Insbesondere in der lebensmittelverarbeitenden sowie der Pharma-Industrie müssen Medien besonders schonend gefördert und zugleich eine hohe Rezepturgenauigkeit eingehalten werden. Hinzu kommt, dass die eingesetzten Pumpen wie alle Anlagenbestandteile eine eingebundene Reinigbarkeit (CIP/SIP) zulassen müssen, um im Prozess Produktkontaminationen auszuschließen. Diese Anforderungen finden sich mittlerweile auch bei Produzenten der Feinchemikalienindustrie, die beispielsweise Rohstoffe oder Zwischenprodukte für die Sektoren Food und Pharma herstellen. Aus diesem Grund hat sich der Pumpenexperte LEWA um die EHEDG-Zertifizierung der bewährten Dosierpumpe ecodos hygienic bemüht. Die Pumpengröße LEE ist nun seit Mitte 2023 bisher die einzige motorgetriebene oszillierende Membrandosierpumpe, die ein solches Zertifikat besitzt. Dies macht die ecodos-Baureihe einerseits für „Clean Market“-Projekte in Europa bei der Lebensmittelproduktion attraktiver und ist andererseits auch für OEMs und EPCs relevant, die in regulierte Industrien liefern, und eine EHEDG-Konformität in ihren Lastenheften spezifizieren.
„Bei Pumpen, die z.B. in der Lebensmittelverarbeitung und der pharmazeutischen Herstellung zum Einsatz kommen, erwarten die Anwender einerseits eine wirtschaftliche Lösung, die leicht zu warten ist und geringe Lebenszykluskosten hat“, weiß Dr. Hans-Joachim Johl, Lead Product Manager Life Sciences/Clean Processes bei LEWA. „Darüber hinaus sollte die Prozesstechnik auch bestimmte europaweite gesetzliche Konformitätsbescheinigungen für die produktberührenden Polymere vorweisen können, um deren Eignung für die sensiblen Bedingungen in diesen Bereichen nachzuweisen.“ So sind z.B. die europäischen Verordnungen 1935/2004 sowie 10/2011 für produktberührte Polymere maßgeblich. Die Eignung von Betriebs-, Montage- und Bearbeitungshilfsstoffen für den Food-Einsatz lässt sich etwa über NSF H1 und AOF (Animal Origin Free) zertifizieren. Ein entscheidender Qualitätsnachweis in Bezug auf die Reinigung der Ausrüstung bildet hingegen das Zertifikat EHEDG EL Class 1, das eine gute Inline-Reinigung ohne Demontage bescheinigt und ein Differenzierungsmerkmal zu alternativen Pumpenlösungen bildet. Da eine solche Anforderung immer öfter von Produzenten von Rohstoffen für die Lebensmittel- und Pharmaproduktion gestellt wird, hat sich LEWA mit seiner bewährten ecodos-Membrandosierpumpe diesem Reinigbarkeitsnachweis gestellt und ihn bestanden.
„Der Hauptvorteil der Pumpe für den Einsatz in diesen ‚Clean-Industries‘ ist konstruktionsbedingt: Die wellendichtungsfreie oszillierende Membranpumpe verfügt über eine hermetische Dichtheit in beide Richtungen“, erklärt Dr. Johl. „Dies gilt sowohl von der Produktseite zum Bediener, etwa bei der Verwendung heißer alkalischer Reinigungsmedien oder kritischer Prozessfluide, als auch von der Produktionsumgebung zum Prozessfluid, z.B. beim Einsatz der Pumpen in aseptischen Prozessen.“ Dabei kommt eine leckageüberwachte Mehrlagen-Sicherheitsmembran zum Einsatz, wodurch die Funktionalität und Trennung von der Prozessumgebung auch im Störungsfall gegeben ist. Die ideale Standzeit dieser Membran beträgt etwa 16.000 Betriebsstunden (abhängig von der Häufigkeit thermischer Belastung durch CIP/SIP Einsätze), was einer Dauernutzung von zwei Jahren entspricht. Selbst im Fall einer Beschädigung der produktberührten Membran kann der entsprechende Produktionsschritt auf diese Weise ohne Unterbrechung sicher beendet werden.
Reinigungs- und Hold-up-Optimierung für höchste Hygienestandards
Um die gute Reinigbarkeit zu gewährleisten, die über die konsequente Einhaltung der EHEDG-Designrichtlinie erreicht werden kann, ist der Pumpenkopf bei allen ecodos-hygienic Varianten geometrisch so gestaltet, dass nahezu keine Spalt- und Toträume bestehen. Dadurch können keine Rückstände von Prozess- oder Reinigungsmedien akkumulieren. Zudem wird die Prozessfluidmenge im Arbeitsraum durch die sogenannte „Hold-up“-optimierte Konstruktion des Pumpenkopfes geringgehalten. Spül-, Entleer- oder Trocknungsvorgänge wie z.B. das Durchströmen mit warmer Sterilluft lassen sich somit problemlos und zeitsparend durchführen. Damit die hohen Hygieneanforderungen auch konstruktionsseitig erfüllt werden, ist der Pumpenkopf aus elektropoliertem Edelstahl mit einer Oberflächenrauigkeit < 0,5 µm gefertigt. Dies gewährleistet eine verbesserte Abreinigbarkeit der produktbenetzten Oberflächen. Optional ist auch eine Ausführung in anderen Werkstoffen wie Hastelloy möglich. Für die Ventilausführung der Edelstahlpumpenköpfe stehen wiederum verschiedene Konstruktionsausführungen zur Verfügung, das heißt, die Ventile selbst werden passend zum jeweiligen Fluid ausgewählt.
„Für die meisten EHEDG-spezifizierten Anforderungen ist DIN 1.4435-Edelstahl die optimale und typische Wahl“, erläutert Dr. Johl. „Die Pumpenköpfe aus diesem Material sind für Drücke bis 20 bar, Medientemperaturen von 80 °C bzw. kurzzeitigen SIP-Temperaturen bis 130 °C hervorragend geeignet.“ Sind die Temperatur- und Druckanforderungen jedoch weniger hoch, ist eine Kunststoff-PP-Variante eine kostengünstigere Alternative, die sich für korrosive Salz- und Pufferlösungen insbesondere im Biopharmaumfeld anbietet. Hier kommt ein CIP-Schritt mit typischerweise 1n NaOH als alkalisches Reinigungsmittel in Betracht.
Modularer Aufbau erhöht Flexibilität und Applikationsvielfalt
Als Antriebe werden ausschließlich energieeffiziente IEC-Motoren oder lüfterlose Servomotoren verwendet, die platzsparend vertikal angebaut sind: Bei den kleineren ecodos-Modellen kommen Feder-Nocken-Triebwerke zum Einsatz, bei höheren Leistungen Stellexzenter-Antriebe. Über ein Einfachtriebwerk können– je nach Baugröße – pro Pumpenkopf 0,4 bis 1.500 l/h gefördert werden. „Das Antriebsgehäuse ist dabei gegenüber dem Pumpenkopf abgedichtet, sodass bei einem Pumpenkopfwechsel kein Betriebsmittel auslaufen kann. Kombiniert man mehrere Pumpenköpfe mit einem Antriebsstrang, eröffnen sich weitere Einsatzmöglichkeiten“, so Dr. Johl. So eignen sich z.B. sogenannte Multiplexpumpen zur Rezepturdosierung und für Mischaufgaben. Bei diesen können die jeweiligen Pumpenköpfe präzise an die rezepturspezifischen Mengen angepasst werden.
Hinsichtlich der Ansteuerung lassen sich bei Verwendung eines Servomotors sowie einer intelligenten Steuerung auch unterschiedliche kundenseitige Anforderungsprofile realisieren und der Stellbereich bis zu 1:200 erweitern. Dabei kann der Dosierstrom traditionell über die Hublänge sowie die Frequenz eines Umrichters angepasst werden. Bei neueren Konzepten ist die Drehzahl eines lüfterlosen Synchronmotors bzw. PMSM-Permanentmagnet-Synchronmotors variabel und Arbeitspunkte können ohne manuelle Hubverstellung (GMP-konform) exakt angefahren werden. Die Dosiergenauigkeit ist mit ± 1 Prozent sehr präzise. „Die ecodos im hygienic-Design ist aufgrund ihrer besonders robusten Bauweise und der Vielfalt an Auslegungsmöglichkeiten ein sehr guter Allrounder für Industrien, die Prozessmedien in besonders hygienesensiblen Umgebungen zuverlässig und präzise verarbeiten müssen. Die jüngste, erfolgreiche EHEDG-Zertifizierung bestätigt unseren Anspruch bei dieser Baureihe“, resümiert Dr. Johl.
