Sanitäre Doppelspindelpumpe für Tenside und Waschmittel: Eliminierung von Schaumbildung und Phasentrennung

Tensid- und Waschmittelformulierungen können sich während des Pumpens erheblich verändern. Eine Flüssigkeit, die in einem Mischbehälter gleichmäßig erscheint, kann nach dem Transfer übermäßigen Schaum entwickeln, Luft einschließen oder Veränderungen in der scheinbaren Konsistenz aufweisen. Für Hersteller sind diese Veränderungen nicht einfach nur Pumpenprobleme. Sie können das Aussehen, das Abfüllverhalten, die Konzentrationskonsistenz und die Endqualität des chemischen Produkts beeinflussen.

Dies macht die Transferstufe zu einem wichtigen Bestandteil der Tensid- und Waschmittelverarbeitung. Die Pumpe muss die Formulierung mit der erforderlichen Rate fördern, dabei aber unnötige Lufteinschlüsse begrenzen und Betriebsbedingungen vermeiden, die das Produkt stören.

Eine sanitäre Doppelspindelpumpe bietet für diese Anwendungen eine Verdrängerförderung. Ihre kontinuierliche Schneckenbewegung, der berührungslose Betrieb, die einstellbare Drehzahl und die Fähigkeit, einen breiten Viskositätsbereich zu handhaben, machen sie für den kontrollierten Transfer ausgewählter Tensid- und Waschmittelformulierungen geeignet.

Warum sich Tenside beim Pumpen anders verhalten

Das charakteristische Merkmal eines Tensids ist seine Fähigkeit, die Oberflächenspannung zu reduzieren und stark mit Grenzflächen zu interagieren. Diese Eigenschaft ist für Waschmittel, Reiniger, Emulgatoren, Benetzungsmittel und viele andere chemische Formulierungen essentiell, macht das Produkt aber auch anfälliger für Schaumbildung, wenn Luft in der Flüssigkeit dispergiert wird.

Luft kann eingetragen werden, wenn das Produkt turbulente Bereiche durchläuft, der Flüssigkeitsstand niedrig ist oder die Pumpbedingungen übermäßige Agitation erzeugen. Sobald Luft in eine tensidreiche Flüssigkeit gelangt, können die Blasen stabil bleiben, anstatt sich schnell abzuscheiden.

Das Ergebnis kann ein Produkt sein, das wesentlich voluminöser erscheint als sein tatsächlicher Flüssigkeitsgehalt. Anhaltender Schaum kann zudem das nachgelagerte Abfüllen weniger konsistent machen und die Sichtprüfung der fertigen Formulierung erschweren.

Aus diesem Grund kann die Steuerung der Förderung des Produkts ebenso wichtig sein wie die Steuerung der Formulierung selbst.

Kontinuierliche Förderung hilft, unnötige Durchflussschwankungen zu vermeiden

Die SLGP-Doppelspindelpumpe transportiert das Produkt durch kontinuierlich bewegte Kavitäten, die von zwei rotierenden Schnecken erzeugt werden. Im Gegensatz zu Hubkolbenpumpen beruht die Förderwirkung nicht auf wiederholten Saug- und Druckhüben.

Dies erzeugt eine impulsarme Fördercharakteristik, die vorteilhaft sein kann, wenn eine Waschmittel- oder Tensidformulierung mit einer relativ stabilen Rate bewegt werden muss.

Die Schnecken arbeiten zudem ohne direkten Kontakt zueinander oder zum Pumpengehäuse. Das Produkt wird durch den Raum gefördert, der durch die rotierende Schneckengeometrie gebildet wird, und nicht durch wiederholte mechanische Einwirkung übertragen.

Für Formulierungen, bei denen eine übermäßige mechanische Behandlung unerwünscht ist, bietet dies einen nützlichen Ausgangspunkt für die Steuerung des Transferprozesses.

Es ist wichtig, dies von der Behauptung zu unterscheiden, dass Doppelspindelpumpen Schaum automatisch eliminieren. Die Schaumbildung hängt von der Formulierungschemie und den Betriebsbedingungen ab. Die Pumpe trägt dazu bei, indem sie einen steuerbaren Fördermechanismus bereitstellt, der ohne unnötig aggressive Bedingungen betrieben werden kann.

Pumpendrehzahl ist eine Variable der Produktqualität

Bei Tensiden und Waschmitteln sollte die Pumpendrehzahl nicht ausschließlich als Kapazitätseinstellung betrachtet werden.

Eine Erhöhung der Drehzahl kann den Durchsatz steigern, verändert aber auch die Art und Weise, wie die Formulierung den Pumpvorgang erfährt. Die geeignete Drehzahl hängt daher von der Viskosität, der Temperatur, dem erforderlichen Durchfluss, der Druckdifferenz und der Empfindlichkeit des Produkts gegenüber Lufteinschlüssen ab.

Die SLGP-Serie verfügt über einen breiten, einstellbaren Drehzahlbereich, wobei das Gesamtdesign Drehzahlen von bis zu 3.600 U/min erreichen kann. Dies bedeutet nicht, dass eine hohe Drehzahl für jede Formulierung geeignet ist. Stattdessen ermöglicht der verfügbare Bereich den Herstellern, einen für das jeweilige chemische Produkt geeigneten Arbeitspunkt zu identifizieren.

Eine niedrigere oder moderate Betriebsdrehzahl kann vorzuziehen sein, wenn das Ziel ein kontrollierter Transfer und nicht der maximale Durchsatz ist, während für flüssigere Formulierungen andere Bedingungen angemessen sein können.

Der wichtige Punkt ist, die Pumpendrehzahl an das Produktverhalten anzupassen, nicht einfach an die maximale Leistungsfähigkeit der Pumpe.

Viskositätsänderungen können das Transferverhalten verändern

Tensid- und Waschmittelprodukte sind in vielen Formulierungen erhältlich, von relativ dünnflüssigen Reinigungslösungen bis hin zu konzentrierten, hochviskosen Produkten.

Die Viskosität kann sich auch während der Verarbeitung ändern. Konzentration, Temperatur, gelöste Inhaltsstoffe und die Formulierungsstruktur können den Fließwiderstand beeinflussen.

Die SLGP-Pumpe ist für einen breiten Viskositätsbereich ausgelegt, wobei die gelieferten Produktinformationen unter anwendbaren Bedingungen eine Fähigkeit von bis zu 500.000 cSt angeben.

Dieser breite Bereich ist nützlich, wenn verschiedene chemische Formulierungen mit derselben Pumpentechnologie verarbeitet werden. Das geeignete Pumpenmodell und der Arbeitspunkt hängen jedoch weiterhin von der tatsächlichen Viskosität und den Prozessbedingungen ab.

Bei einem konzentrierten Waschmittel beispielsweise ist eine einfache Erhöhung der Pumpendrehzahl möglicherweise nicht die effektivste Reaktion auf eine höhere Viskosität. Produkttemperatur, Schneckenkonfiguration, Druckanforderung und Saugbedingungen müssen gemeinsam betrachtet werden.

Temperatur kann sowohl die Viskosität als auch das Produktverhalten verändern

Die Temperatur ist eine weitere wichtige Variable bei der Verarbeitung von Tensiden und Waschmitteln.

Eine Formulierung kann sich leichter fördern lassen, wenn die Viskosität mit steigender Temperatur abnimmt, aber Temperaturänderungen können auch die Löslichkeit, das Phasenverhalten, die Verträglichkeit der Inhaltsstoffe und das physikalische Erscheinungsbild des Endprodukts beeinflussen.

Die SLGP-Pumpe kann unter den angegebenen Bedingungen Medientemperaturen bis zu 130 °C verarbeiten, während die angegebene Reinigungstemperatur 140 °C erreichen kann.

Dies sind Gerätefähigkeiten und nicht empfohlene Produktverarbeitungstemperaturen. Die tatsächliche Betriebstemperatur sollte durch die chemische Formulierung und ihre Verarbeitungsanforderungen bestimmt werden.

Bei temperaturempfindlichen Formulierungen besteht das Ziel darin, während des Pumpens einen ausreichend stabilen Produktzustand aufrechtzuerhalten, sodass Viskositätsänderungen kein inkonsistentes Transferverhalten erzeugen.

Phasentrennung ist in erster Linie ein Formulierungsproblem

Die Phasentrennung erfordert besondere Aufmerksamkeit, da sie nicht einfach durch einen Pumpenwechsel gelöst werden kann.

Waschmittel und tensidbasierte Produkte können mehrere Inhaltsstoffe enthalten, die gleichmäßig verteilt bleiben müssen. Eine Trennung kann aus Formulierungsunverträglichkeiten, Konzentrationsänderungen, Temperaturschwankungen, unzureichender Mischung, Lagerbedingungen oder anderen chemischen und physikalischen Faktoren resultieren.

Die Rolle der Pumpe besteht darin, die Formulierung zu transferieren, ohne ihren etablierten Zustand unnötig zu stören.

Eine Doppelspindelpumpe bietet kontinuierliche Verdrängung und einstellbare Förderbedingungen, sodass die Transferrate entsprechend den Produkteigenschaften gesteuert werden kann.

Wenn eine Formulierung bereits im Vorbereitungsstadium die erforderliche Gleichmäßigkeit erreicht hat, kann die Aufrechterhaltung geeigneter Transferbedingungen dazu beitragen, eine zusätzliche Instabilitätsquelle zu vermeiden.

Dies ist eine grundlegend andere Überlegung als die Verwendung einer Pumpe zum Homogenisieren einer Formulierung. Die Doppelspindelpumpe sollte als kontrollierte Fördervorrichtung betrachtet werden, nicht als Ersatz für Formulierungs- oder Mischausrüstung.

Handhabung von hochviskosen Waschmittelkonzentraten

Einige Waschmittelprodukte werden als konzentrierte Formulierungen hergestellt, die deutlich viskoser sind als ihre endgültigen verdünnten Produkte.

Dies erzeugt während der Produktion eine andere Pumpenanforderung. Die Pumpe muss ausreichende Förderkraft erzeugen, während sie eine stabile Produktbewegung durch die Pumpe und den nachgelagerten Prozess aufrechterhält.

Das Verdrängerprinzip der SLGP macht sie für ausgewählte hochviskose Formulierungen geeignet. Ihr Betriebsbereich kann entsprechend dem tatsächlichen Produktzustand angepasst werden, anstatt dass der Prozess mit einer festen Drehzahl arbeiten muss.

Die Pumpe kann unter geeigneten Bedingungen auch Medien mit Partikeln bis zu 40 mm Durchmesser verarbeiten. Bei chemischen Produkten bleiben die tatsächlichen Partikeleigenschaften wichtig, insbesondere wenn die Partikel hart, abrasiv, unregelmäßig geformt oder in hohen Konzentrationen vorhanden sind.

Umkehrförderung für die Produkthandhabung

Die Tensid- und Waschmittelproduktion kann Produkte mit unterschiedlichen Viskositäten oder Formulierungen umfassen, die nach dem Transfer zurückgewonnen werden müssen.

Die SLGP-Pumpe unterstützt den reversiblen Betrieb durch Änderung der Drehrichtung der Wellen. Dies ändert die Richtung der Produktförderung, ohne dass eine mechanische Modifikation der Pumpe erforderlich ist.

Für chemische Produkte kann dies nützlich sein, wenn eine Formulierung zurück zu einer vorherigen Prozessstufe bewegt werden muss oder wenn Restprodukt aus einem Transferabschnitt zurückgewonnen werden muss.

Der Vorteil liegt hier primär in der Prozessflexibilität auf der Ebene des Produkttransfers, nicht in einer vollständigen Systemintegration.

Wellendichtungsauswahl für chemische Formulierungen

Die Wellendichtung ist eine weitere wichtige Überlegung beim Pumpen chemischer Produkte.

Die SLGP kann mit einfachen Gleitringdichtungen, doppelten Gleitringdichtungen, Gummilippendichtungen oder Stopfbuchspackungen konfiguriert werden. Die geeignete Option hängt von der chemischen Zusammensetzung, der Temperatur, dem Druck, den Reinigungsbedingungen und den Verträglichkeitsanforderungen der Formulierung ab.

Bei aggressiven Tensidkonzentraten oder Waschmittelchemikalien sollte die Dichtungsverträglichkeit zusammen mit allen produktberührenden Materialien bewertet werden. Die chemische Beständigkeit kann nicht allein aus dem Pumpenkörper bestimmt werden.

Dies ist besonders wichtig, wenn ein Hersteller mehrere Formulierungen mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen auf derselben Ausrüstung verarbeitet.

Vom Tensidkonzentrat zum fertigen Waschmittel

Das Verhalten eines Waschmittels beim Pumpen kann sich ändern, während sich seine Formulierung entwickelt.

Rohstoffe können zunächst dispergiert oder gelöst werden, gefolgt von der Zugabe von Tensiden, Buildern, Lösungsmitteln, Duftstoffen, Wirkstoffen oder anderen Komponenten. Mit Änderung der Konzentration und Zusammensetzung ändern sich auch die Viskosität und die Luftempfindlichkeit.

In jeder Stufe sollte die Pumpe entsprechend dem tatsächlichen Produktzustand betrieben werden.

Eine Formulierung, die sich in einem frühen Stadium leicht fördern lässt, kann nach Konzentrationserhöhung wesentlich viskoser werden. Umgekehrt kann ein verdünntes, fertiges Waschmittel einen völlig anderen Arbeitspunkt erfordern.

Deshalb ist ein breiter Pumpenbetriebsbereich wertvoll: Der Pumpvorgang kann an das sich ändernde chemische Produkt angepasst werden, anstatt jede Formulierungsstufe als dieselbe Fluidhandhabungsaufgabe zu behandeln.

Ein kontrollierter Pumpansatz für tensidbasierte Produkte

Schaumbildung und Phaseninstabilität bei der Tensid- und Waschmittelproduktion sind eng mit der Formulierungschemie und den Prozessbedingungen verbunden. Die Pumpenauswahl kann diese Phänomene nicht unabhängig eliminieren, aber sie kann beeinflussen, wie das Produkt die Transferstufe erfährt.

Die sanitäre Doppelspindelpumpe bietet kontinuierliche Verdrängerförderung, impulsarmen Durchfluss, berührungslosen Schneckenbetrieb, reversiblen Transfer und einen breiten Betriebsbereich. Diese Eigenschaften ermöglichen es Herstellern, die Pumpbedingungen an Viskosität, Temperatur, Formulierungsstufe und erforderliche Produktionsrate anzupassen.

Das Ziel bei Tensiden und Waschmitteln ist daher nicht einfach, schneller zu pumpen. Es geht darum, einen kontrollierten Transferzustand zu etablieren, der das physikalische Verhalten des chemischen Produkts – von der konzentrierten Formulierung bis zum fertigen Produkt – respektiert, während unnötige Lufteinschlüsse und mechanische Störungen minimiert werden.