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Dosierung von Additiven mittels hermetisch dichter Anlagentechnik

Auf den Punkt genau: Membranpumpe ermöglicht präzise Verdünnung von Emulgatoren und reduziert Logistikkosten durch platzsparende Lagerung Unabhängigkeit von Liefermengen und größere Produktionsflexibilität

 

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. Da der bisherige, manuelle Prozess dies nicht in ausreichendem Maß sicherstellen konnte, wandte sich ein international operierender Chemiekonzern an die Experten der LEWA GmbH. Deren Dosieranlagen sind mit Durchflussmessern ausgestattet, die fortlaufend den geforderten Verdünnungsgrad von 20 Prozent überprüfen; bei eventuellen Abweichungen können Fehlmischungen dank der kurzen Ausregelzeit und der schnellen Reaktion der Steuerung vermieden werden. Des Weiteren ermöglicht der Einsatz des LEWA-Mischmoduls, Logistikkosten zu minimieren: Durch die Bevorratung von hochkonzentriertem Emulgator, der erst später mit Wasser verdünnt wird, kann auf den Einsatz von zusätzlichen Tanklastern, die bereits verdünnte Konzentratmischung anliefern, verzichtet werden. 

„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 Kunden 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

Der Großkonzern, dessen Zentrale in Großbritannien liegt, setzte sich daher mit dem Pumpenhersteller LEWA GmbH in Kontakt und beauftragte das Leonberger Unternehmen mit dem Bau einer Pumpenanlage zur Verdünnung eines 70-prozentigen Emulgators. Nach Besichtigung des Konzernareals und Ausarbeitung eines maßgeschneiderten Angebots unter Berücksichtigung der spezifischen räumlichen und logistischen Gegebenheiten entschied sich der Kunde schließlich zum Kauf einer LEWA 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 Kunden 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 hierbei, 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 merklich verkürzt. „Die Emulgator-Mischung durfte laut Vorgabe des Kunden 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 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 Kunde 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. Dank der Möglichkeit, den Emulgator stufenlos über einen weiten Konzentrationsbereich selbst anzumischen, ist nur ein einziger, mit einer hohen Konzentration befüllter Tanklaster notwendig. 

Die Verdünnungsanlage, durch welche 20.000 kg Mischvolumen pro Tag fließen, ist seit Sommer 2018 in Betrieb. „Der Kunde hat nicht ohne Grund zum wiederholten Mal bei uns bestellt: Allen voran konnte durch den schnelleren, automatisierten Ablauf die Produktionseffizienz maßgeblich gesteigert werden“, berichtet Kirschbauer. Aufgrund der positiven Bilanz steht einer weiteren Kooperation daher nichts im Wege.

Emulsifier dilution diaphragm metering pump

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© 2019 LEWA GmbH
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