Sprühtrocknung in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie

LEWA garantiert höchste Hygienestandards bei DSM Nutritional Products AG

Bei der Produktion von Vitamin- und Carotinoidpulvern für die Pharma- und Lebensmittelbranche kommt in der Schweizer Niederlassung der niederländischen DSM Nutritional Products AG das Verfahren der Sprühtrocknung zum Einsatz. Hierbei werden unterschiedliche Emulsionen mittels Pumpentechnik in einen Sprühturm gefördert, wo sie zu Pulver getrocknet werden. Jedoch erwies sich die bisher eingesetzte Speise- und Druckerhöhungspumpe als Unsicherheitsfaktor, da die für den Förderprozess essentielle Membran beim Anfahren anfällig für Risse war. Allgemein können solche Produktionsunterbrechungen durch sofortige Wartungs- und Reparaturarbeiten schnell behoben werden. Der Tausch einer Membran oder einer ganzen Anlage ist jedoch mit grossem Aufwand in der Prozessabwicklung verbunden. Auf der Suche nach einer Alternative wurde DSM schliesslich bei den Pumpenexperten von LEWA NIKKISO Switzerland fündig, die für die Sprühturmanwendung eine LEWA triplex Prozessmembranpumpe empfahlen. Das Triebwerk zeichnet sich aufgrund der Fixierung der Membran im Ruhezustand durch einen sicheren Startbetrieb aus und wird fortlaufend von einem integrierten Überwachungssystem kontrolliert. Da die hermetisch dichten Pumpen elektropoliert sowie CIP-geeignet sind, lassen sich die strengen Hygienevorschriften der Lebensmittelindustrie gut erfüllen. Die neue Prozessmembranpumpe wurde im April 2019 in Betrieb genommen.

Nach dem ersten Angebotseingang im Juni 2018 erfolgte im September die Bestellung der triplex Prozessmembranpumpe durch die DSM Nutritional Products AG. Mittlerweile ist die Anlage ein unverzichtbarer Bestandteil der Produktion im Sissler Werk.

«Pumpentechnik spielt eine zentrale Rolle bei der Trocknung von Öl-in-Wasser-Emulsionen für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie, die zum Beispiel Vitamine, Carotinoide oder mehrfach ungesättigte Fettsäuren als Wirkstoffbestandteil enthalten», erklärt Natalie Ibald, Betriebsleiterin Formulierungen bei der DSM Nutritional Products AG. «Als Teil der Prozesskette sind die jeweiligen Pumpen zu 100 Prozent in das geschlossene Anlagensystem integriert und für die Förderung der Gemische in den Sprühturm verantwortlich.» Während dieses Vorgangs war bei der bisher verwendeten Anlage die Gefahr von unvorhergesehenen Unterbrechungen nicht auszuschliessen. In der Folge konnten die verschiedenen Emulsionen nicht weiterverarbeitet beziehungsweise zu Pulver getrocknet werden. Der Grund hierfür lag in der empfindlichen Membran der Pumpe, die den Belastungen beim Anfahren oftmals nicht standhielt und dadurch riss. Diese Membranwechsel verringerten die Standzeit der Anlage und gewährleisteten nicht immer den gewünschten komplikationsfreien Betrieb.

Im Rahmen der Suche nach einer zuverlässigen Alternative nahm DSM Kontakt zum Schweizer Tochterunternehmen des Pumpenherstellers LEWA auf. «Als Lieferant von robusten Anlagen mit hoher Lebensdauer im SFP-Bereich war uns LEWA NIKKISO Switzerland bereits bekannt. Um eine möglichst reibungslose Sprühtrocknung sicherzustellen, erschien uns daher eine Zusammenarbeit mit den Experten von LEWA sinnvoll, um die technischen Probleme konstruktiv zu lösen», berichtet Ibald. DSM ist sich verpflichtet, seine Prozesse kontinuierlich zu verbessern und in Technologie zu investieren. Somit und aufgrund der Erfahrungen mit der Standzeit der vorherigen Pumpe legte DSM bei der Projektplanung besonderes Augenmerk auf eine zuverlässige Arbeitsweise sowie eine robuste Konstruktion. Zudem stellte die Erfüllung der strengen Hygienevorschriften einen wesentlichen Teil des Anforderungskatalogs dar. «Die Vorgaben in der Produktion spezifischer Lebensmittel sind bezüglich der mikrobiologischen Reinheit um ein Vielfaches strenger als bei anderen Nahrungsmitteln», erläutert Ibald. «Daher musste die neue Speise- und Druckerhöhungspumpe auch diesen verschärften Rahmenbedingungen entsprechen und jegliche Art von Kontaminierung ausgeschlossen werden, um eine möglichst breite Produktpalette auf der Anlage herstellen zu können.»

Prozessmembranpumpe garantiert sicheren Startbetrieb

Nach Besichtigung des Firmenareals und unter Einbezug der räumlichen sowie fachlichen Parameter schlug LEWA NIKKISO Switzerland für die Sprühturmanwendung schliesslich eine triplex Prozessmembranpumpe des Typs G3F vor. Diese zeichnet sich durch einen absolut sicheren Startbetrieb aus, da die integrierte Sandwichmembran im Ruhezustand von einer Feder stets in neutraler Position fixiert wird. «Die Membran ist somit vor falscher Positionierung geschützt und nimmt folglich während des Anfahrens keinen Schaden, was die Anlagenverfügbarkeit deutlich steigert», so Pietro Pettoruto, Managing Director der LEWA NIKKISO Switzerland AG. «Ausserdem wird die LEWA triplex über ein Druckbegrenzungsventil geregelt, das im Hydraulikteil verbaut ist und individuell eingestellt werden kann.» Die Pumpe kann dadurch an verschiedene Betriebssituationen angepasst werden, um eventuelle Überlastsituationen zu verhindern. Dies sichert eine hohe Standzeit des Aggregats und einen reibungslosen Regelbetrieb der gesamten Anlage.

Neben dem Druckbegrenzungsventil und der Federsteuerung spielt auch die Konstruktion der Membran eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung eines zuverlässigen Pumpenbetriebs. So besteht die patentierte Sandwichmembran aus zwei einzelnen, extrem langlebigen PTFE-Membranen, die im Druckhub formschlüssig und im Saughub mechanisch kraftschlüssig miteinander verbunden sind. «Die Pumpe ist dadurch hermetisch dicht, wodurch eine externe Kontaminierung effektiv verhindert wird», erläutert Pettoruto. Als zusätzliches Sicherheitsfeature kontrolliert das LEWA-eigene Überwachungssystem DPS den Zustand der Membran zudem permanent. Etwaige Schäden an der Vorrichtung, die zu einem Druckanstieg im Membranzwischenraum führen, werden hierbei über die Kontrolleinheit unmittelbar angezeigt. «Dies ermöglicht frühzeitige Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten, noch bevor ein Riss entsteht und das Förderfluid kontaminiert werden könnte», erklärt Pettoruto. «Ein sofortiges Abschalten der Pumpe ist dadurch meist nicht erforderlich, sodass weder der Förderprozess noch die Sprühtrocknung wesentlich beeinträchtigt werden.» Wird die Beschädigung einer Membran festgestellt, kann die Produktion ohne Probleme bis zu einem geplanten Wartungsstopp fortgesetzt werden. Der Komponentenwechsel kann anschliessend durch die Kassettenlösung der Baugruppe schnell und einfach erfolgen.

Die triplex Prozessmembranpumpe des Typs G3F zeichnet sich durch absolut sicheres Anfahren aus und erfüllt zudem die hohen Hygiene-Anforderungen der Lebensmittelbranche. Quelle: DSM Nutritional Products GmbH

Eingesetzte Pumpe arbeitet aseptisch und FDA-konform

Die hermetisch dichte Konstruktion der Prozessmembranpumpe sorgt jedoch nicht nur für einen zuverlässigen Dauerbetrieb, sondern ist gleichzeitig auch zentraler Bestandteil zur Erfüllung der strengen Hygiene-Richtlinien, denen die Sprühturm-Anwendung unterliegt. So arbeitet die LEWA triplex ohne dynamische Dichtungen, um einen hermetisch geschlossenen Raum zu erhalten, der absolut reine, aseptische Produktionsbedingungen garantiert. Zudem sind alle produktberührten Pumpenkopfteile elektropoliert, wodurch sich ein FDA-konformer Pumpenbetrieb sicherstellen lässt.

Da die Pumpe ohne vorherige Demontage mit unterschiedlichen alkalischen und sauren Medien CIP-gereinigt werden kann, ist es möglich, auch den speziellen Anforderungen für Babyfood gerecht zu werden. «Die Vorgaben hierfür liegen um den Faktor 1000 höher als für den übrigen Nahrungsmittelsektor», erläutert Pettoruto. «Dank hermetisch dichter Bauweise, Elektropolitur und CIP-Reinigung konnten wir eine Kontaminierung des Fördermediums ausschliessen und somit den erforderlichen Hygiene-Standard klar erfüllen.»

«Rasche Reaktionszeiten und fundiertes Know-how»

Nach dem ersten Angebotseingang im Juni 2018 erfolgte im September des gleichen Jahres die Bestellung der triplex Prozessmembranpumpe durch die DSM Nutritional Products AG. Mittlerweile ist die Pumpe seit April 2019 in Betrieb – und ein unverzichtbarer Bestandteil der Produktion im Sissler Werk. «In allen Phasen des Projekts überzeugte LEWA NIKKISO Switzerland durch rasche Reaktionszeiten und fundiertes Know-how, was wesentlich zur erfolgreichen Abwicklung des Projekts beitrug», berichtet Ibald. «Unsere Vorgaben hinsichtlich Qualität, Robustheit und Hygiene wurden dabei vollständig erfüllt, sodass unsere Produktion spürbar effizienter und zuverlässiger geworden ist.»

Royal DSM

Royal DSM ist ein globales, wissenschaftlich orientiertes Unternehmen, welches besonders in den Bereichen Ernährung, Gesundheit und nachhaltigem Leben tätig ist. Das Ziel von DSM ist es, die Lebensqualität aller Menschen zu verbessern. Mit seinen Produkten und Lösungen nimmt DSM einige der weltweit grössten Herausforderungen ins Visier und schafft gleichzeitig für alle Stakeholder – Kunden, Mitarbeiter, Aktionäre und die Gesellschaft als Ganzes – wirtschaftlichen, ökologischen und sozialen Mehrwert. DSM liefert innovative Lösungen für die Bereiche Ernährung, Tierernährung, Körperpflege- und Aromastoffe, Medizinprodukte, umweltfreundliche Produkte und Anwendungen sowie neue Mobilität und Vernetzung. DSM beschäftigt zusammen mit seinen verbundenen Unternehmen über rund 23 000 Mitarbeitende und erwirtschaftet einen jährlichen Nettoumsatz in Höhe von etwa 10 Mrd. EUR. Das Unternehmen wurde 1902 gegründet und ist an der Euronext Amsterdam gelistet.

LEWA GmbH

Die LEWA GmbH wurde 1952 von Herbert Ott und Rudolf Schestag als Familienunternehmen gegründet und ist heute der weltweit führende Hersteller von Dosier- und Prozess-Membranpumpen sowie von kompletten Dosieranlagen für die Verfahrenstechnik. Die Firma mit Hauptsitz in Leonberg entwickelte sich in wenigen Jahrzehnten zu einer internationalen Gruppe und sieht ihre Position auf dem Weltmarkt durch die Integration in die japanische NIKKISO Co. Ltd. im Jahr 2009 weiter gestärkt. Als forschendes und produzierendes Unternehmen entwickelt LEWA Technologien und erarbeitet Lösungen für die unterschiedlichsten Applikationen seiner Kunden. Die Produkte kommen hauptsächlich in der Öl- und Gasindustrie, im Bereich Gasodorierung, in Raffinerien und der Petrochemie, aber auch bei der Herstellung von Kunststoffen, Wasch- und Reinigungsmitteln zum Einsatz. Weitere Anwendungsgebiete finden sich in der Chemie, der Kosmetikindustrie, in der Pharma- und Biotechnologie, im Segment Lebensmittel und Getränke sowie in der Energieversorgung. LEWA hat derzeit etwa 1200 Mitarbeiter und besitzt weltweit 14 Tochtergesellschaften sowie 80 Vertretungen und Vertriebsbüros in mehr als 80 Ländern. Eines dieser Tochterunternehmen ist die LEWA NIKKISO Switzerland AG, welche 1976 gegründet wurde.

Mehr Informationen unter www.lewa.ch und www.dsm.com