Apparatebau für MB und UTRM Gesamtpräsentation Gruppe 3 Gruppenmitglieder: Marcus Irle, Sebastian Niedballa, Sebastian Seibel, Robert v. Blumenthal, Nico

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)


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


1.1 Aufteilung der Halle

• Bereich 1: Lagerung/ Anlieferung

• Bereich 2: Produktion

• Bereich 3: Lagerung von Reinigungs- und Desinfektionsflüssigkeiten


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


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

Vorlagebehälter V1



• Die Fluide in der Anlage werden batchweise (schubweise) gefördert

• Der Transport der Fluide erfolgt über einen Edelstahlschlauch zur PumpeGrund 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.


3. Förderung der Stoffströme

• 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


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)


4. TrägerstoffförderungPlanung 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)


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


4.1 Pneumatische FörderungEinschleusorgane

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


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-fähigWahl: 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

5. Sprühturm / Statischer Mischer

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


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: 2mmBestimmung des äußeren Überdruckes nach AD-Merkblatt B6: kleinstmögliche Wandstärke: 3mmWandstärke 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


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 Dämmwollesehr flexibles Dämmmaterial, dass auch zwischen Engräumen (Rohre des Kühlsystems)angebracht werden kann


6. ProduktaustragAnforderungen für die Verpackung der auszulegenden Anlage: • Inerte Verpackung• Innenoberfläche der Verpackung glatt & lebensmitteltauglichWahl: 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


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 PulversWahl: Flexdos Dosiersystem der Firma HECHTFunktionsweise: 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. Verpackungsmaschinekann das Produkt ohne größeren Staubaustrag in den Beutel befördern


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

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


Diese Präsentation ist downloadbar unter

http://homepage.ruhr-uni-bochum.de/Benjamin.Happek/Gr3_Ges.ppt

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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