Das Grundprinzip ist seit der Erfindung dasselbe: In einer Zentrifuge trennt die Massenträgheit Partikel beziehungsweise Medien mit hoher Dichte von Bestandteilen niedriger Dichte. Genutzt wird dieses Prinzip meist zur Fest/Flüssig-Trennung, aber auch Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte lassen sich separieren. Wer jedoch denkt, dass es auf diesem Gebiet keine Innovationen gibt, liegt falsch. Denn die Anforderungen seitens der Kunden werden immer spezieller, da sind sich die Teilnehmer der P&A-Umfrage einig. „Vor allem unsere Kunden aus der Pharmaindustrie und Umwelttechnologie benötigen immer wieder modifizierte Zentrifugen, die an neue Prozesse und Zertifizierungen angepasst sind“, erklärt Klaus Albert, Geschäftsführer bei Carl Padberg Zentrifugenbau (CEPA). Aus diesem Grund fertigt das Unternehmen aus Lahr keine Serienmaschinen, sondern Einzellösungen nach Kundenwunsch. Zu den neuesten Entwicklungen zählen eine schonende Entnahmetechnik für lebende Zellen, Zentrifugen, die sich mithilfe von Fahrwagen, Palettenunterbau oder Anhängertransport an unterschiedlichen Orten einsetzen lassen und Modifikationen entsprechend den Atex-Richtlinien. „Allgemein beinhaltet unser Portfolio Korbzentrifugen mit Dekantier- oder Siebtrommel bis zu einem Durchmesser von 1.200mm sowie hochdrehende Röhrenzentrifugen, die sogenannten vertikalen Dekanter. Von anderen Herstellern heben wir uns durch Maschinen mit Zentrifugalkräften bis 20.000xg ab“, so der CEPA-Geschäftsführer.
* Wolfgang Steiger, Flottweg
* Mark Nägeli, Ferrum
* Ferrum
* CEPA
Auch Flottweg aus Vilsbiburg hat sich auf spezifische Anwendungen eingestellt. „Die Kunden achten immer mehr auf das Preis-Leistungs-Verhältnis“, berichtet Wolfgang Steiger, der für die Verfahrenstechnik bei Flottweg zuständig ist. „Wir arbeiten daher mit einem Baukastensystem, mit dem sich unsere Zentrifugen an die jeweilige Anforderung anpassen lassen.“ Entscheidend sei dabei auch die hohe verfahrenstechnische Kompetenz in Verbindung mit dem qualitativ hochwertigen Maschinenbau im Unternehmen. Für die Lebensmittel-, Chemie- und Pharmaindustrie bietet das Unternehmen unterschiedliche Vollmantelschneckenzentrifugen sowie Separatoren mit selbstentleerender Trommel – auch in explosionsgeschüzter Ausführung und mit Schutzgas überlagerbar. Sonderwerkstoffe für korrosive Medien stehen ebenfalls zur Verfügung. „Wir grenzen uns mit drei Spezialmaschinen von Mitbewerbern ab. Hierzu zählen der Sorticanter zur kontinuierlichen Trennung von Feststoffen mit unterschiedlichen Dichten aus Flüssigkeiten für den Bereich Kunststoffrecycling, der Sedicanter zur Abtrennung von sehr weichen und schwer sedimentierbaren Feststoffen wie zum Beispiel Proteine und Hefen in Fermentationsbrühen sowie der Tricanter zur kontinuierlichen Trennung von Drei-Phasen-Gemischen, der etwa in der Weizenstärkeproduktion, aber auch bei der Aufbereitung von Ölschlämmen verwendet wird“, erzählt Steiger stolz.Michael Kopf, zuständig für Verfahrenstechnik und Verkauf bei Pieralisi in Eibelstadt, hingegen charakterisiert die Erwartungen seiner Kunden mit drei Schlagworten: größer, effizienter, applikationsspezifischer. Im Detail bedeutet dies, die Maschinen hinsichtlich Durchsatz- und Separationsleistung, Verfügbarkeit und Energieeffizienz sowie applikationsspezifischem Design zu optimieren, sodass Innovationen auch hier an der Tagesordnung sind. „Konkrete Anfragen habe ich in letzter Zeit beispielsweise bezüglich Verschleißschutz erhalten“, verrät Kopf. Bei abrasiven Produkten setzt Pieralisi den maximal möglichen Verschleißschutz in Form von gesinterten Wolfram-Karbid-Segmenten ein. Mit diesem extrem abriebfesten Material werden die Schneckenflanken der Dekantierzentrifugen in Feststoffförderrichtung gepanzert. In gleicher Weise wichtig ist die Panzerung der Zulaufzone und der Feststoffaustrittsöffnungen am Rotor. „Je nach Applikation erhöhen sich die Standzeiten im Vergleich mit konventionellem Versschleißschutz bis Faktor 4“ freut sich Kopf. Eine andere Kundenanforderung bestand darin, Trennergebnisse zu optimieren. Bei der Drei-Phasen-Trennung spielt die exakte Lage der Grenzschicht zwischen leichter und schwerer Phase eine entscheidende Rolle für die Qualität des Trennergebnisses. Die Lage des sogenannten Interface ist abhängig von den Dichten der Flüssigphasen. Ändert sich diese auch nur minimal, so kann dies massive Konsequenzen für die Trennung haben. Die Aufrechterhaltung der verfahrenstechnischen Ergebnisse erfordert dann eine In-Betrieb-Anpassung der Maschine durch Veränderung der Geometrie der Flüssigphasenüberläufe. Pieralisi ermöglicht dies durch mechanische In-Betrieb-Verstellung der Austragseinrichtung mindestens einer Flüssigphase. „Dies geschieht entweder manuell oder über eine intelligente, prozessgeführte Automatik in Verbindung mit der SPS der Maschine“, erläutert Kopf. Allgemein entwickelt und produziert das Unternehmen Dekantierzentrifugen und Tellerseparatoren – auch in Atex-Ausführung.
Schwenkbare Konstruktion für mehr Hygiene
Das Schweizer Unternehmen Ferrum wiederum konzentriert sich auf die Abtrennung von Produkten mit Korndurchmessern von 5µm bis 1mm und beliefert hauptsächlich die Chemie- und Pharmaindustrie. Letztere gab in den vergangenen Jahren Impulse für eine Reihe von Neuerungen. So steigt beispielsweise der Bedarf an Zentrifugen für die Verarbeitung von hochwirksamen, toxischen Produkten im Bereich der Labor- und Kleinmengenproduktion. „Diesem Wunsch folgend haben wir eine Obenentleerzentrifuge als mobiles, schlüsselfertiges System für den Einbau in einen Isolator entwickelt“, berichtet Mark Nägeli, der den Geschäftsbereich Zentrifugen leitet.
Auch die cGMP-Anforderungen an den Prozessraum der Zentrifugen sind gestiegen, sodass Ferrum auf der Achema erstmals eine neue vertikale Schäl-Zentrifugenreihe vorgestellt hat, bei der eine neue Lagerkonstruktion sowie das schwenkbares Gehäuse und der schwenkbare Deckel für weniger „dirt-spots“ und eine bessere Inspizierbarkeit sorgen. „Zuvor konnten wir die entsprechenden Applikationen nur mit horizontalen Schälzentrifugen lösen, unsere neue, vertikale Variante ist jedoch bis zu 30 Prozent günstiger“, fasst Nägeli zusammen. Zudem hat Ferrum eine Inertisierungseinheit entwickelt, die nach Atex und SIL2 zertifiziert ist. Das System basiert auf Druck- und Durchflussüberwachung, eine O₂-Messung kann optional angebunden werden.
Auch Dr. Jochen Hamatschek von GEA Westfalia Separator berichtet über die gestiegenen Anforderungen seiner Kunden: „Grundsätzlich steht das Bedürfnis nach besserer Wirtschaftlichkeit des Kundenprozesses und eine erhöhte Produktqualität, die mittels Zentrifugen erreicht werden soll, im Vordergrund.“ Dementsprechend sind in den vergangenen Jahren die Durchsatzleistungen der Zentrifugen durch Vergrößerung der Trommelformate kontinuierlich gestiegen, die spezifischen Energieverbräuche durch modifizierte Antriebssysteme und konstruktive Details gesunken, die Entleerungsgeschwindigkeit zur Erzielung höherer Trockensubstanzen maximiert und die erzielbaren Klärgrade durch intelligente Strömungsführung optimiert worden. Einige Marktsegmente hätten jedoch zusätzliche spezifische Anforderungen. Für die Biopharmabranche hat GEA Westfalia Separator aktuell einen dampfsterilisierbaren Separator als Package-Unit auf den Markt gebracht. „Mit einer Leistung von bis zu maximal 10.000 Litern an Fermentationsbrühe pro Stunde bieten wir die derzeit größte dampfsterilisierbare Zentrifuge der Welt“, versichert Hamatschek.
Für den Einsatz als Klär-Dekanter in der Brau- und Getränkeindustrie hingegen hat das Unternehmen aus Oelde einen hydrohermetischen Dekanter mit drucküberlagertem Separationsraum entwickelt. Mit dem aufgebauten Druck ist es möglich, schwer austragbaren Feststoff sicher auszutragen, was ohne Druckunterstützung nicht möglich wäre. „Diese neue Bauweise bringt große Vorteile bei schäumenden und ausgasenden Produkten, indem das Schäumen minimiert und ein Ausgasen verhindert wird“, so Hamatschek. Gleichzeitig werde eine Sauerstoffaufnahme vermieden. Neben dieser maschinenbaulichen Kernkompetenz verfügt GEA Westfalia Separator laut Hamatschek seit Jahrzehnten über eine immer weiter optimierte Kompetenz zur Prozessintegration der Separatoren und Dekanter in Verfahren der Kunden. Parallel dazu wurden im Hause eigene Verfahren und Prozesse entwickelt. Beispielhaft genannt seien im Molkereibereich das Thermoquark-Verfahren und im Getränkebereich Entsaftungsverfahren mittels Dekanter. Auch Pieralisi verfolgt diesen Trend. Kopf erläutert: „Heute zählt längst nicht mehr nur die nackte Maschine. Neben der state-of-the-art Zentrifuge erwartet der Kunde eine in technologischer und kommerzieller Hinsicht optimale Beratung, das sehen wir als integralen Bestandteil unseres Problemlösungskonzeptes. Die Maschine wird an den Prozess angepasst bzw. der Kunde beraten, in welcher Weise eine Prozessanpassung zu einem besseren Ergebnis hinsichtlich verfahrenstechnischer und ökonomischer Kennwerte führt.“ Kopfs Philosophie nach mache erst die kompetente Beratung aus einem guten Trennaggregat eine optimale Prozesseinheit.
Richtig ausgelegt ist viel gespart
Wichtig sei es dabei auch, die richtige Maschinengröße und Leistung auszuwählen, um später energieeffizient arbeiten zu können. Und hier sind sich unsere Umfrage-Teilnehmer weitgehend einig. Mark Nägeli von Ferrum etwa weiß: „Durch die optimale Auslegung von Schubzentrifugen und der vorgeschalteten Stufen zur Eindickung lässt sich viel Energie einsparen.“ So erlaubt die richtige Wahl der verschiedenen Voreindickungs- und Zentrifugenelemente sowie die richtige Einstellung den Einsatz von kleineren und sparsameren Antriebs- und Pumpenmotoren. „Ziel ist es, dem Kunden eine störungsfreie Fest-Flüssig-Trennung mit maximaler Arbeitsleistung und minimalem Energieaufwand gewährleisten zu können.“ Aber auch andere Neuentwicklungen wie die sogenannte pulsierende Speisung oder die pulsierende Waschung erhöhen die Energieeffizienz der Schweizer Schubzentrifugen. „Bei Schälzentrifugen bieten wir dem Kunden wenn möglich eine Netzrückspeisung an, sodass die Bremsenergie der Zentrifugentrommel nicht über Bremswiderstände verheizt wird, sondern direkt zurück ins Netz fließt.“
Wolfgang Steiger von Flottweg fügt hinzu: „Wir benutzen für unsere Zentrifugen schon seit Jahren besonders effiziente Antriebsmotoren inklusive Frequenzumrichter.“ Solche Motoren der Energieklasse EFF1 zählen heutzutage zum Standard, so die einhellige Meinung der Umfrage-Teilnehmer. Klaus Albert erklärt schließlich noch, dass man bei den Zentrifugen von CEPA auf hohe g-Kräfte setzte, die eine geringe Restfeuchte des Feststoffs mit sich bringen, sodass nur noch eine geringe Nachtrocknung nötig sei, was ebenfalls Energie spart. Trotzdem erziele man diese hohen g-Kräfte mit relativ geringer Motorleistung. Auch GEA Westfalia Separator hat in den vergangenen Jahren einige Ansätze zur Optimierung der Energieeffizienz realisiert. Hierzu zählen etwa eine Leistungsverdichtung des Separators durch eine höhere Durchsatzmenge bei gleich bleibend hohem Klärgrad, ein neues Direktantriebskonzept und die Optimierung des Greifers im Kopf des Separators, der für die Umwandlung von Rotationsenergie in kinetische Energie sorgt. Dr. Jochen Hamatschek von GEA Westfalia Separator resümiert schließlich: „Wichtig ist es, den Gesamtprozess zu betrachten, beginnend bei der Zuführpumpe und endend bei der Förderung des geklärten Produktes bzw. der abgeschleuderten Feststoffe.“
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