Transcript Apparatebau Aufgabe 2 - Homepage.ruhr-uni

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)
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Gruppe 3
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
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1.1 Aufteilung der Halle
• Bereich 1: Lagerung/ Anlieferung
• Bereich 2: Produktion
• Bereich 3: Lagerung von Reinigungs- und
Desinfektionsflüssigkeiten
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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
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2. Flüssig- und Feststoffvorlagen
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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
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Vorlagebehälter V1
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3. Förderung der Stoffströme
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Die Fluide in der Anlage werden batchweise (schubweise) gefördert
• Der Transport der Fluide erfolgt über einen Edelstahlschlauch zur Pumpe
Grund 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-KopfKolbenmembranpumpe 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.
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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:
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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
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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
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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)
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4. Trägerstoffförderung
Planung 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)
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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
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4.1 Pneumatische Förderung
Einschleusorgane
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
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5. Sprühturm / Statischer Mischer
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-fähig
Wahl: 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
Oberer Mischerkopf:
(vor dem stat. Mischer)
- Zusammenführung der Prozessströme mit dem CO2
- Anschlüsse für Temperatur- und Druckmesser
Unterer Mischerkopf:
(nach dem stat. Mischer)
-Rohrstrecke zwischen Mischer und Düse
-Anschluss für Hochdruckmanometer und Temperaturmessung
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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: 2mm
Bestimmung des äußeren Überdruckes nach AD-Merkblatt B6: kleinstmögliche Wandstärke: 3mm
Wandstärke 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
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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 Dämmwolle
sehr flexibles Dämmmaterial, dass auch zwischen Engräumen (Rohre des Kühlsystems)
angebracht werden kann
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6. Produktaustrag
Anforderungen für die Verpackung der auszulegenden Anlage:
• Inerte Verpackung
• Innenoberfläche der Verpackung glatt & lebensmitteltauglich
Wahl: 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
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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 Pulvers
Wahl: Flexdos Dosiersystem der Firma HECHT
Funktionsweise: 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. Verpackungsmaschine
kann das Produkt ohne größeren Staubaustrag in den Beutel befördern
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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
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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
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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