Verifica dell'integrità prossima alla produzione: Pompa a membrana per processo asettico per prove sul campo di omogeneizzazione di emulsioni complesse con fino a 150 l/h a 400 bar

Con il sistema di prova LEWA homogenizer, è possibile testare la funzione asettica di un omogeneizzatore basato su una pompa a membrana di processo ermetica e igienica e, grazie a una valvola di omogeneizzazione altrettanto igienica, adattarlo in modo flessibile alle esigenze di diverse emulsioni. (Fonte: Lewa)

Portata e pressione necessarie per omogeneizzare il fluido di processo alla valvola di omogeneizzazione dinamicamente regolabile a due stadi sono realizzate da una pompa a membrana di processo LEWA triplex. (Fonte: LEWA)

Tutte le componenti dell'impianto sono selezionate in conformità ai requisiti igienici e montate su un telaio di base comune, rendendo l'impianto particolarmente adatto per processi pilota o di piccole batch grazie alla sua struttura compatta e salvaspazio. (Fonte: LEWA)

Il sistema può essere operato sia in circolo che in modo continuo nel processo del cliente. L'alimentazione del fluido avviene tramite il recipiente riscaldabile integrato o tramite un collegamento ai media separato. (Fonte: LEWA)

Il sistema può essere operato sia in circuito che in modo continuo nel processo del cliente. L'alimentazione del fluido avviene tramite il contenitore riscaldabile integrato o tramite un collegamento separato per i media. (Fonte: LEWA)

Alimentazione per neonati contiene una miscela speciale di nutrienti e cerca di sostituire parzialmente l'apporto naturale tramite il latte materno. Il processo di produzione industriale è molto complesso a causa delle rigorose esigenze riguardo alla sterilità, spesso asettico, e include l'omogeneizzazione e la pompa a torre di spruzzo. (Fonte: Adobe Stock)

Emulsioni, ovvero miscele finemente disperse di liquidi normalmente non miscibili, arrivano tra l'altro nel settore alimentare come latte omogeneizzato sulle tavole dei consumatori. È costituita essenzialmente da acqua, grassi e proteine. Poiché le goccioline di grasso contenute nel latte crudo sono naturalmente poco omogenee, per motivi di processo è importante ridurne le dimensioni in anticipo e ottenere una distribuzione uniforme. Solo così il prodotto finale può soddisfare gli standard di qualità dei produttori e le aspettative dei consumatori. Tuttavia, oltre al noto latte, esistono emulsioni sempre più complesse in altri settori come l'alimentazione per bambini, farmacia, cosmetica o chimica fine, che richiedono in particolare la massima purezza, motivo per cui LEWA ha sviluppato il sistema di prova LEWA homogenizer. Con esso si può testare il funzionamento asettico di un omogeneizzatore basato su una pompa a membrana di processo igienica e, grazie a una valvola di omogeneizzazione anch'essa igienica, adattarlo in modo flessibile alle esigenze di diverse emulsioni. L'impianto compatto può essere integrato sia in circuito (“stand-alone”) sia nella linea di processo, consentendo un funzionamento continuo e rigorosamente asettico. L'alimentazione del fluido avviene tramite un serbatoio riscaldabile integrato o tramite un collegamento separato ai media. I visitatori di Anuga FoodTec possono verificare di persona la compattezza di un impianto pilota flessibile e le possibilità di impiego presso lo stand D085 nella Hall 4.1, e discutere di eventuali applicazioni.

Non troppo cremoso, non troppo liquido: tutti conoscono la sfida delle emulsioni. Che si tratti di mescolare un condimento per insalata o di preparare in modo stabile una salsa Béarnaise nella propria cucina, le esigenze dell'industria vanno ben oltre questa preparazione casalinga. „Oltre alla conoscenza della tecnologia di dispersione, stanno emergendo sempre più richieste di igiene e di robustezza senza interruzioni nella produzione industriale. Ed è qui che entrano in gioco i vantaggi delle pompe a tenuta ermetica o delle pompe a torre di spruzzo, per mantenere, ad esempio dopo un trattamento termico, una qualità del prodotto stabile e pura”, spiega il Dott.-Ing. Hans-Joachim Johl, Lead Product Manager Life Sciences/Clean Processes presso LEWA GmbH. In parole semplici, la pompa a membrana a pistone è il cuore del sistema, in grado di pompare fluidi ad alta pressione attraverso un'apertura stretta. A causa dell'elevato taglio e delle collisioni tra le goccioline, queste vengono frantumate e distribuite uniformemente. Gli impianti utilizzati per questo scopo comprendono, oltre a una pompa ad alta pressione come generatore di pressione, anche un elemento idraulico chiamato valvola di omogeneizzazione. Questa è spesso a due stadi, per evitare re-agglomerazioni, ad esempio di goccioline di grasso.

Per soddisfare le elevate esigenze di un processo di dispersione efficiente, sia sotto il profilo igienico che di processo, gli esperti di pompe di Leonberg hanno sviluppato un nuovo impianto di prova e noleggio. Basato sulla comprovata tecnologia di pompe triplex, grazie alla sua costruzione compatta e al controllo flessibile, si integra molto bene in ambienti pilota o addirittura di produzione. In questo modo, è possibile testare prodotti con requisiti eccezionali, come fluidi con componenti abrasivi non solubilizzati (ad esempio carbonato di calcio, fosfato tricalcico). Anche piccole quantità di fluidi costosi possono essere testate senza problemi in modalità “stand-alone”.

Risultato ottimale grazie alla sinergia tra pompa e valvola

Il cuore dell'impianto è la comprovata pompa a membrana ad alta pressione LEWA triplex. Essa garantisce che il fluido di processo fluisca con portata e pressione richieste attraverso la valvola di omogeneizzazione a due stadi integrata. Questa viene regolata dinamicamente ed è progettata per una pressione massima di 400 bar e una portata fino a 150 l/h. La pompa a membrana a pistone LEWA triplex offre anche un vantaggio decisivo per l'omogeneizzazione: grazie alla sua costruzione, la pompa non utilizza sistemi di tenuta dinamici. La membrana sandwich in PTFE, dotata di rilevatori di perdita, assicura un ambiente di lavoro ermetico, evitando emissioni, perdite di substrato o di media di pulizia, e il rischio di contaminazione del fluido. In aggiunta a questa modalità di funzionamento, che consente una conduzione asettica del processo, tutte le componenti rilevanti per i media sono progettate secondo le normative di igiene vigenti, ad esempio le linee guida EHEDG „Design igienico di pompe, omogeneizzatori e dispositivi di smorzamento”, e sono facilmente pulibili in linea (CIP, SIP) e accessibili per ispezioni e manutenzione.

„Il vero processo di omogeneizzazione beneficia di una stretta collaborazione tra unità di alimentazione e componenti di impianto progettati su misura”, spiega il Dr. Johl. Per prima cosa, una pompa a vite di concezione igienica, particolarmente importante a viscosità più elevate, genera un flusso di alimentazione o una pressione preliminare sulla linea di aspirazione della pompa ad alta pressione. Successivamente, la pompa a membrana ad alta pressione regolabile in velocità spinge il fluido con la portata richiesta a una pressione predefinita P2 della seconda fase. La valvola rimane chiusa pneumaticamente in modo corrispondente alla pressione impostata. Quando la pressione e la portata sono raggiunte, la valvola di omogeneizzazione della prima fase si chiude fino a raggiungere il valore impostato. La valvola della seconda fase non viene più regolata.” Il rapporto tra le pressioni è di solito P2 < 1/5 di P1, ma può essere scelto liberamente. La pressione di omogeneizzazione della prima fase, ora dominante, viene mantenuta tramite una regolazione pneumatica della valvola di dispersione. In questo modo, l'omogeneizzazione rimane quasi priva di variazioni di pressione. La scelta del tipo e della configurazione delle valvole di omogeneizzazione può essere specificata dal cliente in fase di scalabilità per impianti di produzione successivi. Grazie a riserve di pressione sufficienti, un impianto successivo può anche alimentare direttamente un ciclo di essiccazione a spruzzo, aumentando ulteriormente l'efficienza e la flessibilità del processo.

Costruzione compatta e controllo flessibile per molteplici usi

Tutte le componenti sono progettate secondo i principi igienici e montate su una struttura di base comune con „contenitore di lavaggio” per il motore della pompa, consentendo di installare l'impianto in modo compatto nell'ambiente di produzione. A seconda che venga utilizzato in circuito o in modo continuo, l'alimentazione del fluido avviene tramite il serbatoio a doppia parete riscaldabile integrato da 60 l o tramite un collegamento separato ai media. Inoltre, il controllo LEWA smart control, installato in un quadro di comando montato sulla struttura di dosaggio, è integrato in una versione „Hygienic-design”. Qui sono preinstallate diverse modalità e sequenze operative (pulizia, omogeneizzazione, ecc.) per un funzionamento semplice e flessibile. „La sicurezza dell'impianto è completata da varie misure di protezione: una valvola di sicurezza automatica per la pulizia, che protegge il sistema da sovrappressioni sul lato a bassa pressione, una valvola di limitazione della pressione integrata nella pompa sul lato ad alta pressione e diversi trasmettitori di pressione e temperatura per il monitoraggio del processo, oltre a elementi di allarme visivi e acustici”, aggiunge il Dr. Johl.

Dal 19 al 22 marzo 2024, i visitatori di Anuga FoodTec a Colonia avranno l'opportunità di vedere in azione il sistema di prova LEWA homogenizer. Il Dr. Hans-Joachim Johl e altri esperti LEWA saranno lieti di rispondere alle domande e di scambiare idee presso lo stand D085 nella Hall 4.1.