Seit etwa zehn Jahren werden nach den Kriterien des Hygienic Design konstruierte Schraubenspindelpumpen in der Lebensmittelindustrie genutzt. Die innovative Fördertechnik kann zahlreiche Transferaufgaben, bspw. das Be- und Entladen von Tankfahrzeugen und Rohwarenlagern oder die schonende Förderung von Zutaten und Endprodukten übernehmen. Die Hyghspin-Baureihe von Jung Process Systems deckt praktisch alle Anforderungen ab und bietet eine Reihe wirtschaftlicher und technologischer Vorteile.

Das Förderprinzip der Schraubenspindelpumpen ist nicht neu, es wird seit über 100 Jahren vor allem in der Gas- und Ölindustrie genutzt. 2009 präsentierte das norddeutsche Familienunternehmen Jung Process Systems auf der Drinktec mit vier Hyghspin-Modellen erstmals auch die Anwendungsmöglichkeiten in der Getränkeindustrie. Seitdem setzt sich das Pumpenprinzip bei der Verarbeitung von Lebensmitteln, bei Getränkeherstellern und in Brauereien immer mehr durch. Schraubenspindelpumpen sind für fließfähige Produkte nahezu jeder Temperatur, Viskosität und Konsistenz einsetzbar, ob wässrig, hochviskos, stückig, faserig oder gasbeladen. Die Förderleistung der Hyghspin-Pumpen kann bis zu 300 m3/h bei einem Druck bis zu 35 bar, in Sonderfällen auch bis zu 50 bar betragen. Der Viskositätsbereich umfasst 0,5 bis 1.000.000 cSt, der Temperaturbereich geht von -10 bis +130 °C, auch hier sind für höhere Temperaturen individuelle Lösungen möglich.

Orangensaft in verschiedenen Viskositäten
Ein typisches Beispiel für den Einsatz von Schraubenspindelpumpen ist die Produktion von Orangensaft, bei der die Aggregate in allen Verarbeitungsschritten im Einsatz sind. Der frisch gepresste Saft wird im Anbauland, bspw. Brasilien, zu Konzentrat verarbeitet und per Schiff nach Europa gebracht. Häufig befinden sich Pumpen direkt an Bord der Tankschiffe, da so das Be- und Entladen schneller geht und das Konzentrat gelegentlich auch während der Überfahrt umgepumpt wird, um ein Absetzen von Fruchtpartikeln zu verhindern. Vom Zielhafen – meist Rotterdam – geht das Konzentrat per Tankfahrzeug nach Deutschland und wird hier schließlich wieder zu Orangensaft oder geht als Grundstoff in die Lebensmittelindustrie.

Für die unterschiedlichen Viskositäten – flüssiger Saft und höher viskoses oder tiefgekühltes Konzentrat – kann eine Hyghspin-Schraubenspindelpumpe gleichen Typs eingesetzt werden, denn der breite Viskositätsbereich macht das Fördersystem sehr flexibel. „Neben der Bewältigung verschiedenster Transferaufgaben ergibt sich aus dem breiten Volumenstrom- und Viskositätsbereich auch die Möglichkeit, die Pumpe ohne zusätzlichen Bypass zu reinigen. Darüber hinaus können die Hyghspin-Modelle gedämpft werden, auch die Sterilisierung ist verbaut in der Anlage möglich“, erläutert Henning Grönwoldt-Hesse, Vertriebsleiter bei Jung Process Systems.

Produktkontaminationen müssen in der Lebensmittelindustrie unter allen Umständen vermieden werden. Das Funktionsprinzip ist daher kontaktfrei. Die Hyghspin-Schraubenspindelpumpen werden aus hochwertigem Edelstahl gefertigt und tragen die EHEDG- und 3A-Zertifikate. Die totraumfreie Konstruktion erfolgt nach den Richtlinien des Hygienic Design. Oberflächen sind elektropoliert und weisen standardmäßig Rauheiten unter 0,8 μm aus. Für besondere Anforderungen stehen Ausführungen mit einem Ra-Wert kleiner 0,4 μm zur Auswahl. Darüber hinaus werden bei den Hyghspin-Modellen alle medienberührenden Teile aus Edelstahl-Vollmaterial gespant. „Diese aufwändige Fertigung ist ein besonderes Merkmal unserer Pumpen. Wir vermeiden damit, dass Lunker oder Risse entstehen, wie das bei der Verwendung von Gussteilen passieren kann“, sagt der Pumpenexperte. „Unsere Pumpen erreichen damit ein überaus hohes Hygieneniveau.“

Schonende Förderung von Hefe
Einer der wichtigsten Geschmacksträger beim Bier ist die Hefe. Es gibt unzählige Arten und jede Brauerei hat ihre eigenen Stämme. Eines ist allen gemeinsam: Die lebendigen Hefezellen sind empfindlich gegenüber Scherkräften und thermischen Belastungen. „Für die Förderung von Hefe ist das Schraubenspindel-Prinzip optimal. Unsere Hyghspin-Pumpen zeichnen sich durch einen nahezu pulsationsfreien Lauf aus. Sie sind mit jeweils zwei gegenläufigen Förderschnecken ausgelegt. Es rotieren die Verdränger und nicht das Produkt. Die Hefe wird also langsam, ohne Schleudern oder anderen Stress durch die Pumpe geschoben. Diese geringe Fördergeschwindigkeit ist besonders zellschonend“, erklärt Grönwoldt-Hesse. „Darüber hinaus lässt sich mit unseren Pumpen das Reinheitsgebot des deutschen Bieres auch in Bezug auf die Reinigungsmöglichkeiten und den Hygienestandard des Fördersystems effektiv umsetzen.“

Die schonende Förderung ist auch bei anderen Prozessen in der Lebensmittelverarbeitung von Vorteil, etwa beim Transfer von stückigen Fruchtrezepturen. Die Kammern der Hyghspin werden laufend auf der Saugseite befüllt und auf der Druckseite entleert. Es entstehen nur sehr geringe Turbulenzen, so dass der Einfluss auf das Medium gering ist und eine perfekte Saugleistung sowie ein niedriger NPSH-Wert gesichert wird.

Ökonomische Vorteile
Schraubenspindelpumpen sind auch unter wirtschaftlichen Aspekten interessant. Sie sind wartungsarm und haben keine verschleißende Förder­elemente, wie dies bspw. bei Schlauchpumpen der Fall sein kann. Zudem ist das Risiko, dass die Pumpe durch Kavitation Schaden nimmt, erheblich geringer als bei anderen Verdrängerpumpen. Der mit entsprechenden Wellendichtungen trockenlaufsichere Betrieb erlaubt eine höhere Toleranz gegen Bedienerfehler. Der Schutz der Pumpen gegen zu hohe Drücke kann darüber hinaus durch einen einfachen Druckschalter erfolgen. Die Pumpen stoppen sehr schnell, so dass auf ein Überströmventil verzichtet werden kann.

Besonders interessant ist der Pumpentyp im Retrofit. „Mit einer Hyghspin-Pumpe kann in einer bestehenden Anlage ein größerer Volumenstrom gefahren werden“, sagt Henning Grönwoldt-Hesse. „Häufig werden unsere Aggregate eingesetzt, um eine vorhandene Anlage zu optimieren. Man darf dabei nicht nur die Kosten der einzelnen Komponente im Blick haben, sondern muss sehen, dass das ganze System durch eine Hyghspin-Schraubenspindelpumpe deutlich effektiver werden kann. Dies zahlt sich bspw. bei schnellen Entladeprozessen mittelfristig aus.“

Soll eine Pumpe an wechselnden Standorten eingesetzt werden, bietet Jung Process Systems mobile Einheiten aus Pumpe, Steuerung und einem passenden Transportwagen an. Dank der kompakten Blockbauweise sind die Hyghspin-Pumpen leicht zu reinigen und lassen sich gut transportieren. Pumpenkörper und Antrieb sind fest miteinander verbunden. Dies garantiert einen kontakt- und unwuchtfreien Betrieb, der Kupplungsschäden vermeidet. Ein integrierter REP-Schalter sowie die FU-Schutzklasse IP66 und nicht zuletzt die schon erwähnte CIP- und SIP-Funktion sorgen für erhöhte Sicherheit, auch bei wechselnden Bedienern.

Eigene Konstruktion und Fertigung
Jung Process Systems beschäftigt am Firmensitz in Kummerfeld bei Hamburg über 90 Mitarbeiter. Die Fertigung erfolgt zu fast 100% im eigenen Haus. Eine eigene Konstruktionsabteilung kann schnell und flexibel auf spezielle Kundenanforderungen eingehen. Ein Vorteil gerade für mittelständische Unternehmen, die mit diesem universellen Pumpensystem individuelle Lösungen zu überschaubaren Kosten umsetzen können.