Neue Aufgabenstellung durch eingeschränkten Biozideinsatz

Hersteller von Dispersionsfarben betreiben häufig mehrere Anlagen für unterschiedliche Produktserien. Innerhalb einer Anlage erfordern Produkt- oder Chargenwechsel beispielsweise bei Farb- oder Rezepturänderungen besondere Sorgfalt im Hinblick auf die Hygiene. Die Förderungen von Rohstoffen, wie z.B. Bindemittel und Additive sowie Fertigprodukte erfolgen über Molchsysteme. Diese und andere Einrichtungen außerhalb der molchbaren Rohrleitungen wie Pumpen, Armaturen und Behälter werden mit Wasser oder anderen Spüllösungen gereinigt. Dabei fallen große Mengen an Abwasser an, die anschließend aufwändig fachgerecht entsorgt werden müssen.

Diese Vorgehensweise hat verschiedene Nachteile, die künftig nicht mehr tragbar sind. Molche hinterlassen in Rohrleitungen dünne Filme an den Innenwänden. Ähnliches gilt für die Pumpen und anderen Komponenten, weil auch die Spülung nicht rückstandsfrei arbeitet. Rückstände verhärten mit der Zeit und sammeln sich immer weiter an. Sie bilden Rückzugräume für Mikroorganismen und fördern den Verschleiß und die Störanfälligkeit der Molchsysteme und aller Anlagenkomponenten. Bisher war es üblich die verhärteten Rückstände chemisch abzulösen, um sie anschließend möglichst vollständig austragen zu können. Dennoch bleiben zwangsläufig Reste zurück. Diese wurden mit Biozid-Lösungen behandelt, um den keimfreien Betrieb sicherzustellen und Verkeimungen in den Produkten zu verhindern.

Aufgrund neuer Anforderungen, vor allem aber unter Beachten der Biozid-Verordnung und neuer HACCP-Ansätze ist die bisherige Vorgehensweise nicht mehr möglich. Weiterhin dürfen moderne Dispersionsfarben keine oder nur noch ganz bestimmte zugelassene Biozide in geringen erlaubten Konzentrationen enthalten. Diese Neuerungen fordern die Hersteller von Dispersionsfarben auf, die Produktion neu zu überdenken. Äußerste Sauberkeit bei allen produktberührenden Oberflächen in den Anlagen steht an erster Stelle. Aber auch verminderter Abwasseranfall und möglichst kurze Reinigungszeiten sind wichtige Argumente.

Die Recherche nach alternativen Verfahren führte zum sogenannten Comprex-Verfahren. Die geometrischen Gegebenheiten einer Produktionsanlage beeinflussen das Comprex-Verfahren wenig. So ist es möglich, die gesamte Anlage einschließlich Armaturen, Pumpen und Behältern zu reinigen. Dabei verringert sich der Wasserbedarf und damit auch der Abwasseranfall gegenüber der konventionellen Spülung auf weniger als 20 %. Die Comprex-Technik stammt aus dem hygienisch anspruchsvollen Trinkwasserbereich. Hygiene hatte also schon immer einen hohen Stellenwert in diesem Verfahren.

Vorversuche mit der Comprex-Technik

Vor dem Einsatz in einer Produktionsanlage waren Testläufe erforderlich. Dazu bietet sich die Versuchsanlage der HAMMANN GmbH aus Annweiler am Trifels an. Sie besteht aus transparenten Kunststoffrohren DN 80 und entspricht weitestgehend den Rohrleitungen in der Dispersionsfarbenproduktion. Weiterhin bestehen Möglichkeiten, Komponenten wie Pumpen, Armaturen oder sogar Molchstationen zu integrieren. Auf diese Weise lassen sich reale oder erschwerte Bedingungen in der Produktion nachstellen. Mehrere Testläufe an der Versuchsanlage der HAMMANN GmbH bestätigten die oben beschriebenen Erwartungen an die Comprex-Technik. Schon nach wenigen Sekunden und reduzierter Wassermenge waren sowohl die Innenflächen der Rohrleitung als auch Pumpen und Molchstationen gereinigt. Die folgenden Bilder informieren über verschiedene Etappen bei den Testläufen, die Bilder 1 bis 3 an einer Molchsendestation und Bild 4 an einer Pumpe. 

Bild 1: Molchsendestation während des Öffnens
Bild 2: Molch nach Applikation der Dispersionsfarbe (links) und nach Comprex-Reinigung (rechts)
Bild 3: Innenflächen der Molchsendestation mit Molchstopper nach Applikation der Dispersionsfarbe (links) und nach Comprex-Reinigung (rechts)
Bild 4: Pumpe mit durchsichtigem Kunststoffdeckel für die Versuche nach Applikation der Dispersionsfarbe (links) und nach Comprex-Reinigung (rechts)

Bild 1 zeigt eine Molchsendestation während des Öffnens. Der Molch wird durch einen Molchfänger gehalten. Bei den Testläufen wurde Dispersionsfarbe sowohl auf dem Molch als auch auf die Innenflächen der Molchsendestation aufgebracht. Die Bilder 2 und 3 informieren über die entsprechenden Flächen nach Applikation der Dispersionsfarbe und nach der Comprex-Reinigung.

Bild 4 zeigt die Situation vor und nach der Comprex-Reinigung an einer Pumpe. Für die Versuche wurde der Deckel dieser Pumpe durch einen transparenten Kunststoffdeckel ersetzt, um den Verlauf und schließlich die Wirksamkeit der Comprex-Reinigung verfolgen und beurteilen zu können.

Die Untersuchungen an der Versuchsanlage hatten weiterhin zum Ziel, die Einstellungsparameter für die Testläufe vor Ort zu ermitteln. Diese könnten zum Mobilisieren von Produktresten in der Rohrleitung, der Molchschleusen und der Pumpe unterschiedlich sein. Schließlich müssen nicht nur die Rohrleitungen, sondern auch diese Aggregate sorgfältig gereinigt sein.

Integration der Comprex-Technik in die Anlagentechnik

Die Comprex-Technik wurde von der OAS AG als stationäres System in die Anlagentechnik für den vollautomatisierten Betrieb integriert, wobei die gesamte Produktion über das OAS-Prozessleitsystem pronto von der Rohwarenannahme bis zur Abfüllung gesteuert wird. Sowohl die Molchsequenzen als auch die Comprex-Reinigung sind hierbei integraler Bestandteil der Verfahrensrezeptur und werden über pronto gesteuert und überwacht.

Für jede Molchlinie wurde hierzu eine eigene, unabhängig ansteuerbare Comprex-Station mit entsprechender Mess- und Regeltechnik installiert. Diese ermöglichen die exakte Steuerung der reinigungswirksamen Comprex-Impulse auf Basis von Wasserdurchsatz und komprimierten Luftstößen. Die Comprex-Einheit mit dem Comprex-Controller wurde in die OAS-Prozessleittechnik eingebunden. Ein fehlerfreier Ablauf war sicherzustellen.

Die Anlage wurde in mehrere Reinigungsabschnitte unterteilt. Für jeden Reinigungsabschnitt ist in der Steuerung ein speziell optimiertes Reinigungsprogramm hinterlegt. Dazu waren Testläufe im Rahmen der Inbetriebnahme an der bestehenden Anlage notwendig, um alle Bedarfsfälle zu berücksichtigen. Die Reinigung von zentralen Stellen aus sollte alle Produkte aus der gesamten Anlage zuverlässig und gründlich entfernen, dabei die Anlage schonen, den Wasserverbrauch reduzieren und die Reinigungsdauer möglichst kurzhalten.

Exakt dosierte Druckluftimpulse und automatisierte Reinigungsvorgänge nach jeder Molchfahrt stellen nun sicher, dass basierend auf den angepassten Reinigungsprogrammen die Comprex-Reinigung optimal läuft.

Comprex-Technik in neuen Anlagen

Nach mehreren Monaten in der Produktion erwies sich die neue Reinigungstechnik als äußert zuverlässig. Störungen traten nicht auf. Basierend auf den positiven Erfahrungen zeigen sich weitere Optimierungspotenziale. So wurden Überlegungen angestellt, das anfallende mit Produkt angereicherte Spülwasser zumindest teilweise wiederzuverwenden anstatt zu entsorgen. Denkbar ist auch eine Vorbehandlung des Spülwassers in Bezug auf die Fähigkeit der Keimbildung.

Ein weiterer Vorteil der Comprex-Reinigung ergibt sich durch die Verwendung hygienisch reiner Druckluft. Sie ermöglicht, die Anlage nach der eigentlichen Reinigung zu trocknen. Dies kann für eine Anlage bei Produktwechsel die Qualität des Produkts in den abgefüllten Gebinden erhöhen.

Zusammenfassung

Produkt- und Chargenwechsel in industriellen Anlagen bedeuten immer Aufwand und Stillstand. Je nach Anlage und Produkt sind die Anforderungen unterschiedlich. Aber auf jeden Fall muss die Anlage und insbesondere die Rohrleitung rückstandfrei gereinigt sein, bevor das neue Produkt verarbeitet wird. Das gilt für die Herstellung von Dispersionsfarben bis zur Abfüllung der Produkte.

Die bisherigen Fahrweisen mit Molchtechnik, Spülung sowie Chemikalien und Biozideinsatz sind aufgrund neuer gesetzlicher Vorgaben nicht weiter möglich. Hier bietet sich aber ein neuer Anwendungsbereich für das Impulsspülverfahren Comprex. Es diente ursprünglich dazu, Trinkwassernetze zu reinigen und in einen hygienisch einwandfreien Zustand zu versetzen. Das mechanische Reinigungsverfahren benötigt keine Chemikalien und im Gegensatz zur konventionellen Wasserspülung nur ein Bruchteil an Wasser. Dadurch fällt auch weniger Spülwasser an, das sich darüber hinaus noch einfach aufbereiten lässt. Das Comprex-Verfahren passt sich mit seinen Luft- und Wasserblöcken jeder Geometrie einer Anlage an, so dass die gleichzeitige Reinigung von Armaturen, Pumpen und sonstigen Apparaten zusammen mit den Rohrleitungen möglich ist.

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