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Aug 05, 2023

Pumpen und Ventile erfüllen die Anforderungen der Verarbeiter an sicherere und effizientere Anlagen

Prozessregelventile steuern den Durchfluss von Flüssigkeiten. Foto mit freundlicher Genehmigung von

Prozessregelventile steuern den Durchfluss von Flüssigkeiten.Foto mit freundlicher Genehmigung von Burkert Fluid Control Systems.

Das sich ständig weiterentwickelnde Bestreben von Milchverarbeitern, die Anlagensicherheit und -effizienz zu maximieren, treibt Pumpen und Ventile an die Spitze der Gerätehierarchie.

Die Komponenten, die Produkte bewegen und den Fluss und Druck von Betriebssystemen regulieren, werden immer wichtiger und veranlassen Zulieferer, zuverlässigere und effektivere Designs zu entwickeln, was zu einem höheren Durchsatz, weniger Ausfallzeiten des Prozessors und sichereren Produkten führt.

Tatsächlich entwerfen Entwickler Geräte, die bestimmte Prozessorziele erfüllen, wie etwa Energie- und Wassereinsparungen oder eine einfachere Wartung. Betreiber, die solche Vorteile nutzen möchten, müssen jedoch die Auswahlmöglichkeiten nutzen, die für ihre spezifische Situation optimal sind.

„Pumpen und Ventile sind das Herzstück eines Systems, das dafür sorgt, dass alles so läuft, wie es soll“, sagt Chris Sinutko, globaler Leiter des Produktmanagements für Ernährung und Gesundheit bei SPX Flow Inc., einem in Charlotte, North Carolina, ansässigen Anbieter von Pumpen und Ventilen. „Es ist von größter Bedeutung, dass bei der Gestaltung die richtige Auswahl getroffen wird.“

Verarbeiter sollten ihre Pumpenauswahl auf Faktoren wie Produktviskosität, Empfindlichkeit, Durchflussraten, Temperatur und Druck stützen, sagt Randy Verges, leitender Anwendungsingenieur bei Fristam Pumps USA mit Sitz in Middleton, Wisconsin.

Temperatur und Druck sind neben den chemischen Eigenschaften auch wichtig, wenn es um die optimalen Ventile geht, erklärt Sandra Schiller, Leiterin der Unter-BU Prozessautomatisierung und globales Produktmanagement, BU Industrie, bei GF Piping Systems, einem Ventillieferanten mit Sitz in Schaffhausen, Schweiz.

Sie weist beispielsweise darauf hin, dass Betreiber in der Regel Ventile aus Edelstahl zur Unterstützung von Glykol- und Kühlwasserkreisläufen verwenden, Ventile aus Kunststoff für die Wasseraufbereitung, -versorgung und -entsorgung von DI-Wasser aufgrund der Korrosionsschutz- und Leichtbaueigenschaften der Komponenten jedoch oft eine praktikable Option sind.

Die Isolierung von Ventilen kann sich im Laufe der Zeit aufgrund von Korrosion und Eisbildung verschlechtern und zur Funktionsunfähigkeit führen, fügt Angela Sampaio, Business Development Manager Cooling – USA bei GF Piping Systems, hinzu.

„Kunststoffventile sind eine tolle und langlebige Alternative, wenn Druck und Temperatur es zulassen und Anwender mit aggressiven Chemikalien zu tun haben“, sagt Schiller.

Verarbeiter sollten nach Komponenten suchen, die für maximale Reinigungsfähigkeit ausgelegt sind, um Bakterienwachstum und Produktkontamination zu verhindern und gleichzeitig Energie und Abfall während der Clean-in-Place-Vorgänge (CIP) zu minimieren. Es ist auch wichtig, über Ventile zu verfügen, die leichter zugänglich und für die Reinigung leichter zu demontieren sind, wenn ein CIP-Betrieb nicht möglich ist, betont Jochen Sprung, Leiter Vertrieb und Geschäftsentwicklung für die Lebensmittelindustrie bei Coperion GmbH, einem in Stuttgart ansässigen Ventillieferanten.

CIP-Systeme können jedoch Zeit und Geld sparen und es den Verarbeitern ermöglichen, das Risiko einer externen Kontamination zu verringern, indem sie Komponenten verwenden, die ohne Demontage gereinigt werden können, erklärt er. „Hygienisches Design und Ausführung sind Schlüsselfaktoren bei der Auswahl von Ventilen für Molkereianwendungen“, sagt Sprung.

Qualität und Preis sind ebenfalls wichtige Überlegungen bei der Analyse potenzieller Geräte, sagt Shianna Gracyalny, Vertriebsmitarbeiterin im Innendienst von Koss Industrial Inc., einem in Green Bay, Wisconsin, ansässigen Lieferanten von Pumpen und Ventilen.

„Die günstigste Option ist auf lange Sicht möglicherweise nicht [eigentlich] die günstigste“, stellt sie fest und weist darauf hin, dass teurere Systeme oft über Upgrades verfügen, die den Betreibern Zeit, Geld und Ressourcen wie Wasser, Energie oder Produkt sparen können. „Die Technologien sollten als Investition betrachtet werden, und am Ende bekommt man das, wofür man bezahlt“, erklärt sie.

Es sei von entscheidender Bedeutung, dass die Designs anwendungsspezifisch seien, erklärt Sinutko von SPX Flow und weist beispielsweise darauf hin, dass die Komponenten die Textur und den Körper des Produkts beibehalten müssen, wenn sie ein hochviskoses und zerbrechliches Milchprodukt wie Joghurt tragen.

„Pumpen und Ventile spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung einer gleichbleibenden Produktqualität, indem sie den Durchfluss und den Druck des Produkts während der gesamten Verarbeitungsvorgänge steuern“, sagt er. „Jedes Produkt erfordert eine spezielle Auswahl von Pumpen und Ventilen, damit sich die physikalisch-chemischen Eigenschaften, die Viskosität oder die Chemikalien während der Verarbeitung nicht ungünstig verändern.“

Auch die Pumpen und Ventile, die Milchverarbeiter einbauen, können je nach Bundes- und Landesvorschriften zur Lebensmittelsicherheit, Hygiene und Umweltschutz variieren, sagt Sinutko.

„Es gibt ein breites Anwendungsspektrum für Vakuumpumpen, vom Melken von Kühen bis hin zum Verpacken von Produkten, und jede hat unterschiedliche Anforderungen und Überlegungen“, bemerkt Lars Heckersbruch, Business Development Manager bei Becker Pumps Corp. mit Sitz in Cuyahoga Falls, Ohio In den letzten Jahrzehnten haben moderne Herstellungsverfahren und allgemeine technische Verbesserungen dazu geführt, dass Pumpen robuster, effizienter und weniger wartungsintensiv sind. Doch nur in den wenigsten Fällen gibt es passende Universallösungen für Vakuumanforderungen und es ist schwierig, jemanden mit umfassendem Vakuumwissen zu finden. "

Vakuumpumpen sollten das erforderliche Vakuumniveau und die erforderliche Gasdurchflussrate bereitstellen und in der Lage sein, die Prozessdämpfe und die Betriebsumgebung zu bewältigen, sagt VJ Gupta, Produktmarketingmanager bei Busch LLC, einem Vakuumpumpenlieferanten mit Sitz in Virginia Beach, Virginia.

Das optimale Vakuumpumpendesign kann je nach Verwendung der Ausrüstung variieren, sagt Gupta. Er weist beispielsweise darauf hin, dass eine Verdampfungs- oder Trocknungsanwendung, bei der die Prozessdämpfe übermäßig viel Feuchtigkeit oder Wasser enthalten, am besten durch eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe unterstützt wird, während eine effiziente Trockenlauf-Vakuumpumpe für eine Formungsanwendung auf einem … ausreichend sein könnte Käseturm mit viel geringerem Feuchtigkeitsgehalt.

Unterdessen entwickeln sich Pumpen- und Ventilkonstruktionen schnell weiter, um mit den sich ändernden Anforderungen der Betreiber Schritt zu halten. „Da Molkereien eine maximale Produktqualität anstreben und aus jeder abgemessenen Einheit Rohmaterial mehr herausholen wollen, steigen die Anforderungen an die Systeme zur Herstellung dieser Produkte immer weiter“, erklärt Jim Larsen, Field Segment Manager bei Burkert Fluid Control Systems. ein in Huntersville, North Carolina, ansässiger Lieferant von Pumpen und Ventilen. „Systemparameter werden genauer überwacht, was wiederum Geräte erfordert, die in der Lage sind, schnell, genau und mit einem hohen Maß an Wiederholgenauigkeit zu reagieren.“

Zu diesen Anforderungen gehört es, Komponenten zu haben, die hohen Temperaturen standhalten, stellt Sinutko fest. Beispielsweise könnten für die Pasteurisierung von Milch Systeme erforderlich sein, die über einen längeren Zeitraum bei mehr als 212 Grad Fahrenheit betrieben werden können, fügt er hinzu.

Neben der Lokalisierung und Nutzung der funktionsfähigsten Komponenten stehen Verarbeiter häufig vor der Herausforderung, schnell auf die für ihre spezifische Situation erforderliche Ausrüstung zugreifen zu können, sagt Verges von Fristam Pumps. „Es kann schwierig sein, schnell auf die neuen Anforderungen zu reagieren, da der Prozess vom Design über die Prototypenprüfung bis hin zur Produktionsfreigabe leicht ein Jahr oder länger dauern kann“, stellt er fest.

Tests sind von entscheidender Bedeutung, da neue Prozesse entwickelt werden, bei denen die Durchfluss- und Druckanforderungen über das hinausgehen, was derzeit in der Sanitärpumpentechnologie verfügbar ist. Daher besteht weiterhin Bedarf, die Kapazität zu erhöhen, um täglich mehr Milch zu produzieren, stellt Verges fest. „Wir sehen dies in der Nachfrage nach Geräten, die den höheren Durchflussraten in Empfangshallen, Pasteurisierern und Filtergeräten gerecht werden“, erklärt er.

Da die Vorlaufzeiten für die Beschaffung von Pumpen und Ventilen lang sein können, schlägt Gracelyn von Koss Industrial den Verarbeitern vor, „eher früher als später“ über ihre Bedürfnisse nachzudenken und Backup-Pläne für den kurzfristigen Zugriff auf wichtige Komponenten zu erstellen.

„Wir sehen oft, dass Kunden sich melden, kurz bevor eine Pumpe oder ein Ventil aufgebraucht ist, und in der Not geraten, einen Ersatz zur Hand zu bekommen oder zu bestellen“, erklärt sie. „Es kann hilfreich sein, sich darauf einzustellen, einen ‚Ersatz‘ zu haben oder im Voraus über die ‚Was wäre wenn‘ nachzudenken.“

Tatsächlich schaffen einige Prozessoren Risiken, indem sie eine einzige Vakuumpumpe verwenden, sagt Gupta. „Das heißt, wenn die Pumpe wegen Wartungsarbeiten oder aus anderen Gründen außer Betrieb ist, kann die Maschine nicht funktionieren“, stellt er fest.

Die Entsorgung oder Aufbereitung von gebrauchtem Prozesswasser oder Öl kann ein weiteres Betriebshindernis sein, sagt Gupta von Busch. Wenn dies der Fall ist, können Betreiber den Umstieg auf eine trockenlaufende Vakuumpumpe in Betracht ziehen, um das Problem zu lösen.

Doch neben der Integration effektiver Pumpen und Ventile müssen Verarbeiter auch sicherstellen, dass sie über die Prozesskontrollen verfügen, um Effizienz und Produktqualität aufrechtzuerhalten, sagt Larsen von Burkert Fluid Control Systems.

Hochmoderne Systeme können den Energieverbrauch rationalisieren und die Produktivität durch verbesserte Überwachung und Steuerung steigern, die eine Echtzeitdiagnose des Ventilzustands ermöglichen, um ungeplante Ausfallzeiten zu vermeiden, die zu Produktverlusten führen können, sagt Sinutko von SPX Flow.

Ventile seien außerdem mit Positionssensoren ausgestattet, die den Benutzer warnen, wenn die Komponenten blockiert seien, erklärt er. Ventilnutzungsparameter können auch so eingestellt werden, dass sie Alarme auslösen, sobald sie eine bestimmte Anzahl von Stunden oder Nutzungszyklen erreicht haben oder langsamer reagieren.

„Diese Signale ermöglichen eine bessere Prozesskontrolle, proaktive Wartung und weniger Ausfallzeiten“, sagt Sinutko, was in einer Molkerei zu einer Verlustreduzierung von 1 bis 3 % führen kann, was zu Einsparungen von Tausenden von Dollar pro Tag führt.

Darüber hinaus werden Ventile immer funktionaler, da sie eine umfassendere Datenerfassung durch Positionsrückmeldung und Fernüberwachungsfunktionen unterstützen, erklärt Schiller von GF Piping Systems und weist darauf hin, dass solche Elemente den Weg von der vorbeugenden zur vorausschauenden Wartung ebnen.

„Aufgrund spezifischer Bedenken hinsichtlich der Lebensmittelsicherheit können Designoptionen auch Probleme wie die Möglichkeit von Metallverschleiß oder Verunreinigungen in ihrem Produkt oder Prozess erkennen“, fügt Sprung hinzu. „Ein unbeabsichtigter Kontakt zwischen dem Drehschieberrotor und dem Gehäuse kann aufgrund unsachgemäßer Betriebsbedingungen auftreten, einschließlich übermäßig hoher Temperaturen oder hoher Drücke, Eindringen von Fremdkörpern in den Drehschieber, Lagerschäden oder unsachgemäßer Montage oder Wartung des Schiebers.“

Zusätzliche Technologien wie Antriebe mit variabler Drehzahl schaffen ebenfalls effizientere Verarbeitungssysteme, indem sie es den Pumpen ermöglichen, genau mit der Durchflussrate und dem Druck zu arbeiten, die für die spezifische Anwendung erforderlich sind, erklärt Sinutko.

„Die präzise Steuerung von Dampf, Glykol, Luft und anderen Medien ist die Grundlage für die Herstellung konsistenter, qualitativ hochwertiger Milchprodukte“, schließt Larsen von Burkert Fluid Control Systems.

„Systemkomponenten, die auf höchste Steuerungsgenauigkeit, Reaktionsfähigkeit, Langlebigkeit und Anpassungsfähigkeit an aktuelle Automatisierungsplattformen ausgelegt sind, bieten das Maß an Steuerung und Zuverlässigkeit, das heutige hygienische Prozesssysteme erfordern.“

Richard Mitchell, beitragender Herausgeber