Die Doppelschneckenpumpentechnologie löst schwierige Herausforderungen bei der Lebensmittelverarbeitung

Jun 30, 2023

Viskose Produkte wie Schmelzkäse, Erdnussbutter, Fleisch, Schokolade und Schlagsahne können beim Einsatz herkömmlicher Pumpen zu Kavitationsproblemen beim Bediener führen. Niedrige Einlassdrücke, hohe Pumpdrücke und Prozessleitungen, die möglicherweise relativ geringe Produktmengen enthalten, verursachen Probleme, die den Wartungsaufwand erhöhen und die Pumpenzuverlässigkeit verringern.

Die Doppelschneckenpumpentechnologie ist für Anwendungen mit niedrigem Einlassdruck ausgelegt, arbeitet zuverlässig bei hohen Differenzdrücken und verlängert die Laufzeiten. Obwohl diese Einheiten in der Regel eine höhere Anfangsinvestition erfordern, können sie mit höheren Durchflussraten und Geschwindigkeiten betrieben werden, um die benötigte Pumpengröße zu reduzieren.

Wenn ein Prozess einen niedrigen Einlassdruck hat, schneiden Rotoren oder Kolben innerhalb einer Pumpe den Einlass ab. Dies kann den für den Betrieb der Pumpe erforderlichen Eingangsdruck erhöhen. Anstatt jedoch den Einlass zu blockieren, erzeugen die Schrauben einer Doppelschneckenpumpe einen Schneckeneffekt, der die Flüssigkeit tatsächlich in die Pumpkammer fördert. Durch die Verwendung von nicht fressenden Innenmaterialien und Präzisionstechnik können die Pumpen mit außergewöhnlich engen Innentoleranzen konstruiert werden, um eine noch größere Saugleistung und eine höhere Pumpeffizienz zu erzielen. Der reibungslose Betrieb dieser Pumpenart reduziert den Schlupfimpuls bei niedrigem Einlassdruck, niedriger Viskosität und hohen Druckbedingungen weiter.

Doppelschneckenpumpen sind für einen zuverlässigen Betrieb über lange Zeiträume bei minimalem Wartungsaufwand ausgelegt. Sie können in einem breiten Spektrum an Betriebsgeschwindigkeiten und -drücken eingesetzt werden, was sie zu einer flexiblen Wahl für unterschiedliche Prozessanforderungen macht. Eine einzelne Pumpe kann sowohl am erforderlichen Betriebspunkt für einen viskosen Prozessfluss als auch mit höheren Geschwindigkeiten (typischerweise bis zu 4.000 Umdrehungen pro Minute [U/min]) betrieben werden, um CIP-Flüssigkeiten (Clean-in-Place) mit der erforderlichen Geschwindigkeit und dem erforderlichen Volumen zu fördern für eine effektive Reinigung. Dies kann den Entwurf einer Prozesslinie mit weniger Pumpen, Ventilen und zugehörigen Prozesssteuerungen vereinfachen.

Einige Modelle bieten bidirektionalen Durchfluss ohne Modifikationen wie Lagerumkehr oder Umdrehen der Pumpe. Dies trägt dazu bei, die Betriebseffizienz in Hygieneanwendungen zu steigern, bei denen die Pumpe während der Reinigungszyklen in die entgegengesetzte Richtung laufen muss, und kann die Gesamtzahl der für die Installation erforderlichen Komponenten weiter reduzieren. Das Funktionsprinzip der Doppelschnecke eliminiert zudem Druckschwankungen und reduziert so den Betriebsgeräuschpegel.

Doppelschneckenpumpen sind ideal für anspruchsvolle, hygienische Anwendungen. Sie verfügen über hochfeste Lager, die axiale Belastungen aufrechterhalten, und Hochleistungswellen für ein erhöhtes Drehmoment. Im Produktbereich werden keine Lager verwendet und der frontseitige Zugang zu den produktseitigen Dichtungen vereinfacht routinemäßige Wartungsaufgaben.

Fleischverarbeitung: Ein Fleischverarbeiter wollte seinen Prozess von Förderbändern auf das Pumpen durch eine Extrusionsvorrichtung umstellen. Die Herausforderung wurde dadurch verschärft, dass sich das hochviskose Fleisch in einem fast gefrorenen Zustand befand. Mit der External Circumferential Piston (ECP)-Technologie konnte weder Fleisch in die Pumpe gesaugt werden, noch konnte der erforderliche Druck zum Bewegen des Produkts durch die Rohrleitung erreicht werden. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Doppelschneckenpumpe direkt am Auslass einer Schneckeneinheit angebracht. Dies führte zu einem ausreichenden Durchfluss bei niedrigem Einlassdruck und dem erforderlichen Differenzdruck, um eine gleichmäßige, gleichmäßige Durchflussrate des Fleisches zu erreichen. Die Pumpe kavitierte auch nicht und musste nicht erneut angesaugt werden, wenn im Prozess kein Fleisch mehr vorhanden war, um die Schnecke zu füllen.

Aufgeschlagene Toppings ohne Milchprodukte: Ein globaler Verarbeiter wollte seine Produktion rationalisieren. Die separaten Produkt- und CIP-Pumpen wurden durch eine einzelne Doppelschneckenpumpe ersetzt. Der Betriebsbereich der Pumpe sorgte für einen ausreichenden Durchfluss bei niedrigem Einlassdruck und dem notwendigen hohen Differenzdruck, um die aufgeschlagenen Toppings zu verarbeiten, und ermöglichte gleichzeitig einen schnelleren CIP-Pumpbetrieb.

Schmelzkäse: In einer bestimmten Schmelzkäsefabrik in den USA werden große Mengen Schmelzkäse aus einem Verdampfungs-Flash-Cooker-Behälter, der unter Vakuum arbeitet, um den Käse zu kochen und zu trocknen, einer Pumpe zugeführt. Der Behälter hat einen niedrigen Eingangsdruck und zeitweise ist auch der Füllstand des Produkts im Behälter niedrig. Schmelzkäse wird mit etwa 350 Pfund pro Quadratzoll (psi) gepumpt. Die anspruchsvollen Bedingungen dieser Anwendung führten dazu, dass der Verarbeiter Probleme mit Kavitation und Schäden an vorhandenen Pumpen hatte.

Durch den Technologiewechsel erfuhr der Prozessor eine höhere Zuverlässigkeit. Das Design sorgt dafür, dass der Druck auf die Welle eher axial als radial ausgeübt wird, wodurch sie weniger anfällig für Brüche ist. Die engen internen Toleranzen der Pumpe reduzierten außerdem Kavitationsprobleme, senkten den Wartungsaufwand erheblich und verlängerten die Pumpenlaufzeiten.

Doppelschneckenpumpen verfügen über einen großen Betriebsbereich und ermöglichen den Einsatz kleinerer Einheiten. Ihre Fähigkeit, an verschiedenen Betriebspunkten zu arbeiten, bedeutet auch, dass sie eine flexible Lösung bieten, die Änderungen in den Durchflussmengen oder Prozessflüssigkeiten bewältigen kann. Modelle, die eine bidirektionale Funktion ohne Modifikation bieten, erhöhen die betriebliche Effizienz der Reinigungszyklen zusätzlich.

Jeff Sporer ist der technische Vertriebsleiter für Amerika und unterstützt Prozesskomponenten für SPX Flow in den Lebensmittel- und Getränkemärkten. Er verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der Sanitärbranche.