Apparatebau für MB und UTRM Gesamtpräsentation Gruppe 3 Gruppenmitglieder: Marcus Irle, Sebastian Niedballa, Sebastian Seibel, Robert v. Blumenthal, Nico Jordan, Ibrahim Güven, Amir Mozaffarian und Benjamin Happek Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Inhalt der Präsentation 1. Hygienebestimmungen u. Halleninfrastruktur (Marcus Irle) 2. Flüssig- und Feststoffvorlagen (Sebastian Niedballa) 3. Förderung der Stoffströme (Sebastian Seibel) 4. Trägerstoffförderung (Robert v. Blumenthal) 5. Sprühturm / SM (Nico Jordan, Ibrahim Güven) 6. Produktaustrag (Ibrahim Güven) 7. Gasaustrag u. Feinreinigung (Amir Mozaffarian) Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

1. Hygienebestimmungen u. Halleninfrastruktur Rückverfolgbarkeit von Lebensmitteln gewährleisten Transportbehälter sauber und instand halten Einrichtung des Hazard Analysis and Critical Control Point-Systems Schulung der Mitarbeiter in Fragen der Lebensmittelhygiene Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 1.1 Aufteilung der Halle Bereich 1: Lagerung/ Anlieferung Bereich 2: Produktion Bereich 3: Lagerung von Reinigungs- und Desinfektionsflüssigkeiten Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 1.2 Anlagenreinigung CIP/SIP Methode Nur Reinigung der Vorlagen V1 und V2, da in V3 die Strömungsgeschwindigkeit zu gering ist Reinigung mit Natronlauge Manuelle Aussenreinigung Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

2. Flüssig- und Feststoffvorlagen Bleche Firma: EHM Edelstahl GmbH Flansch nach DIN 28036 Firma: Siegthaler Dichtung nach DIN 28040 Firma: RESO Flat Seal Rührwerk Firma: Ekato Fluid Model: FLG Rührer Firma: Ekato RMT Model: Isojet Waage Firma: ATP Messtechnink Typ: AEOB-300K100 (hält geforderte Genauigkeit nicht ein!) Thermalöl Firma: Fragol Typ: Ucotherm FG 33 Thermostat Firma: Julabo Typ: SE-26 Umwälzthermostat Temperaturmessung Firma: Jumo oder Fuehlersysteme eNet International Druckaufnehmer Fa. Wika oder Fa. Vibro-Meter Vakuumpumpe Firma: Volkmann oder Busch (eine für die gesamte Anlage) Genaue Auslegung siehe Vortrag S. Niedballa Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 Vorlagebehälter V1 Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

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3. Förderung der Stoffströme Die Fluide in der Anlage werden batchweise (schubweise) gefördert Der Transport der Fluide erfolgt über einen Edelstahlschlauch zur Pumpe Grund dafür: Der Vorlagenbehälter befinden sich auf Waagen, die Verbindung zu den Pumpen muss deshalb flexibel gestaltet sein. Rohrleitungen können diese Forderungen jedoch nicht erfüllen, deshalb wird auf Schläuche zurück gegriffen. Wahl: Saugleitungen Fa. Stenflex mit PTFE Inlay Vor der Pumpe sitzen jeweils ein Absperrventil und ein Ventil zum Entleeren des Schlauches und des Vorlagenbehälters Das Ventil zum Entleeren ist an das abknickende Ende eines T-Stücks montiert Die durch den Wellschlauch fließende Flüssigkeit wird mittels einer 3-Kopf- Kolbenmembranpumpe von 6 bar auf max. 350 bar verdichtet (P1 und P3) Das durch die Hochdruckrohrleitung fließende C02 wird von ca. 40- 60 bar vor der Pumpe auf 350 bar nach der Pumpe verdichtet. Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 Der Transport nach der Pumpe erfolgt mittels (Doppelmantel-)Hochdruckrohren (Innendurchmesser ~13mm, ca. 11-13 m Länge) Fa. Nova Wärmeisolierung: Rohrschalen der Firma Paroc aus Steinwolle Hinter der Pumpe sitzen jeweils ein T-Stück und ein Ventil bzw. Hahn zum Entleeren und Entlüften der Pumpe sowie ein Absperrventil Weiterhin tritt ein Kreuzstück auf, welches zwei Aufgaben übernimmt: Anschluss eines Membran- Pulsationsdämpfers, um eine möglichst pulsationsarme Förderung des Fluides zu erreichen Leitung zur Überbrückung des Rückschlagventils der Hauptleitung. Die Leitung ist mit einem Absperrventil versehen welches nur im Falle der Reinigung geöffnet wird („Reinigungsleitung“) Reinigungsvorkehrungen sind hierbei nur für die Schmelze- bzw. Flüssigkeitsleitungen erforderlich Die Leitungen der drei Hauptstränge (Flüssigkeits-, Schmelze- und CO2 –Versorgung) laufen im statischen Mischer (SM) zusammen Wärmeübertrager WT3 wird als Schlangenrohrwärmeübertrager gewählt, Medium Mineralöl „Mobiltherm 603“ von ExxonMobil Genaue Auslegung, Druck- u. Wärmeverluste siehe Vortrag S. Seibel Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

3.1 3-Kopf-Kolbenmembranpumpe LEWA Stellexentertriebwerk der Baugröße LDD Pumpenköpfe Typ LEWA ecoflow M900 PTFE Inlay, um hochviskose Stoffe zu fördern Wesentlich günstigere Orlita Pumpe f. geringere Viskositäten kann ebenfalls angeschafft werden (max. 2800 mPa s, gefordert: 50000 mPa s) Bran + Luebbe Pumpe unpassender Temp.-Bereich (bis 100° C) Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

4. Trägerstoffförderung Planung der Trägerstoffförderung für das CPF Verfahren: Versorgung der Dosiereinrichtung mit Trägerstoff Wahl eines geeigneten Dosiersystems Pneumatische Förderung Randbedingungen: Ex-Schutz Lebensmitteltauglichkeit Maßnahmen: Kapselung der Anlage Inertisierung (Über- oder Unterdruckmethode) Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 Versorgung des Vorlagenbehälters mit Trägerstoff Geringe Fördermenge: Batchweise Förderung Hohe Fördermenge: Umstellung auf kontinuierliche Förderung z.B. durch Anbringung eines großen Vorratsbehälters Trägerstoffdosierung z.B. Schneckendosierwaage Differentialdosierwaage Systeme mit Rührwerk  grobe Umwälzung  Verhindert Anbackung FlexWall®-Dosierer FW 33  Flexibler Polyurethantrog  verhindert Brückenbildung und Anbackung Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

4.1 Pneumatische Förderung Einschleusorgane Venturi-Injektor (Wahl) Wartungsarm Für feine Pulver geeignet Vorteil gegenüber Zellenradschleuse   Coanda-Injektor Verhindert Brückenbildung Material wird nicht an die Rohrwand gedrückt Geeignet für feine Transportgüter Berechnung des Leitungsquerschnitts Durch Iterative Berechnung ergibt sich ein Mindestdurchmesser von Dmin=42,6 mm  Es wird ein Durchmesser von D=45 mm gewählt Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 5. Sprühturm / Statischer Mischer Statischer Mischer: Prozessapparat zum kontinuierlichen Mischen von verschiedenen Stoffen homogene Durchmischung ohne Zuführung von Fremdenergie(Nutzung der Durchflussenergie) dient in unserer Anlage zum Einmischen & Einlösen des CO2 in das binäre Komponentengemisch Leichter & schneller Ausbau der Mischereinbauten zur Wartung/Reinigung CIP- & SIP-fähig Wahl: Statischer Mischer Modell VMS der Firma VERDERMIX Extra konzipiert für Lebensmittelindustrie Elemente leicht herauszieh- /auswechsel- bar Schnelle Durchmischung von Flüssigkeiten und Gasen Berechnung ob max. Druckverlust 100 bar unterschreitet: Alle Maximalwerte in die Software zur Berechnung des Druckverlustes eingesetzt ergab einen max. Verlust von ~85bar < 100bar Beheizung des statischen Mischers durch Doppelmantelrohre, um einer Verstopfungsgefahr durch hochviskose Mischungen vorzubeugen Oberer Mischerkopf: - Zusammenführung der Prozessströme mit dem CO2 (vor dem stat. Mischer) - Anschlüsse für Temperatur- und Druckmesser Unterer Mischerkopf: -Rohrstrecke zwischen Mischer und Düse (nach dem stat. Mischer) -Anschluss für Hochdruckmanometer und Temperaturmessung Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 Hohlkegeldüse: tangentiale Einströmung der Flüssigkeit in eine Umlaufkammer und daraus Erzeugung von Rotationsenergie (Druckenergie wird in Rotations- / Bewegungsenergie umgesetzt) Zerstäubungsqualität und Tropfenspektrum sind abhängig von: Bohrungsdurchmesser, Höhe des Druckes, Streukegel, Dichte, Viskosität Oberflächenspannung Wahl: Modell 123 der Firma Schlick Zerstäubung von hochviskosen Flüssigkeiten bei sowohl niedrigen als auch hohen Drücken geringe Verstopfungsgefahr Dimensionierung des Sprühturmkörpers: Bestimmung des inneren Überdruckes nach AD-Merkblatt B1: kleinstmögliche Wandstärke: 2mm Bestimmung des äußeren Überdruckes nach AD-Merkblatt B6: kleinstmögliche Wandstärke: 3mm Wandstärke muss mind. 3mm betragen, da 0,1bar innerer und äußerer Überdruck kalkuliert werden muss Daten/Größen: Höhe des Turms: Zylinder(3000)+Deckel(250)+Konus(2150) = 5400mm der aüßere Durchmesser des zylindrischen Sprühturmkörpers beträgt 3000mm Durchmesser der Öffnung am unteren Teil des Konuskörpers beträgt 1000mm der Durchmesser des Lochs im Sprühturmdeckel beträgt 1000mm der Sprühturm muss staubdicht und inert sein Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 Kühlungssystem: Kühlung durch Expansion von CO2 von 350 bar auf Normaldruck (1bar) (Joule-Thomson-Effekt: Abkühlen der Gase durch Expansion) Temperatur darf 100Grad C nicht überschreiten aber auch nicht stark unterschreiten Kühlungssystem in Form einer Wirbelsäule (Rippensystem umschließt Turm) Isolierungssystem: Verhinderung von schnellen und hohen Wärmeverlusten Schutz von Personen vor Verbrennungen bei Kontakt Wahl: Isolierung durch Dämmwolle sehr flexibles Dämmmaterial, dass auch zwischen Engräumen (Rohre des Kühlsystems) angebracht werden kann Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 6. Produktaustrag Anforderungen für die Verpackung der auszulegenden Anlage: Inerte Verpackung Innenoberfläche der Verpackung glatt & lebensmitteltauglich Wahl: Kunststoffverpackung (Polypropylen PP) Kunststoffverpackungen garantieren eine staubdichte Verpackung Kostengünstig & überall herstellbar ( keine hohen Transportkosten) leicht, transparent, korrosionsresistent, hitzebeständig, inert (chemisch unbeständig) kann Platz sparend und ohne weitere Komplikationen gelagert werden keine Verletzungsgefahr durch Splittern wie bei Holz oder Glas Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3 Packmittel: Verwendung von Beuteln Produktion von Pulvern für die Lebensmittelindustrie kleine Portionen werden benötigt Schüttgutschieber: Schnittstelle beim Trennen und Portionieren des Produktstromes Dosierung & Regulierung des Pulvers Wahl: Flexdos Dosiersystem der Firma HECHT Funktionsweise: Gegen Ende der Füllung drücken 2 pneumatisch gesteuerte Balken gegen ein flexiblen Schlauch.  Dadurch wird der Produktstrom verringert bzw. abgesperrt Schüttgut wird schonend unter Inertgasatmosphäre gefördert Eine Dosierung bis auf wenige Gramm ist möglich platzsparend & leicht zu reinigen Vertikale Verpackungsmaschine: Wahl: Vertikale Verpackungsmaschine LV500 der Firma Webrapack Vertikale Verpackungsmaschinen können Schüttgüter wie Pulver o.ä besser und schneller verpacken als horizontale Verpackungsmaschinen ein oben angebrachter Trichter bei der vertik. Verpackungsmaschine kann das Produkt ohne größeren Staubaustrag in den Beutel befördern Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

7. Gasaustrag und Reinigung Taschenfilter der Firma FILTEC Luftfilter GmbH 3-lagiges synthetisches Filtermedium Synthetischen Fasern Ultraschallgeschweißte Ausführung Hygiene-Dichtung Feuchtigkeitsbeständig bis 100% r. F. Temperaturbeständig bis 80°C Geprüft nach EN779 Brandschutz: Selbsterlöschend nach DIN 53438, F1 Abtrenngröße > 500 nm Aufnahmerahmen + Montagezubehör der Firma FILTEC Luftfilter GmbH Stabilität und Korrosionsschutz Leckfreie geschäumte Hygiene Dichtung Anpressfedern Zentrierung des Filters genaue Anpassung zum Filter Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

7.1 Radialverdichter, Leitungen u. Reststaubüberwachung G2E140AE7701 von der Firma ebmpapst Material Lüfterrad sendzimirverzinktes Stahlblech Material Gehäuse Aluminium Druckguss Lagerung wartungsfreie Kugellager Schutzklasse I Volumenstrom Max 335m³/h Schalldruckpegel 57dB(A) Schläuche bis zum Gebläse: AIRDUC® PUR 351 MHF lebensmittelecht hoch abriebefest glatte Innenwand gegen Ablagerungen hohe Flexibilität gegenüber starren Rohren leichte Reinigung & Reparatur FRE 06 der Firma BIV-Ventilatoren Unabhängige Möglichkeit zur Kontrolle des Filters Gezielte Wartungsmaßnahmen, geringer Wartungsbedarf niedrigere Betriebskosten nachrüstbar an bestehender Absauganlagen Anzeige Reststaub in mg am Display der Steuerung Gutes Preis-/Leistungsverhältnis Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3

Diese Präsentation ist downloadbar unter http://homepage.ruhr-uni-bochum.de/Benjamin.Happek/Gr3_Ges.ppt Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Apparatebau WS 06/07 Gruppe 3