im Jahr 2016 waren Getränke, Snacks, Backwaren, Soßen, Dressings und Gewürze die Lebensmittelkategorien mit dem größten Anteil an der Gesamteinführung neuer Produkte.

In der aktuellen Lebensmittel- und Getränkeherstellung ist die Wahl der richtigen hygienischen Verdrängerpumpe (PD) von entscheidender Bedeutung für die Unterstützung der Betriebseffizienz und Produktkonsistenz bei gleichzeitiger Minimierung von Abfall und Ausfallzeiten. Heutzutage steht den Lebensmittelverarbeitern eine Vielzahl von PD-Pumpentechnologien zur Verfügung. Zusammen können sie ein breites Spektrum an Leistungskapazitäten, Drücken und Viskositäten abdecken. Aber nicht alle PD-Pumpen sind gleich. Und nicht jede Pumpe kann jede Anwendung bewältigen.

PD-Pumpen bewegen ein Produkt, indem sie wiederholt ein festes Volumen des Produkts umschließen und es bei jeder Betätigung verdrängen. Diese Pumpen lassen sich in zwei Kategorien unterteilen: hin- und herbewegend und rotierend. Dieser Artikel konzentriert sich hauptsächlich auf Rotationspumpen, insbesondere auf Drehkolbenpumpen, Umfangskolbenpumpen und Doppelschneckenpumpen.

Das Funktionsprinzip dieser Rotations-PD-Pumpen besteht aus zwei gegenläufig rotierenden Rotoren, die sich im Pumpengehäuse befinden. Während sich die Rotoren im Pumpengehäuse drehen, bewegen sie das Produkt durch die Pumpe, indem sie Volumina öffnen und schließen, die durch den Abstand zwischen den Rotoren gesteuert werden.

Auf der Saugseite entsteht zwischen Rotor und Pumpengehäuse ein sich erweiternder Hohlraum. Dadurch entsteht ein Teilvakuum und das Produkt aus der Versorgungsleitung kann den Hohlraum füllen. Dieses Volumen schließt sich dann sowohl an die Einlass- als auch an die Auslassleitung an, um ein festes Produktvolumen zur gegenüberliegenden Seite der Pumpe zu transportieren, wo es beim Zusammenlaufen der Rotoren abgegeben wird.

Drehkolben- und Umfangskolbenpumpen sind die beiden am häufigsten verwendeten Technologien für PD-Anwendungen im Sanitärbereich. Optisch ähneln sie sich und je nach Hersteller können diese beiden Pumpen sogar aus gemeinsamen Bauteilen wie Wellen und Gehäusen bestehen.

Beide Ausführungen verfügen über zwei Rotoren, die das Produkt ansaugen und vom Ansaugen zum Ausstoß transportieren. Die Spitzen oder Flügel der Rotoren erzeugen eine kontaktnahe Dichtungswirkung innerhalb des Pumpengehäuses. Der Raum zwischen den Spitzen oder Flügeln gibt das verdrängte Produktvolumen an.

Was eine Drehkolbenpumpe von einer Umfangskolbenpumpe unterscheidet, liegt in der Gestaltung der Rotoren und des Gehäuses.

Kolbenpumpe

Die Rotoren von Drehkolbenpumpen stehen in ständiger Nähe zueinander, treiben sich aber niemals gegenseitig an wie bei einer Zahnradpumpe. Der ständige Nahkontakt der Rotoren sorgt für eine Abdichtung, um das Produkt von der Saug- zur Auslassseite der Pumpe zu transportieren.

Insgesamt sind Drehkolbenpumpen ideal für hochviskose Produkte und die kostengünstigste der drei Typen.

Umfangskolbenpumpe

Umfangskolbenpumpenrotoren sorgen für die Abdichtung zwischen Statoren, die aus dem Pumpengehäuse herausragen. Die Rotoren berühren sich auch nicht und greifen nicht ineinander. Die Dichtwirkung besteht nur zwischen Stator und Rotor. Aufgrund der zusätzlichen geometrischen Merkmale sind diese Pumpen tendenziell teurer als Drehkolbenpumpen. Aufgrund dieser Merkmale sind Umfangskolbenpumpen jedoch im Vergleich zu Kolben- und Doppelschneckenpumpen bei geringer Viskositätseffizienz überlegen.

Doppelschneckenpumpen

Doppelschneckenpumpen werden unter PD-Pumpen in Lebensmittel- und Getränkeanwendungen immer häufiger eingesetzt. Die Zwei-Spindel-Konstruktion verschiebt das Produkt in axialer Richtung. Dieser Pumpentyp hat eine geringe Pulsation, was den Pumpenverschleiß reduziert und die schonende Handhabung des Produkts unterstützt.

Eine geringe Pulsation trägt auch dazu bei, dass die Doppelschneckenpumpe mit höheren Umdrehungen pro Minute (U/min) arbeitet. Dies bietet den Vorteil, dass sie auch als CIP-Versorgungspumpe (Clean-in-Place) fungieren kann, wodurch die Verrohrung und Steuerung vereinfacht wird.

Doppelschneckenpumpen sind die teuerste Option dieser drei PD-Pumpentypen.

Wenn die Anwendung das Pumpen eines Produkts erfordert, das eine hohe Viskosität hat, scherempfindlich ist oder mitgerissene Feststoffe enthält, ist eine PD-Pumpe wahrscheinlich die beste Wahl. Während PD-Pumpen höhere Anschaffungskosten verursachen, können die Betriebskosten und Produktvorteile wie die Fähigkeit, weiche Feststoffe beizubehalten, Aromen und Produktpartikel zu schützen, sie zu einer sinnvollen Wahl machen.

Weitere Dinge, die Sie bei der Auswahl einer PD-Pumpe für Lebensmittel- und Getränkeanwendungen berücksichtigen sollten, sind:

Heutzutage sind zahlreiche PD-Pumpentechnologien auf dem Markt verfügbar, die ein breites Spektrum an Durchflussmengen, Drücken und Viskositäten abdecken. Die Auswahl der richtigen PD-Pumpe für die Anwendung trägt maßgeblich zum Erfolgsrezept bei.

Richard Shook ist leitender Maschinenbauingenieur bei der Ampco Pumps Company in Glendale, Wisconsin. Er erhielt seinen Bachelor of Science in Maschinenbau von der Marquette University. Shook verfügt außerdem über die ISO 9001-Zertifizierung als interner Auditor, verfügt über umfassende Kenntnisse in Qualitätskontrolle und -management und ist Mitglied des Lenkungsausschusses von 3A Sanitary Standards, Inc. Weitere Informationen finden Sie unter www.ampcopumps.com.