Membranpumpe

Annalena Daniel,

Emulgatoren präzise verdünnen

Emulgatoren kommen häufig dann zum Einsatz, wenn miteinander nicht mischbare Komponenten vermengt werden sollen. Um eine geeignete Mischungzu erzielen, wird der reine Emulgator auf Gebrauchsstärke verdünnt. Für das richitge Mischverhältnis sorgen beispielsweise Membranpumpen.

Die Durchflussmesser der Anlage überprüfen fortlaufend den geforderten Verdünnungsgrad. Bei Bedarf können Fehlmischungen dank der kurzen Ausregelzeit der Steuerung schnell angepasst werden. © Lewa

Aufgrund ihrer Eigenschaft, in unterschiedlichen Stoffen löslich zu sein, kommen Emulgatoren häufig zum Einsatz, wenn miteinander nicht mischbare Komponenten vermengt werden sollen. Um eine geeignete Mischung zum Beispiel bei der Lebensmittelproduktion zu erzielen, wird der reine, hochkonzentrierte Emulgator im Vorfeld auf Gebrauchsstärke verdünnt. Mischanlagen zur Herstellung eines geeigneten Emulgators müssen vor allem eine hohe Dosiergenauigkeit aufweisen, um einen exakten Verdünnungsgrad zu gewährleisten und Fehlmischungen oder Schwankungen in den einzelnen Chargen zu vermeiden. 

Die Dosieranlagen der Lewa GmbH sind mit Durchflussmessern ausgestattet, die fortlaufend den geforderten Verdünnungsgrad von 20 Prozent überprüfen; bei eventuellen Abweichungen können Fehlmischungen durch die kurze Ausregelzeit und der schnellen Reaktion der Steuerung vermieden werden. Des Weiteren hilft das Mischmodul dabei, Logistikkosten zu minimieren: Durch die Bevorratung von hochkonzentriertem Emulgator, der erst später mit Wasser verdünnt wird, kann auf zusätzliche Tanklaster, die bereits verdünnte Konzentratmischung anliefern, verzichtet werden.

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Volker Kirschbauer Vertriebsingenieur bei der LEWA GmbH. © LEWA GmbH

 „Bei der Emulgatorverdünnung ist im Hinblick auf die richtige Dosierung vor allem Genauigkeit und die Erfüllung sicherheitstechnischer Standards gefragt“, erklärt Volker Kirschbauer, Vertriebsingenieur bei der Lewa GmbH. Da die Additive vorwiegend im Lebensmittelbereich verwendet werden, müssen die eingesetzten Verdünnungsanlagen hohe Betriebsanforderungen erfüllen. „Hierzu zählt unter anderem, dass die Module robust und verschleißfest gefertigt sein müssen, um Leckagen und – im Fall einer hydraulisch betriebenen Pumpe – eine etwaige Kontamination des Emulgators mit den Schmierstoffen zu verhindern“, so der Fachmann. Gleichzeitig muss die Anlage aber auch so präzise wie möglich arbeiten, damit die vom Kunden geforderten Verdünnungsstufen ohne Abweichungen eingehalten werden können.

Herkömmliche Kolbenpumpen, wie sie der Chemiekonzern zur Verdünnung seiner Emulgatoren verwendete, eigneten sich hierfür nicht ideal. „In einem ersten Schritt wurde hierbei die konzentrierte Emulgator-Flüssigkeit manuell in den Tank geleitet. War die erforderliche Menge erreicht, wurde das Ventil geschlossen und ein zweites für die Hinzugabe des Prozesswassers zur Verdünnung geöffnet“, berichtet Kirschbauer. „Im Anschluss musste dann ein Rührwerk für eine halbe Stunde in Betrieb genommen werden, um eine homogene Mischung herzustellen.“ Dieser zeit- und personalintensive Prozess wirkte sich negativ auf die Produktionseffizienz des Anwenders aus und hatte gleichzeitig zur Folge, dass die richtige Mischung gelegentlich nur eingeschränkt erreicht wurde. „Die menschliche Fehlerquote ist durch Einflüsse wie Stress oder Ablenkung hoch“, so Kirschbauer. „Wird der Pumpenstopp beispielsweise zu spät betätigt, kann sich die Stärke des Emulgatorgemischs signifikant verändern und dazu führen, dass mehr Wasser zugeführt werden muss, um die ursprünglich geforderte Konzentration wiederherzustellen. Das bedeutet jedoch wiederum einen zeitlichen Zusatzaufwand.“

Hohe Dosiergenauigkeit dank optimierter Steuerung

Ein international operierender Chemiekonzern setzte sich daher mit dem Pumpenhersteller Lewa in Kontakt und beauftragte das Leonberger Unternehmen mit dem Bau einer Pumpenanlage zur Verdünnung eines 70-prozentigen Emulgators. Der Anwender entschließt sich zu einer Dosieranlage mit ecodos-Dosiermembranpumpen, mit deren Hilfe der Emulgator auf 20 Prozent verdünnt werden sollte.

„Die Anlage besteht aus zwei Pumpensträngen: Einer fördert den Emulgator, der andere das Verdünnungswasser“, erklärt Kirschbauer den Aufbau. „In beiden befindet sich ein Durchflussmesser, der den aktuellen Volumenstrom überwacht, bevor die beiden Flüssigkeiten in einen statischen Mischer fließen, wo sie vermengt werden.“ Ein drittes Messgerät im Tank zeigt schließlich zur Kontrolle die Summe der beiden Volumenströme auf und gibt dem Anwender dadurch redundante Sicherheit – die Summe der Teilströme muss schließlich gleich dem Messwert des Sensors sein. „Sollten die gemessenen Teilströme nicht dem gewünschten Mischungsverhältnis entsprechen, regelt die in der Anlage integrierte Steuerung diese automatisiert nach. Der Bediener muss zuvor lediglich das gewünschte Mischverhältnis festlegen“, so Kirschbauer. Hilfreich ist, dass die Steuerungstechnik LEWA smart control nur eine kurze Ausregelzeit benötigt und dadurch gezielter und schneller als handelsübliche Regelungen Fehlmischungen entgegenwirken kann – die Übergangszeiten mit ungenauen Gemischstärken werden dadurch verkürzt. „Die Emulgator-Mischung durfte laut Vorgabe des Anwenders lediglich um 1 Prozent von den benötigten 20 Prozent abweichen“, führt Kirschbauer aus. „Durch die optimierte Steuerung können wir diese Anforderung ohne Probleme einhalten.“

Platzsparende Lagerhaltung durch Einsatz von Dosieranlage

Eine weitere Vorgabe des britischen Chemie Unternehmens bestand darin, bei der Planung der Dosieranlage gleiche Baugrößen wie bei einem vorherigen Projekt zu verwenden. „Bei Bedarf sollten einzelne Bauteile schnell und unkompliziert zwischen den Mischeinheiten ausgetauscht werden können, um Produktionsengpässe zu vermeiden“, erklärt Kirschbauer. Da Membrane und Ventile für beide Anlagen vom gleichen Typ sind, wird außerdem eine vereinfachte Beschaffung und Bevorratung von Verschleißteilen ermöglicht.

Darüber hinaus gewährleistet das LEWA-Verdünnungsmodul eine effizientere, da platzsparende Lagerhaltung. Will der Anwender beispielsweise den Emulgator in drei unterschiedlichen Konzentrationen weiterverarbeiten, setzt das bei herkömmlicher Vorgehensweise den Einsatz von drei Tanklastern voraus, welche die erforderlichen Mengen in den gewünschten Verdünnungsgraden liefern. Durch die Möglichkeit, den Emulgator stufenlos über einen weiten Konzentrationsbereich selbst anzumischen, ist nur ein, mit einer hohen Konzentration befüllter Tanklaster notwendig.Die Verdünnungsanlage, durch welche 20.000 kg Mischvolumen pro Tag fließen, ist seit Sommer 2018 in Betrieb.

Nach Unterlagen von Lewa.

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