Sprawdzanie integralności produkcyjnej: Aseptyczna pompa membranowa do procesów testowych w terenie do homogenizacji wymagających emulsji o wydajności do 150 l/h przy 400 barach

Z systemem testowym homogenizatora LEWA można przetestować funkcję aseptyczną homogenizatora opartego na higienicznej hermetycznej pompie membranowej do procesów, a dzięki równie higienicznemu zaworowi homogenizacyjnemu można go elastycznie dostosować do wymagań różnych emulsji. (Źródło: Lewa) / Z systemem testowym homogenizatora LEWA można przetestować funkcję aseptyczną homogenizatora oparty na higienicznej hermetycznej pompie membranowej do procesów i dzięki równie higienicznemu zaworowi homogenizacyjnemu można go elastycznie dostosować do wymagań różnych emulsji. (Źródło: LEWA)

Przepływ i ciśnienie potrzebne do homogenizacji medium procesu w dwustopniowym, dynamicznie regulowanym zaworze homogenizacyjnym są realizowane za pomocą trójpłytowej pompy membranowej procesu LEWA. (Źródło: 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)

Wszystkie elementy systemu są dobrane zgodnie z wymaganiami higienicznymi i zamontowane na wspólnej ramie bazowej, co sprawia, że system jest szczególnie odpowiedni do procesów pilotażowych lub małych partii dzięki swojej kompaktowej i oszczędzającej miejsce konstrukcji. (Źródło: LEWA)

System może być obsługiwany zarówno w obiegu, jak i w sposób ciągły w procesie klienta. Podawanie płynu odbywa się albo przez zintegrowany podgrzewany zbiornik, albo przez oddzielne połączenie mediów. (Źródło: LEWA)

System może być obsługiwany zarówno w obiegu, jak i w sposób ciągły w procesie klienta. Podawanie płynu odbywa się albo przez zintegrowany podgrzewany zbiornik, albo przez oddzielne przyłącze mediów. (Źródło: LEWA)

Mleko dla niemowląt zawiera specjalną mieszankę składników odżywczych i próbuje częściowo zastąpić naturalne zaopatrzenie poprzez mleko matki. Proces produkcji przemysłowej jest bardzo skomplikowany ze względu na rygorystyczne wymagania dotyczące sterylności, często aseptyczne, i obejmuje homogenizację oraz pompę wieżową rozpylającą. (Źródło: Adobe Stock)

Emulsje, czyli drobno rozproszone mieszaniny zazwyczaj nierozpuszczalnych cieczy, trafiają między innymi w branży spożywczej jako homogenizowane mleko na stoły konsumentów. Składa się ono w zasadzie z wody, tłuszczu i białka. Ponieważ zawarte w nim krople tłuszczu naturalnie występują w mleku surowym w niewielkiej, nierównomiernej homogenizacji, z powodów technologicznych ważne jest, aby uprzednio zmniejszyć ich rozmiar i uzyskać równomierne rozprowadzenie. Tylko w ten sposób końcowy produkt może spełniać wymagania jakościowe producentów i oczekiwania konsumentów. Jednak oprócz znanego mleka, coraz częściej pojawiają się wymagające emulsje w innych dziedzinach, takich jak żywność dla niemowląt, farmacja, kosmetyki czy chemia specjalistyczna, które szczególnie stawiają najwyższe wymagania dotyczące czystości. Firma LEWA opracowała w tym celu testową instalację LEWA homogenizer. Umożliwia ona sprawdzenie aseptycznej pracy homogenizatora na bazie higienicznej hermetycznej pompy membranowej procesowej i dzięki higienicznemu zaworowi homogenizującemu elastycznie dostosować się do wymagań różnych emulsji. Kompaktowa instalacja może być zarówno włączona w obieg (tzw. „stand-alone”), jak i zintegrowana z linią produkcyjną, umożliwiając ciągłą pracę w warunkach aseptycznych. Dostarczanie płynu odbywa się albo przez zintegrowany podgrzewany zbiornik, albo przez oddzielne podłączenie mediów. Odwiedzający targi Anuga FoodTec mogą osobiście przekonać się o kompaktowości elastycznej instalacji pilotażowej i jej możliwości zastosowania na stoisku D085 w hali 4.1 oraz omówić potencjalne zastosowania.

Nie za kremowe, nie za płynne: każdy zna wyzwanie związane z emulsjami. Niezależnie od tego, czy chodzi o wymieszanie sosu sałatkowego, czy o stabilne przygotowanie sosu Béarnaise w własnej kuchni, wymagania przemysłu wykraczają daleko poza te kuchenne. „Oprócz wiedzy na temat technik dyspersji, coraz bardziej na pierwszy plan wysuwają się wymogi dotyczące higieny oraz niezawodności w produkcji przemysłowej. I tutaj zyskują na znaczeniu zalety hermetycznych pomp homogenizujących lub pomp z wieżami sprężającymi, które po obróbce cieplnej, na przykład, pozwalają utrzymać stabilną i czystą jakość produktu,” wyjaśnia dr inż. Hans-Joachim Johl, kierownik produktu ds. nauk o życiu i czystych procesów w LEWA GmbH. W prostych słowach, pompa membranowa tłokowa jest sercem systemu, które tłoczy płyny pod dużym ciśnieniem przez wąskie otwory. Ze względu na wysokie tarcie i zderzenia kropelek, są one rozdrabniane i równomiernie rozprowadzane. Urządzenia używane do tego celu składają się oprócz wysokociśnieniowej pompy jako źródła ciśnienia, również z hydraulicznego elementu zwanego zaworem homogenizującym. Często jest on dwustopniowy, aby zapobiec re-aglomeracji, na przykład, kropelek tłuszczu.

Aby sprostać wysokim wymaganiom dotyczącym skutecznego procesu dyspersji zarówno z punktu widzenia higieny, jak i technologii, eksperci od pomp z Leonbergi opracowali nową instalację do wynajmu i testowania. Opiera się ona na sprawdzonej technologii pomp triplex i dzięki kompaktowej budowie oraz elastycznemu sterowaniu doskonale nadaje się do zastosowania w pilotażowych lub nawet produkcyjnych środowiskach. Pozwala to na testowanie produktów o wyjątkowych wymaganiach, takich jak płyny zawierające wysokie, nierozpuszczalne składniki ścierne (np. węglan wapnia, trójwapniowy fosforan). Nawet niewielkie ilości drogiego płynu mogą być testowane w trybie „stand-alone” bez problemu.

Optymalny wynik dzięki współpracy pompy i zaworu

Serce instalacji stanowi sprawdzona pompa membranowa wysokociśnieniowa LEWA triplex. Zapewnia ona, że procesowy płyn przepływa z wymaganym przepływem i ciśnieniem przez zintegrowany dwustopniowy zawór homogenizujący. Jest on regulowany dynamicznie i w testowej instalacji jest zaprojektowany na maksymalny ciśnienie 400 barów i przepływ do 150 l/h. Pompa membranowa LEWA triplex ma jeszcze jedną kluczową zaletę dla homogenizacji: ze względu na konstrukcję, pompa ta nie wymaga dynamicznych systemów uszczelniających. Membrana PTFE – dodatkowo wyposażona w detektory wycieków – zapewnia hermetycznie zamkniętą przestrzeń roboczą, co wyklucza emisję, wycieki substratów lub środków czyszczących, a także zanieczyszczenie płynu. Uzupełniając tę pracę, umożliwiającą prowadzenie procesu w warunkach aseptycznych, wszystkie komponenty mające kontakt z mediami są zgodne z obowiązującymi normami higienicznymi, np. wytycznymi EHEDG „Higieniczny projekt pomp, homogenizatorów i urządzeń tłumiących” i są łatwo czyściwe w linii (CIP, SIP) – a także dostępne do inspekcji i konserwacji.

„Sam proces homogenizacji korzysta z bliskiej współpracy między dostosowywanymi do potrzeb klienta agregatami napędowymi a komponentami instalacji,” wyjaśnia dr Johl. Najpierw, co jest szczególnie ważne przy wyższych viskozytach, higieniczna pompa śrubowa zapewnia odpowiedni dopływ i nadciśnienie na ssaniu wysokociśnieniowej pompy. Następnie, regulowana prędkością pompa membranowa tłoczy płyn z wymaganym przepływem do wybranego ciśnienia P2 w drugiej stopni. Zawór pozostaje w tym czasie pneumatycznie zamknięty, zgodnie z wybranym ciśnieniem. Gdy ciśnienie i przepływ zostaną osiągnięte, zawór homogenizujący pierwszego stopnia zamyka się tak, aby obowiązywała tam wartość zadana. Zawór drugiego stopnia nie jest już regulowany.„ Stosunek między ciśnieniami zwykle wynosi P2 < 1/5 P1, ale może być dowolnie wybrany. Ciśnienie homogenizacji pierwszego stopnia, które jest teraz głównym, utrzymuje się dzięki pneumatycznemu sterowaniu zaworem dyspergującym. W ten sposób homogenizacja jest praktycznie wolna od wahań ciśnienia. Wybór rodzaju i konstrukcji zaworów homogenizujących może być później określony przez klienta przy skalowaniu na potrzeby produkcji. Dzięki wystarczającym rezerwom ciśnienia, późniejsza instalacja może bez problemu obsługiwać zintegrowany etap suszenia rozpyłowego, co jeszcze bardziej zwiększa wydajność i elastyczność procesu.

Kompaktowa budowa i elastyczne sterowanie do wszechstronnych zastosowań

Wszystkie komponenty są higienicznie zaprojektowane i zamontowane na wspólnej ramie podstawowej z „Obudową myjącą” napędu pompy, co pozwala na oszczędne umieszczenie instalacji w środowisku produkcyjnym dzięki jej kompaktowej budowie. W zależności od tego, czy jest ona używana w obiegu czy w trybie ciągłym, dostarczanie płynu odbywa się albo przez zintegrowany podgrzewany zbiornik podwójnej ściany o pojemności 60 l, albo przez oddzielne podłączenie mediów. Dodatkowo, sterowanie LEWA smart control jest zintegrowane w szafie sterowniczej zamocowanej na ramie dozującej, również w wersji „Hygienic-design”. Zawiera ona różne tryby i wstępnie skonfigurowane sekwencje pracy (czyszczenie, homogenizacja itp.), co zapewnia prostą i elastyczną obsługę. „Bezpieczeństwo instalacji jest uzupełnione przez różne środki ochronne: automatycznie uruchamiane zawory bezpieczeństwa podczas czyszczenia, zabezpieczenie systemu przed nadciśnieniem na stronie niskiego ciśnienia, zawory ograniczające ciśnienie w pompie na stronie wysokiego ciśnienia oraz różne czujniki ciśnienia i temperatury do monitorowania procesu, a także elementy ostrzegawcze wizualne i dźwiękowe,” dodaje dr Johl.

W dniach od 19 do 22 marca 2024 roku odwiedzający targi Anuga FoodTec w Kolonii będą mieli okazję zobaczyć na własne oczy działanie testowej instalacji homogenizatora LEWA. Dr Hans-Joachim Johl i inni eksperci LEWA chętnie odpowiedzą na pytania i będą prowadzić interesujące rozmowy na stoisku D085 w hali 4.1.