Verificación de integridad cercana a la producción: Bomba de proceso aséptica de membrana para ensayos de campo para la homogeneización de emulsiones exigentes con hasta 150 l/h a 400 bar

Con el sistema de prueba del homogeneizador LEWA, se puede probar la función aséptica de un homogeneizador basado en una bomba de membrana de proceso hermética y higiénica, y ajustarlo de manera flexible a los requisitos de diferentes emulsiones gracias a una válvula de homogeneización igualmente higiénica. (Fuente: LEWA)

El caudal y la presión necesarios para homogeneizar el fluido del proceso en la válvula de homogeneización de dos etapas y control dinámico se realizan mediante una bomba de diafragma de proceso LEWA triplex. (Fuente: LEWA)

Todos los componentes del sistema están seleccionados de acuerdo con los requisitos de higiene y montados en un marco base común, lo que hace que el sistema sea especialmente adecuado para procesos piloto o de pequeños lotes gracias a su diseño compacto y que ahorra espacio. (Fuente: LEWA)

El sistema puede operarse tanto en un circuito como de forma continua en el proceso del cliente. El suministro de fluido se realiza ya sea a través del recipiente calefactable integrado o mediante una conexión de medios separada. (Fuente: LEWA)

El sistema puede operarse tanto en un circuito como de forma continua en el proceso del cliente. El suministro de fluido se realiza ya sea a través del recipiente calefactable integrado o mediante una conexión de medios separada. (Fuente: LEWA)

La leche de fórmula para recién nacidos contiene una mezcla especial de nutrientes y busca reemplazar parcialmente el suministro natural a través de la leche materna. El proceso de fabricación industrial es muy complejo debido a los estrictos requisitos en cuanto a esterilidad, siendo a menudo aséptico, e incluye la homogenización y la bomba de torre de pulverización. (Fuente: Adobe Stock)

Emulsiones, mezclas finamente distribuidas de líquidos que normalmente no son miscibles, se utilizan entre otras cosas en el sector alimentario como leche homogenizada en las mesas de los consumidores. Está compuesta principalmente por agua, grasa y proteínas. Dado que las gotas de grasa contenidas en la leche cruda están naturalmente poco homogenizadas, por motivos de proceso es importante reducir su tamaño previamente y lograr una distribución uniforme. Solo así el producto final puede cumplir con las exigencias de calidad de los fabricantes y las expectativas de los consumidores. Sin embargo, además de la leche conocida, existen emulsiones cada vez más exigentes en otros ámbitos como la alimentación infantil, la farmacia, la cosmética o la química fina, que requieren una pureza especialmente alta, por lo que LEWA ha desarrollado la planta de prueba LEWA homogenizer. Con ella se puede probar el método de trabajo aséptico de un homogenizador basado en una bomba de proceso hermética y sanitaria, y gracias a una válvula de homogenización también sanitaria, ajustarla de manera flexible a los requisitos de diferentes emulsiones. La planta compacta puede integrarse tanto en un circuito (\"stand-alone\") como en la línea de proceso, permitiendo así un funcionamiento continuo y aséptico. La alimentación del fluido se realiza ya sea a través de un recipiente calefactado integrado o mediante una conexión de medios separada. Los visitantes de la Anuga FoodTec podrán comprobar por sí mismos la versatilidad de una planta piloto flexible y discutir posibles aplicaciones en el stand D085 en la sala 4.1.

No demasiado cremosa, no demasiado líquida: todos conocen el reto que representan las emulsiones. Ya sea para preparar una vinagreta o para elaborar de forma estable una salsa Béarnaise en casa: las exigencias de la industria van mucho más allá de estas preparaciones caseras. "Además del conocimiento en tecnología de dispersión, cada vez toman mayor protagonismo los requisitos de higiene y la robustez en la producción industrial sin interrupciones. Y aquí entran en juego las ventajas de las bombas herméticas de homogenización o de torres de pulverización, para mantener, por ejemplo, una calidad de producto estable y pura tras un tratamiento térmico", explica el Dr.-Ing. Hans-Joachim Johl, gerente de producto principal en Ciencias de la Vida/Procesos Limpios en LEWA GmbH. En términos sencillos, la bomba de membrana de pistón es el corazón del sistema, ya que impulsa los fluidos a alta presión a través de una abertura estrecha. Debido a la alta cizalladura y a las colisiones que se producen entre las gotas, estas se fragmentan y distribuyen de manera homogénea. Las plantas utilizadas para ello constan, además de una bomba de alta presión como generador de presión, de un elemento hidráulico, la llamada válvula de homogenización. Esta suele tener una estructura en dos etapas para evitar la re-aglomeración, por ejemplo, de gotas de grasa.

Para cumplir con los altos requisitos de un proceso de dispersión eficiente tanto desde el punto de vista higiénico como técnico, los expertos en bombas de Leonberg han desarrollado una nueva planta de prueba y alquiler. Esta se basa en la tecnología de bomba triplex comprobada y, gracias a su construcción compacta y control flexible, puede integrarse muy bien en entornos piloto o incluso de producción. De este modo, se pueden probar productos con requisitos extraordinarios, como fluidos con componentes abrasivos no disueltos en altas concentraciones (por ejemplo, carbonato de calcio, fosfato tricálcico). Incluso pequeñas cantidades de fluidos caros pueden ser probadas sin problemas en modo "stand-alone".

Resultado óptimo mediante la interacción entre bomba y válvula

El corazón del sistema es la probada bomba de membrana de proceso de alta presión LEWA triplex. Asegura que el fluido del proceso fluya con el volumen y presión requeridos a través de la válvula de homogenización de dos etapas integrada. Esta se regula de forma dinámica y está diseñada para una presión máxima de 400 bar y un caudal de hasta 150 l/h en la planta de prueba. La bomba de membrana de pistón LEWA triplex también ofrece una ventaja decisiva para la homogenización: debido a su construcción, la bomba de membrana no requiere sistemas de sellado dinámico. La membrana de sandwich de PTFE, además equipada con detectores de fugas, garantiza un espacio de trabajo hermético, de modo que no puede producirse una emisión ni la salida de substratos o medios de limpieza, ni la contaminación del fluido. Complementando esta forma de trabajo, que permite una conducción del proceso en condiciones asépticas, todos los componentes relevantes para los medios están diseñados de acuerdo con las normativas higiénicas vigentes, como las directrices EHEDG "Diseño higiénico de bombas, homogenizadores y dispositivos de amortiguación", y son fáciles de limpiar en línea (CIP, SIP), así como accesibles para inspección y mantenimiento.

"El proceso de homogenización en sí se beneficia de la estrecha interacción entre los componentes de transporte y las instalaciones diseñadas a medida", explica el Dr. Johl. Primero, una bomba de espiral de tornillo sanitaria, especialmente importante a viscosidades elevadas, genera una presión de entrada o prepresión en el lado de succión de la bomba de alta presión. Luego, la bomba de membrana de alta presión controlada por velocidad impulsa el fluido con el volumen requerido a una presión P2 preseleccionada en la segunda etapa. La válvula permanece cerrada neumáticamente según la presión seleccionada. Cuando se alcanza la presión y el caudal, la válvula de homogenización de la primera etapa se cierra hasta que también allí se cumple el valor preestablecido. La válvula de la segunda etapa ya no se regula. "La relación entre las presiones suele ser P2 < 1/5 de P1, pero puede elegirse libremente. La presión de homogenización de la primera etapa, que ahora es la principal, se mantiene mediante una regulación neumática de la separación dispersora. De este modo, la homogenización permanece prácticamente libre de fluctuaciones de presión. La elección del tipo y diseño de las válvulas de homogenización puede especificarse posteriormente por el cliente para instalaciones de producción a mayor escala. Gracias a las reservas de presión disponibles, una planta posterior también puede suministrar directamente un paso de secado por pulverización, aumentando aún más la eficiencia y flexibilidad del proceso."

Construcción compacta y control flexible para usos versátiles

Todos los componentes están diseñados higiénicamente y montados en un bastidor común con una "caja de lavado" para el accionamiento de la bomba, de modo que la planta puede instalarse de forma eficiente en entornos de producción gracias a su construcción compacta. Dependiendo de si se opera en modo circuito o de forma continua, la alimentación del fluido se realiza ya sea a través del recipiente doble con calefacción integrado, con capacidad de 60 litros, o mediante una conexión de medios separada. Además, el control LEWA smart control, instalado en un armario de control en el soporte de dosificación, también en versión "Hygienic-design", ofrece diferentes modos y secuencias de operación preconfiguradas (limpieza, homogenización, etc.) para un manejo sencillo y flexible. "La seguridad del sistema se completa con varias medidas de protección: una válvula de seguridad que se abre automáticamente para la limpieza, diseñada para proteger el sistema contra sobrepresión en el lado de baja presión, una válvula de límite de presión integrada en la bomba en el lado de alta presión, y varios transmisores de presión y temperatura para la monitorización del proceso, además de elementos de advertencia visual y acústica", añade el Dr. Johl.

Del 19 al 22 de marzo de 2024, los visitantes de la Anuga FoodTec en Colonia tendrán la oportunidad de experimentar en acción la planta de prueba LEWA homogenizer. El Dr. Hans-Joachim Johl y otros expertos de LEWA estarán encantados de atender preguntas y mantener interesantes conversaciones en el stand D085 en la sala 4.1.