Das modulare Druckluftaufbereitungssystem mit Aktivkohleadsorber (links), versorgt den Stickstoffgenerator (rechts) mit hochreiner Druckluft zur Erzeugung der Schutzgasatmosphäre in Verpackungsanlagen.

Bild: Donaldson Filtration

Hochreine Prozessluft Druckluft modular und keimfrei aufbereiten

04.09.2018

Der Trend zu modularen Maschinenkonzepten in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie ist unübersehbar. An die Entwicklung der Komponenten zur Aufbereitung von Druckluft werden dabei besondere Ansprüche gestellt: Druckluft dient nicht der pneumatischen Steuerungen und als Energie für Aktoren – sie muss auch im Dauerbetrieb als sichere hochreine und keimfreie Prozessluft zur Verfügung stehen.

Mit dem Ultrapac Smart hat Donaldson ein Druckluftaufbereitungssystem entwickelt, das die hohen Standards bei der Druckluftaufbereitung erfüllt. Das modulare System bietet die Voraussetzungen für die digitale steuerungs- sowie wartungstechnische Integration und die Anpassung an die vielfältigen Installations- und Einbaubedingungen in der Verpackungs- und Abfülltechnik, insbesondere bei Retrofit-Maßnahmen.

Für die Verpackungstechnik unter Schutzatmosphäre (Modified Atmosphere Packaging, MAP) stellt der Ultrapac Smart hochreine und trockene Druckluft zur Versorgung von Stickstoffgeneratoren zur Verfügung.

Der Adsorptionstrockner Ultrapac Smart arbeitet energieeffizient und stellt Anwendern die benötigte Druckluft in gleichbleibender Qualität nach den Reinheitsklassen gemäß ISO 8573-1 zur Verfügung. Dabei erfasst und regelt das Gerät kontinuierlich den vorgegebenen Drucktaupunkt.

Voraussetzung bei der Entwicklung des Druckluftaufbereitungssystems war die stabile Einhaltung des vorgegebenen Drucktaupunktes – der standardmäßig bei -40 °C liegen sollte – im Dauerbetrieb mit einer Drucktaupunktsteuerung. Dies ist von besonderer Bedeutung, da sich bei veränderndem Druck auch die Taupunkttemperatur ändert.

Beim Energiesparen herrscht Stille

Die Trocknerkartuschen, im Snowstrom-Füllverfahren mit einem hoch adsorptiven stabilen Trockenmittel befüllt, sind für die Long-Life-Regeneration ausgelegt. Als besonders energiesparend erweist sich die Adsorptionstrocknerausführung mit integriertem Taupunkttransmitter, der direkt im Druckluftstrom misst. Die Umschaltung zwischen den beiden Kartuschen erfolgt erst, wenn das Trockenmittel absolut gesättigt ist.

Im Gegensatz zu warmregenerierenden Adsorptionstrocknern wird keine Heizenergie für den Regenerationsvorgang benötigt. Die bisher beim Umschaltvorgang störende Geräuschentwicklung konnte mit einem neu entwickelten Schalldämpfer auf etwa 60 dB(A) reduziert werden.

Die integrierten Ultrapleat-Energiesparfilter sorgen für eine hohe Filtrationsleistung bei geringem Differenzdruck. Bevor die Druckluft in die Trockenmittelkartuschen strömt, hält der Ultrapleat-Vorfilter bereits Flüssig- und Feststoffpartikel zurück und scheidet Kondensat über Kondensatableiter ab. Der Nachfilter, der Feststoffpartikel bis zu 0,01 μm entfernt, ist das effektive Sicherungsfilterelement, damit die trockene Druckluft die Reinheitsvorgaben erfüllt.

Um 400 Prozent größere Filterfläche

Diese Filtrationstechnik unterstreicht das Know-how des Herstellers in diesem wichtigen Detail. Die Filtrationstechnologie Ultrapleat nutzt eine neue Struktur beschichteter Hightech-Fasern, die zu einem plissierten Filtermedium mit hoher Abscheideleistung von Flüssigpartikeln und großer Aufnahmekapazität für Feststoffpartikel verarbeitet werden.

Der mehrschichtige Aufbau des Filtermediums wurde so konzipiert, dass sich strömungstechnisch optimale Verhältnisse ergeben und gleichzeitig eine über 400 Prozent größere Filterfläche im Vergleich zu gewickelten Filtermedien zur Verfügung steht. Für die Abscheidung von Ölaerosolen wird eine Effizienz von ≥ 99,9 Prozent gemäß ISO 12500-1 erzielt.

Die Filterleistungsdaten nach ISO 12500-1 und ISO 12500-3 sind zudem von einem unabhängigen Institut für Energie- und Umweltforschung validiert worden. Die hohe Filtrationsleistung wurde bei gleichzeitiger Senkung des Differenzdrucks um weitere 50 Prozent erzielt.

Druckluftaufbereitung im IoT

Das Display des Ultrapac-Smart-Systems ist abnehmbar und ermöglicht auf diese Weise die komfortable Überwachung es Geräts auch bei engen Platzverhältnissen. Parameter wie der Taupunkt, Zykluszeiten oder die Temperatur lassen sich damit an gut zugänglichen Punkten modularer Anlagen ablesen. Diese und weitere Daten lassen sich außerdem über verschiedene Schnittstellen auslesen.

Entscheidende Voraussetzung für den sicheren Betrieb beim Anwender ist, dass das Druckluftaufbereitungssystem eine Ebene der Digitalisierung erreicht, die eine kontinuierliche Überwachung der Funktionsabläufe und eine vorausschauende Wartung der leicht zugänglichen Komponenten erlaubt.

Hochreine Druckluft für die Stickstofferzeugung

Stickstoff (N2) stellt mit etwa 78 Prozent den größten Bestandteil unserer Atemluft dar. Das inerte Gas spielt aber auch in der Industrie eine Rolle: Dort wird es zunehmend eingesetzt, um Sauerstoff aus Prozessen oder Produkten, wie beispielsweise Verpackungen, zu verdrängen. In der Lebensmittel- und Getränkeproduktion und in der Arzneimittelherstellung kann Stickstoff die Oxidation verhindern und das Bakterienwachstum eindämmen.

Auch Produktionsanlagen und Laborgeräte werden mit Stickstoff gespült, um Sauerstoff oder auch Feuchtigkeit zu entfernen. Dieses breite Einsatzspektrum des Gases zeigt, wie notwendig es ist, über flexible, modulare Anlagenkomponenten für die Erzeugung von hochreiner Druckluft und Stickstoff zu verfügen.

Stickstoffgeneratoren für die Eigenproduktion

Unternehmen, die unabhängig von externen Gaslieferanten sein wollen oder mehr Flexibilität in Teilbereichen ihrer Anlagen wünschen, können Stickstoffgeneratoren für die Eigenproduktion einsetzen. Voraussetzung dafür ist die Erzeugung hochreiner Druckluft, wenn derartige Lösungen für die Erzeugung von Stickstoff am Einsatzort etwa als MAP realisiert werden sollen.

Um die notwendige Sicherheit in diesem hochsensiblen Einsatzbereich zu gewährleisten, hat sich die Konfiguration des Druckluftaufbereitungssystems Ultrapac Smart mit Aktivkohleadsorber zur Versorgung der Pressure Swing Adsorption (PSA) - Stickstoffgeneratoren als vorteilhaft erwiesen. Die Qualität der Druckluft muss den Reinheitsklassen 2:2:1 nach ISO8573-1:2010 entsprechen, um einen hohen Reinheitsgrad des erzeugten Stickstoffs zu gewährleisten.

Kapazität flexibel anpassbar

Die Nitropac Stickstoffgeneratoren sind modular aufgebaut und die Kapazität kann durch das Hinzufügen weiterer Adsorbermodule erhöht werden. Der Nitropac erfüllt Reinheitsgrade von 95 bis 99,9995 Prozent und kann Stickstoffflussraten von 40 l/min bis 2,025 l/min herstellen.

Sauerstoff und sonstige Gase werden durch die molekulare Adsorption abgeschieden, sodass dann Stickstoff in hoher Reinheit für die Produktion zur Verfügung steht. Ein Energiesparmodus sorgt dafür, dass die Druckluftproduktion gestoppt oder reduziert wird, wenn kein Stickstoff benötigt wird.

Die Forderung, den Ein- und Anbau von Komponenten in Maschinen und Anlagen schnell und unkompliziert bei möglichst kurzen Inbetriebnahmezeiten zu realisieren, kann für die Erzeugung hochreiner Druckluft mit dem Ultrapac Smart erfüllt werden. Auf der Basis bestehender Industriestandards wird die Druckluftaufbereitung IoT/Industrie 4.0 kompatibel.

Bildergalerie

  • Adsorptionstrockner-Design: 1 – Trocknereintritt, 2 – integrierter Vorfilter, 3 – Kondensatableiter, 4 – Trockenmittelkartusche, 5 – elektronische Steuerung, 6 – Schalldämpfer, 7 – Taupunkttransmitter, 8 – integrierter Nachfilter, 9 – Touch-Display, 10 – Trockneraustritt

    Bild: Donaldson Filtration

  • Strömungsoptimierte Luftführung durch den Ultra-Filter.

    Bild: Donaldson Filtration

  • Das Display des Adsorptions-Systems ist abnehmbar und ermöglicht so die komfortable Überwachung auch bei engen Platzverhältnissen.

    Bild: Donaldson Filtration

Firmen zu diesem Artikel
Verwandte Artikel