Milchpulver mit eigenen und fremden Fetten wird in milchverarbeitenden Betrieben erzeugt und für die Herstellung von Lebens- und Futtermittel verwendet. Das Pulver muss sowohl im Betrieb zwischen Herstellung und Versand, als auch beim Weiterverarbeiter zwischen Anlieferung und Verarbeitung gelagert und pneumatisch gefördert werden können. Fettgehalte mit 60 Prozent und darüber sind keine Seltenheit. Ein Hersteller von Sahnepulver mit unterschiedlichen, aber sehr hohen Fettgehalten, plante eine Siloanlage mit pneumatischer Förderung. Die Erfahrung des Herstellers mit dem Produkt machte es fraglich, ob man das Sahnepulver überhaupt in Silos lagern und fördern kann. Erste Untersuchungen durch die Firma system-technik ergaben einen sehr hohen Verdichtungsgrad. Somit wurde das Produkt im abgelagerten Zustand als nicht fließfähig eingestuft und die Lagerfähigkeit in Silos musste untersucht werden. Bezüglich der pneumatischen Förderung beurteilte man das Pulver nach den Geldart-Gruppen und stufte es in die Gruppe C ein, das heißt kohäsiv und schlecht bis nicht fluidisierbar.
Da das Sahnepulver für die Herstellung von Milchprodukten für den menschlichen Verzehr vorgesehen war und die Abnehmer hohe Anforderungen stellten, ging es vorrangig darum, die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Nahrungsmittelmaschinen sowie die DIN EN1672/2 Hygieneanforderungen zu erfüllen. Weiterhin musste der Hersteller die EHEDG-Guidelines sowie GMP- und FDA-Empfehlungen einhalten. Das gesamte System musste totraumfrei, restlos entleerbar und leicht reinigbar sein. Die Reinigung sollte, soweit möglich, auch als Trockenreinigung durch Luftspülung möglich sein. Wegen des nicht zu vermeidenden Fettfilms strebte man außerdem die Möglichkeit einer Nassreinigung an. Bei der Lagerung und insbesondere auch bei der Förderung wollte man die ursprüngliche Körnung, das Schüttgewicht und das Aussehen des Produktes erhalten und eine Qualitätsbeeinträchtigung vermeiden.
System-technik veranlasste zur Sicherung der Lagerfähigkeit in Silos weitergehende Materialuntersuchungen und wies die pneumatische Förderbarkeit unter Einhaltung der Qualitätskriterien in der eigenen Versuchsanlage im industriellen Maßstab nach.
Hoher Fettgehalt vermindert Fließfähigkeit
Wegen des Einflusses des Fettgehalts mussten die Untersuchungen auf unterschiedliche Lagertemperaturen und Lagerzeiträume ausgeweitet werden. Das Ergebnis: Höhere Fettgehalte verschlechtern die Fließfähigkeit deutlich, abfallende Temperaturen im Produkt während der Lagerung lassen die Schüttgutfestigkeit ansteigen. Damit verschlechtern sich die Fließfähigkeit und die Lagerfähigkeit.
Bei sehr hohen Fettgehalten entstehen bei Lagerzeiten von wenigen Stunden bereits Schüttgutfestigkeiten in der Nähe der Verfestigungsspannung. Somit ist ein Fließen ohne Austragshilfen nicht mehr möglich. Höhere Temperaturen verschlechtern die Wandreibungswerte und das Pulver neigt zur Adhäsion. Um trotz der vielfältigen Abhängigkeiten das Lagern und Fördern beherrschbar zu gestalten, muss man im Bezug auf den Fettgehalt differenzieren. Milchpulver mit einem Fettgehalt unter 40 Prozent und einer Temperatur von circa 25 °C stufte man in lagerfähig bei Beachtung des erforderlichen Auslaufdurchmessers ohne Umwälzung bis circa 24 Stunden ein. Milchpulver mit einem Fettgehalt über 40 Prozent stufte man bei sonst gleichen Bedingungen in lagerfähig nur mit Umwälzung ein. Der höhere Fettgehalt führt zu einer hohen Zeitverfestigung. Bereits nach wenigen Stunden Lagerzeit wären Mindestauslaufdurchmesser größer als der Silodurchmesser erforderlich. Bei der Umwälzung des Schüttguts zieht man in regelmäßigen Abständen im Massenfluss etwas Schüttgut ab und füllt es wieder in das Silo ein. Die Bewegung verhindert eine zu starke Zeitverfestigung und erlaubt eine realisierbare Dimensionierung bei der die Massenflusskriterien eingehalten werden.
Entmischtes beim Abzug wieder vermischt
Eine Doppelmantelkonstruktion mit Isolierung bei den Außensilos vermindert den Temperatureinfluss. Für die Auslegung nach Massenflussregeln ermittelten die Experten von System-technik die erforderliche Wandneigung des konischen Teils und dessen kleinsten noch zulässiger Auslaufdurchmesser, um Brückenbildung zu verhindern. Alle Anschlüsse für die Förderung, abgehenden Leitungen und Armaturen konstruierte man spaltfrei. Dabei unterstützen und erhalten Vibrationsaustragsböden den Massenfluss. Das Produkt im gesamten Siloquerschnitt ist beim Abzug in Bewegung. Es gibt keine toten Zonen und somit keine Produktrückstände. Die gesamte Masse hat eine gleichmäßige Verweilzeit und damit eine einheitliche Alterung. Die Prämisse first-in first-out wird gewahrt. Beim Abzug über den gesamten Querschnitt wird die Entmischung wieder rückgängig gemacht, die sich beim Befüllvorgang gegebenenfalls ergeben hat.
Um die Qualitätskriterien bei der pneumatischen Förderung einzuhalten, machte man weitere Untersuchungen und praktische Versuche. Dabei wurde bestätigt, dass das Produkt nicht fluidisierbar ist, kein Lufthaltevermögen hat und das aufgrund seiner Kohäsivität bereits kurze Materialanhäufungen in der Förderleitung zum vollkommenen Leitungsverschluss führen können. Um die Qualitätskriterien zu erfüllen, muss man das Schüttgut im Dichtstromverfahren bei einer Geschwindigkeit von weniger als 6m/s fördern. Das ist nur mit einem druckführenden Begleitleitungssystem und Drucklufteinspeisungen in die Förderleitungen in entsprechenden Abständen möglich.
Der pneumatischen Senders wird über zentrierte Verbindungsteile mit spaltfreien Manschetten angeschlossen. Das Materialeinlassventil ist als Scheibenventil in Hygienic Design ausgeführt, leicht zerlegbar und reinigbar. Der pneumatische Sender ist totraumfrei und hat spaltfreie zentrierte Armaturenanschlüsse mit FDA-konformen Dichtungen. Für die Nassreinigung ist der Sender mit dem gesamten Förderleitungssystem CIP-fähig und molchbar. Die Förderleitung besteht aus Edelstahlrohr in der Hygieneklasse H3. Zentrierte Clampverbindungen, die spaltfrei, molchbar und CIP-fähig sind, minimieren den Reinigungsaufwand. Die Langsamförderung in Pfropfenströmung realisiert man mit Hilfe des Begleitleitungssystems mit Belüftungseinrichtungen in der Förderleitung. Die Relaisstationen sind durch zentrierte Clampverbindungen leicht zerlegbar und beinhalten einen Filtereinsatz aus Mikropore-Edelstahl. Der Filtereinsatzes wird mit Druckluft aus dem druckführenden Begleitleitungssystem abgereinigt.
