Wie Sie den Durchfluss von Schokolade, Honig und Erdnussbutter mit einer lebensmittelechten Doppelspindelpumpe (Food-Grade Twin-Screw Pump) optimieren

Schokolade, Honig und Erdnussbutter stellen alle eine vertraute Herausforderung in der Lebensmittelverarbeitung dar: Sie müssen durch eine hygienische Produktionslinie bewegt werden, ihr Fließverhalten unterscheidet sich jedoch stark von dem wasserähnlicher Flüssigkeiten. Hohe Viskosität, Temperaturempfindlichkeit, Produkttextur sowie suspendierte oder partikuläre Bestandteile können die Förderleistung beeinflussen.

Für diese Produkte bedeutet die Optimierung des Durchflusses daher nicht einfach eine Erhöhung der Pumpendrehzahl. Die Beziehung zwischen Produkttemperatur, Viskosität, Druck, Schneckenkonfiguration, Drehzahl, Saugbedingungen und nachgeschalteter Rohrleitung bestimmt, ob das Produkt gleichmäßig bewegt wird und ob seine endgültigen Eigenschaften erhalten bleiben.

Eine lebensmittelechte Doppelspindelpumpe bietet einen flexiblen Ansatz, da ihr Verdrängerförderprinzip ein breites Viskositätsspektrum handhaben kann, während ein kontinuierlicher, pulsationsarmer Produkttransport gewährleistet wird. Mit der geeigneten Prozesskonfiguration kann dieselbe Technologie auf Schokolade, Honig, Erdnussbutter und andere viskose Lebensmittelprodukte angewendet werden.

Schokolade erfordert einen kontrollierten Durchfluss und nicht einfach eine höhere Drehzahl

Schokolade ist besonders empfindlich gegenüber Verarbeitungsbedingungen. Ihre Viskosität ändert sich mit der Temperatur, während übermäßige mechanische Behandlung oder ungeeignete Förderbedingungen das Endprodukt beeinträchtigen können.

Eine Doppelspindelpumpe bewegt Schokolade durch kontinuierlich gebildete Hohlräume zwischen den Schnecken und dem Pumpengehäuse. Da die Schnecken ohne direkten Kontakt zueinander oder zum Gehäuse arbeiten, hängt der Fördermechanismus nicht von aggressivem mechanischem Quetschen ab.

Für die Schokoladenverarbeitung besteht das Ziel im Allgemeinen darin, ein stabiles Verhältnis zwischen Temperatur, Viskosität, Druckdifferenz und Pumpendrehzahl herzustellen.

Wenn die Schokolade viskoser wird, ist die Erhöhung der Drehzahl nicht automatisch die richtige Lösung. Eine höhere Drehzahl kann den Systembedarf erhöhen und die Art und Weise verändern, wie sich das Produkt in der Rohrleitung verhält. Stattdessen können Ingenieure die Produkttemperatur, die Saugbedingungen, die Schneckenkonfiguration und den erforderlichen Durchfluss gemeinsam bewerten.

Eine geeignete beheizte Pumpe oder eine beheizbare Ausführung kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, wenn die Aufrechterhaltung der Produkttemperatur erforderlich ist. Der Zweck besteht nicht einfach darin, die Schokolade dünnflüssiger zu machen, sondern das Produkt innerhalb der für einen gleichmäßigen Transport erforderlichen Prozessbedingungen zu halten.

Honig profitiert von der Verdrängerförderung

Honig kann in seiner Viskosität erheblich variieren, abhängig von Temperatur, Zusammensetzung und Verarbeitungsbedingungen. Kalter Honig kann dem Fluss erheblich mehr Widerstand entgegensetzen als warmer Honig, was zusätzliche Anforderungen an die Saug- und Rohrleitungsförderung stellt.

Eine verdrängende Doppelspindelpumpe ist für diese Art von Produkt mit variabler Viskosität gut geeignet, da die Förderwirkung durch die rotierenden Schnecken mechanisch erzeugt wird und nicht hauptsächlich auf der Zentrifugalgeschwindigkeit beruht.

Die Durchflussoptimierung beginnt mit dem Verständnis der tatsächlichen Viskosität bei der beabsichtigten Verarbeitungstemperatur. Sobald diese ermittelt ist, kann die Pumpendrehzahl so gewählt werden, dass die erforderliche Produktionsrate ohne unnötige Erhöhung der Drehzahl erreicht wird.

Die SLGP-Serie bietet einen breiten Drehzahlbereich, wobei das Gesamtdesign Drehzahlen von bis zu 3.600 U/min erreichen kann. Die tatsächliche Betriebsdrehzahl sollte basierend auf dem Pumpenmodell, der Honigviskosität, dem erforderlichen Durchfluss, der Druckdifferenz und den Saugbedingungen ausgewählt werden und nicht die maximale Drehzahl als Ziel betrachten.

Bei hochviskosem Honig sollte auch die Saugrohrleitung sorgfältig berücksichtigt werden. Übermäßig lange oder restriktive Saugleitungen können den Widerstand erhöhen, bevor das Produkt die Pumpe erreicht. Ein geeigneter Tankauslass, Rohrleitungsdurchmesser, die Pumpenposition und eine Temperaturstrategie können daher genauso wichtig sein wie die Pumpe selbst.

Erdnussbutter erfordert Aufmerksamkeit für Textur und Partikel

Erdnussbutter bringt eine andere Reihe von Herausforderungen mit sich. Zusätzlich zur hohen Viskosität enthält das Produkt fein verarbeitete feste Bestandteile und kann eine Textur aufweisen, die während des gesamten Transports gleichbleibend sein muss.

Die kontinuierliche Förderwirkung einer Doppelspindelpumpe kann eine kontrollierte Alternative zu Fördermethoden bieten, die starke Pulsationen oder unnötige mechanische Behandlung verursachen.

Das SLGP-Design kann unter geeigneten Bedingungen Medien mit Partikelgrößen bis zu 40 mm handhaben, obwohl Anwendungen mit Erdnussbutter basierend auf der tatsächlichen Partikelgröße, Konzentration, Rezeptur, Viskosität und der gewünschten Produkttextur bewertet werden sollten.

Die Pumpendrehzahl ist wiederum eine wichtige Prozessvariable. Eine Erhöhung der Drehzahl kann die Kapazität steigern, aber der korrekte Betriebspunkt muss auch den Druckverlust in der nachgeschalteten Rohrleitung und die Eigenschaften des verarbeiteten Produkts berücksichtigen.

Bei Produkten wie Erdnussbutter kann die Aufrechterhaltung einer geeigneten Produkttemperatur auch dazu beitragen, eine vorhersagbare Viskosität während des Transports zu gewährleisten. Die Pumpe sollte daher als Teil des gesamten thermischen und fluidtechnischen Systems betrachtet werden und nicht als isoliertes Gerät.

Passen Sie die Pumpendrehzahl dem Produkt an, nicht umgekehrt

Einer der Hauptvorteile einer lebensmittelechten Doppelspindelpumpe ist ihre Fähigkeit, über einen weiten Drehzahlbereich zu arbeiten. Die SLGP-Serie kann je nach gewähltem Modell von relativ niedrigen bis zu hohen Drehzahlen eingesetzt werden.

Dies ermöglicht es, die Förderbedingungen an das Produkt anzupassen.

Ein relativ flüssiges Produkt kann beispielsweise einen anderen Betriebspunkt erfordern als eine hochviskose Schokoladen- oder Erdnussbutterformulierung. Ebenso kann ein Produkt, das bei niedrigeren Temperaturen deutlich zähflüssiger wird, eine andere Kombination aus Erwärmung und Pumpendrehzahl erfordern.

Das Ziel ist es, einen stabilen Betriebspunkt zu etablieren, an dem der erforderliche Durchfluss erreicht wird, während unnötige Drehzahl, Druck oder mechanische Belastung vermieden werden.

Da die Schnecken berührungslos arbeiten, kann die Pumpe auch Produkte mit begrenzter Schmierung handhaben, ohne auf eine Produktschmierung zwischen den Schnecken und dem Pumpengehäuse angewiesen zu sein.

Temperatur ist Teil der Durchflusskontrolle

Bei viskosen Lebensmittelprodukten können Temperatur und Durchfluss nicht getrennt betrachtet werden.

Schokolade, Honig und Erdnussbutter können alle erhebliche Viskositätsänderungen bei Temperaturänderungen aufweisen. Ein Prozess, der bei einer Temperatur effektiv funktioniert, kann sich daher nach einer Änderung der Produkttemperatur anders verhalten.

Die SLGP-Pumpe ist für Medientemperaturen bis 130 °C spezifiziert, während Reinigungstemperaturen bis zu 140 °C erreichen können, abhängig von Konfiguration und Betriebsbedingungen. Für die eigentliche Produktion sollte die geeignete Temperatur aus der Produktrezeptur und den Prozessanforderungen ermittelt werden, anstatt einfach die maximale Pumpentemperatur zu verwenden.

Eine beheizbare Pumpenausführung kann gewählt werden, wenn ein Wärmemanagement um die Pumpe herum erforderlich ist.

Das Ziel ist es, konsistente Produktbedingungen vom Lager- oder Vorbereitungsbehälter über die Pumpe bis hin zur nachgeschalteten Ausrüstung zu schaffen.

Pulsationsarmer Transport hilft, einen stabilen Prozess aufrechtzuerhalten

Die Durchflussoptimierung umfasst auch das, was passiert, nachdem das Produkt die Pumpe verlassen hat.

Das Doppelspindelpumpenprinzip erzeugt eine kontinuierliche axiale Förderung und relativ geringe Pulsation. Dies kann vorteilhaft sein, wenn viskose Lebensmittelprodukte zu Abfüllmaschinen, Vorratstanks, Wärmetauschern oder anderen nachgeschalteten Geräten gefördert werden, wo instabiler Durchfluss die Prozesssteuerung erschweren kann.

Insbesondere bei Schokolade und Erdnussbutter kann ein stabiler Transport dazu beitragen, dass das nachgeschaltete System einen gleichmäßigeren Produktstrom erhält, anstatt wiederholte Hoch- und Niedrigdurchflusszyklen.

Das angemessene Ergebnis hängt dennoch von der gesamten Rohrleitungsauslegung ab. Rohrdurchmesser, Länge, Bögen, Ventile, Höhenänderungen und der Widerstand nachgeschalteter Geräte tragen alle zur endgültigen Druckanforderung bei.

Umkehrbetrieb erhöht die Flexibilität bei der Produkthandhabung

Lebensmittelverarbeitungslinien müssen viskose Produkte oft in mehr als eine Richtung bewegen. Nach dem Fördern von Schokolade, Honig oder Erdnussbutter von einem Behälter in einen anderen können Produktreste in der Verbindungsrohrleitung verbleiben.

Die SLGP-Pumpe unterstützt den reversiblen Betrieb durch eine Änderung der Wellendrehrichtung. Dies ermöglicht es ausgewählten Prozesssystemen, die Rückwärtsförderung als Teil der Produktrückgewinnung oder Linienführung zu nutzen.

Die tatsächliche Rückgewinnungsleistung hängt von der Rohrleitungsauslegung, der Produktviskosität, der Temperatur, der Ventilanordnung und der Menge des Restprodukts ab. Dennoch gibt der reversible Betrieb Ingenieuren ein zusätzliches Werkzeug bei der Gestaltung einer flexiblen Lebensmittelverarbeitungslinie.

Von der Produktvorbereitung bis zur Endabfüllung

Eine lebensmittelechte Doppelspindelpumpe ist am effektivsten, wenn ihr Betriebspunkt auf die gesamte Produktroute ausgelegt ist.

Ein typisches System kann einen Misch- oder Vorbereitungstank, ein Heizsystem, hygienische Rohrleitungen, Ventile, eine Doppelspindelpumpe, einen Vorlagebehälter und Abfüllgeräte umfassen. Die Pumpe muss den erforderlichen Durchfluss liefern, ohne übermäßigen Druckbedarf zu erzeugen oder die erforderlichen Verarbeitungsbedingungen des Produkts zu beeinträchtigen.

Bei Schokolade kann das Temperaturmanagement die Auslegung dominieren. Bei Honig können die Viskosität und die Saugbedingungen wichtiger werden. Bei Erdnussbutter erfordern die Produkttextur, die Viskosität und die Partikeleigenschaften zusätzliche Aufmerksamkeit.

Dieser anwendungsspezifische Ansatz ist nützlicher, als eine universelle Pumpendrehzahl für alle drei Produkte zu wählen.

Ein flexibler Pumpansatz für viskose Lebensmittelprodukte

Schokolade, Honig und Erdnussbutter zeigen, warum der Lebensmittelprodukttransport basierend auf den tatsächlichen rheologischen und Prozessbedingungen ausgelegt werden sollte. Ihre Unterschiede in Viskosität, Temperaturverhalten, Textur und Partikeleigenschaften bedeuten, dass dieselbe nominale Durchflussanforderung sehr unterschiedliche Pumpeneinstellungen erfordern kann.

Eine lebensmittelechte Doppelspindelpumpe bietet die Flexibilität, diese Unterschiede durch variable Drehzahl, Verdrängerförderung, reversiblen Betrieb, pulsationsarmen Transport und konfigurierbare Schneckengeometrie auszugleichen.

Für Lebensmittelverarbeiter besteht das Ziel nicht einfach darin, eine höhere Durchflussrate zu erreichen. Es geht darum, einen kontrollierten Förderprozess zu etablieren, bei dem die Pumpe, die Produkttemperatur, die Rohrleitung, der Druck und die nachgeschalteten Geräte zusammenarbeiten, um einen gleichmäßigen Produktfluss von der Vorbereitung bis zur Endabfüllung zu gewährleisten.