Kontrolovat výrobní integritu: aseptická procesní membránová čerpadla pro polní zkoušky na homogenizaci náročných emulzí s průtokem až 150 l/h při 400 bar

S testovacím systémem LEWA homogenizér lze otestovat aseptickou funkci homogenizátoru založeného na hygienické hermetické procesní membránové čerpadle a díky stejně hygienickému homogenizačnímu ventilu jej lze flexibilně přizpůsobit požadavkům různých emulzí. (Zdroj: Lewa) / S testovacím systémem LEWA homogenizér lze otestovat aseptickou funkci homogenizátoru založeného na hygienické hermetické procesní membránové čerpadle a díky stejně hygienickému homogenizačnímu ventilu jej lze flexibilně přizpůsobit požadavkům různých emulzí. (Zdroj: LEWA)

Průtok a požadovaný tlak pro homogenizaci procesní kapaliny u dvoustupňového dynamicky řízeného homogenizačního ventilu jsou realizovány pomocí LEWA triplexové procesní membránové čerpadlo. (Zdroj: LEWA) / The flow rate and pressure required to homogenize the process fluid at the two-stage, dynamically controllable homogenization valve are realized by a LEWA triplex process diaphragm pump. (Source: LEWA)

Všechny komponenty zařízení jsou vybírány podle hygienických požadavků a jsou namontovány na společném základním rámu, což činí systém obzvláště vhodným pro pilotní nebo malé dávkové procesy díky jeho kompaktnímu a úspornému designu. (Zdroj: LEWA)

Zařízení může být provozováno jak v okruhu, tak kontinuálně v zákaznickém procesu. Přívod média je zajištěn buď prostřednictvím integrované vyhřívané nádoby, nebo samostatným připojením média. (Zdroj: LEWA) / The system can be operated both in a circuit and continuously in the customer process. Fluid is supplied either via the heatable vessel or a separate media connection. (Source: LEWA)

Systém může být provozován jak v okruhu, tak nepřetržitě v zákaznickém procesu. Přívod média je zajištěn buď prostřednictvím integrované vyhřívané nádoby, nebo samostatným připojením média. (Zdroj: LEWA)

Kojenecká výživa pro novorozence obsahuje speciální směs živin a snaží se částečně nahradit přirozený přísun prostřednictvím mateřského mléka. Průmyslový výrobní proces je velmi složitý kvůli přísným požadavkům na sterilitu, často aseptický, a zahrnuje homogenizaci a čerpání ve sprejové věži. (Zdroj: Adobe Stock)

Emulze, tedy jemně rozptýlené směsi obvykle nemísitelných kapalin, končí mimo jiné v potravinářském průmyslu jako homogenizované mléko na stolech spotřebitelů. Skládá se v podstatě z vody, tuku a bílkovin. Jelikož obsahované tukové kuličky přirozeně v surovém mléce existují málo homogenně, je z technologického hlediska důležité jejich velikost předem zmenšit a dosáhnout rovnoměrného rozložení. Pouze tak může konečný produkt splnit požadavky na kvalitu výrobců i očekávání spotřebitelů. Nicméně vedle známého mléka existují i náročnější emulze v dalších oblastech, jako je kojenecká výživa, farmacie, kosmetika nebo chemie, které vyžadují zvláště vysokou čistotu. LEWA proto vyvinula testovací zařízení LEWA homogenizér. S ním lze otestovat aseptickou pracovní metodu homogenizátoru na základě hygienicky vhodné hermetické procesní membránové pumpy a díky také hygienicky vhodnému homogenizačnímu ventilu flexibilně přizpůsobit požadavkům různých emulzí. Kompaktní zařízení lze integrovat jak do okruhu („stand-alone“), tak do výrobní linky a tím jej lze provozovat kontinuálně v aseptickém režimu. Přívod kapaliny probíhá buď přes integrovanou vyhřívanou nádobu, nebo přes samostatný přívod média. Návštěvníci Anuga FoodTec si mohou na stánku D085 v hale 4.1 sami ověřit kompaktnost flexibilního pilotního zařízení a prodiskutovat možné aplikace.

Ne příliš krémové, ne příliš tekuté: každý zná výzvu s emulzemi. Ať už jde o míchání salátového dresingu nebo stabilní přípravu omáčky Béarnaise z vlastní kuchyně: požadavky průmyslu jdou daleko za tyto kuchyňské přípravy. „Kromě znalostí dispergační techniky se stále více do popředí dostávají požadavky na hygienu a na nepřerušitelnou robustnost při průmyslové výrobě,“ vysvětluje Dr.-Ing. Hans-Joachim Johl, vedoucí produktový manažer Life Sciences/Clean Processes ve společnosti LEWA GmbH. Jednoduše řečeno je pístová membránová pumpa srdcem, které pohání kapalinu pod velkým tlakem skrze úzké otevření. Díky vysokému tření a kolizím kapek jsou tyto rozmělněny a rovnoměrně rozloženy. Použité zařízení kromě vysokotlaké pumpy jako zdroje tlaku zahrnuje také hydraulický spotřebič, tzv. homogenizační ventil. Často je konstruováno ve dvou stupních, aby se zabránilo re-aglomeraci, například tukových kapek.

Pro splnění vysokých požadavků na efektivní dispergační proces jak z hygienických, tak z technologických hledisek vyvinuli experti na čerpadla z Leonbergu nové půjčovací a testovací zařízení. Toto zařízení využívá osvědčenou trojčepnou technologii a díky kompaktní konstrukci a flexibilní regulaci jej lze velmi dobře začlenit do pilotních nebo dokonce výrobních prostředí. To umožňuje například testování produktů s mimořádnými požadavky, jako jsou kapaliny s vysokým obsahem nerozpuštěných abrazivních složek (například vápenec, trikalciumfosfát). I malé množství drahých kapalin lze snadno otestovat v režimu „stand-alone“.

Optimální výsledek díky spolupráci čerpadla a ventilu

Srdcem zařízení je osvědčená LEWA trojčepná vysokotlaká procesní membránová pumpa. Zajišťuje, že procesní kapalina prochází požadovaným objemovým průtokem a tlakem přes integrovaný dvoustupňový homogenizační ventil. Tento je dynamicky řízen a je v testovacím zařízení navržen na tlak maximálně 400 barů a průtok až 150 l/h. Výhodou pumpy LEWA triplex je její konstrukce bez dynamických těsnicích systémů: PTFE-sandwichová membrána – vybavená detektory úniku – zajišťuje hermeticky uzavřený pracovní prostor, takže nedochází k emisím, úniku substrátu nebo čisticích prostředků, ani ke kontaminaci kapaliny. Kromě této pracovní metody, která umožňuje aseptické řízení procesu, jsou všechny komponenty relevantní pro média navrženy v souladu s platnými hygienickými normami, například podle směrnic EHEDG „Hygienic Design of Pumps, Homogenizers and Damping Devices“, a jsou snadno čistitelné inline (CIP, SIP) a také přístupné pro inspekci a údržbu.

„Samotný homogenizační proces těží z úzké spolupráce na míru navržených dopravních agregátů a komponent zařízení,“ vysvětluje Dr. Johl. Nejprve – což je zvlášť důležité u vyšších viskozit – hygienicky vhodná šroubová pístová čerpadla vytvoří předpětí na sací straně vysokotlaké pumpy. Poté dmychadlová vysokotlaká membránová pumpa s řízenou otáčkovou regulací dopraví kapalinu požadovaným objemovým průtokem na přednastavený tlak P2 ve druhém stupni. Ventil zůstává podle zvolené tlakově pneumatiky uzavřen. Jakmile je dosaženo tlaku a průtoku, uzavře se homogenizační ventil prvního stupně tak, že platí i zde přednastavená hodnota. Ventil druhého stupně se již neřídí.„ Poměr mezi tlaky je obvykle P2 < 1/5 P1, ale může být volně zvolen. Homogenizační tlak prvního stupně, který je nyní hlavní, je udržován pneumatickou regulací dispergačního meziprostoru. Tím je homogenizace téměř bez tlakových výkyvů. Výběr typu a provedení homogenizačních ventilů může být při pozdějším škálování pro výrobní zařízení specifikován zákazníkem. Díky dostatečným tlakovým rezervám může být pozdější zařízení přímo napojeno na následný krok sušení rozprašováním, což dále zvyšuje efektivitu a flexibilitu procesu.

Kompaktní konstrukce a flexibilní řízení pro všestranné použití

Všechny komponenty jsou navrženy v souladu s hygienickými normami a jsou namontovány na společném základním rámu s „Wash-down-encasement“ pohonu čerpadla, takže zařízení lze díky kompaktní konstrukci snadno umístit do výrobního prostředí. V závislosti na tom, zda je provozováno v okruhu nebo kontinuálně, je přívod kapaliny realizován buď přes integrovanou vyhřívanou dvouplášťovou nádobu s objemem 60 l, nebo přes samostatný přívod média. Regulace LEWA smart control je integrována do řídicího panelu na stojanu s dávkovacím zařízením, rovněž v „Hygienic-design“ provedení. Připraveny jsou různé režimy a přednastavené provozní sekvence (čištění, homogenizace atd.) pro snadné a flexibilní ovládání. „Bezpečnost zařízení je doplněna různými ochrannými opatřeními: automaticky přívodní bezpečnostní ventil pro čištění, který chrání systém před přetlakem na nízkotlaké straně, integrované tlakové omezení na vysokotlaké straně a různé tlakové a teplotní snímače pro monitorování procesu, stejně jako vizuální a akustické varovné prvky,“ doplňuje Dr. Johl.

Od 19. do 22. března 2024 mají návštěvníci Anuga FoodTec v Kolíně příležitost vidět LEWA homogenizační testovací zařízení v akci. Dr. Hans-Joachim Johl a další experti LEWA se těší na otázky a zajímavé diskuse na stánku D085 v hale 4.1.