Mehlsilo reinigen: effiziente Siloreinigung mit GEA Orbitalreinigern
Dieses Praxisbeispiel zeigt, wie eine effiziente, wasserbasierte Reinigungslösung für ein Mehlsilo entwickelt wurde. Im ersten Schritt ging es darum, den richtigen technischen Ansatz für die Siloreinigung zu finden, um eine wirtschaftliche Reinigung bei gleichzeitig hohem hygienischem Sicherheitsniveau sicherzustellen. Die anschließende Auswahl und Konfiguration des passenden Reinigertyps wurde durch das umfassende Portfolio der GEA Reinigungstechnik unterstützt – von statischen Reinigern bis hin zu leistungsstarken GEA Orbitalreinigern für anspruchsvolle Tankreinigung und Behälterreinigung.
Derzeit leben mehr als acht Milliarden Menschen auf der Welt; bis 2060 wird diese Zahl voraussichtlich auf zehn Milliarden steigen. Moderne Produktionstechnologien tragen dazu bei, Menschen weltweit ein besseres und gesünderes Leben zu ermöglichen. Insbesondere Fortschritte in der Lebensmittelproduktion haben die Qualität, Funktionalität und Sicherheit von Lebensmitteln deutlich verbessert.
Um den Bedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu decken, muss die Herstellung hochwertiger Lebensmittel noch effizienter und kostengünstiger werden. Gleichzeitig dürfen Effizienz und Wirtschaftlichkeit nicht zulasten der hohen Anforderungen an Sauberkeit und Sicherheit in der Lebensmittelproduktion gehen. Dafür ist ein detailliertes und zugleich breit angelegtes Prozess-Know-how erforderlich. Umfassende Prozessexpertise muss mit dem Anspruch der Lebensmittelindustrie im Einklang stehen, Produktion mit höchster Effizienz, Hygiene und Sicherheit sicherzustellen.
Ein wichtiger Hebel, um diese Ziele zu erreichen, ist die Optimierung der Reinigungsleistung in der Prozessanlage. So arbeiteten GEA Ingenieure eng mit einem bekannten Hersteller von Backwaren zusammen, um wirksame Lösungen für die Reinigung der Mehlsilos des Kunden zu entwickeln – mit Fokus auf reproduzierbare Hygiene, hohe Anlagenverfügbarkeit und effiziente Tankreinigung in der Lebensmittelproduktion.
Mehlsilos reinigen: eine herausfordernde Aufgabe in der Lebensmittelproduktion
Die Backwaren des Kunden werden nach höchsten Qualitätsstandards und unter Berücksichtigung heutiger ökologischer und wirtschaftlicher Anforderungen hergestellt. Die hygienischen Standards im Prozess erfordern eine hohe Sauberkeit aller Anlagen und Maschinenkomponenten, die mit Lebensmittelprozessen verbunden sind. Um diesen zyklisch wiederkehrenden Prozess zu optimieren, wünschte die Qualitätssicherung des Kunden ein modernes Reinigungssystem für die Innenreinigung der Mehllagersilos und eine zuverlässige Alternative zur manuellen Siloreinigung.
Die zylindrischen Mehlsilos mit einem Durchmesser von etwa 3,5 m und einer Höhe von 33 m wurden von unseren Ingenieuren begutachtet, um Empfehlungen für die Reinigung abzuleiten. Die Silos besitzen keine Einbauten; die Wände bestehen aus nicht isoliertem Aluminium. Jedes Silo verfügt über einen konischen Auslauf sowie eine flache Silodecke mit exzentrischem Mannloch. Die Lagertürme befinden sich im Außenbereich in der Nähe des Produktionsgebäudes und sind in einer Silofarm angeordnet. Das Mehl wird per Schwerkraft auf eine Förderschnecke ausgetragen und anschließend mit Druckluft weitergefördert.
Die Produktion läuft ganzjährig rund um die Uhr. Entsprechend wird jedes Silo periodisch vollständig mit Mehl befüllt und anschließend je nach Prozessanforderung kontinuierlich oder intermittierend entleert. Dadurch kommt es im Inneren des Tanks unregelmäßig zu Produktrückständen. Diese Ablagerungen bilden sich an unterschiedlichen Stellen und in verschiedenen Höhen. Insbesondere entstehen Mehlklumpen an der Silowand, die ab einer bestimmten Größe unkontrolliert herabfallen können. In der Folge kommt es wiederholt zu Verstopfungen und Stillständen in der nachgeschalteten Mehlförderung und Produktion. Daraus entstehen kostenintensive Produktionsunterbrechungen zur Behebung der Schäden.
Art, Stärke und Haftverhalten der Verschmutzung werden im Wesentlichen durch die Mehlqualität, die Fließ- und Entleerungseigenschaften des Mehls in Abhängigkeit von der Austragsleistung, die Luftfeuchtigkeit in den Transportsilos der Lieferanten sowie im Lagersilo selbst und durch saisonale Schwankungen von Temperatur und weiteren Parametern bestimmt.
Über Jahrzehnte bestand der Reinigungsprozess darin, dass externe Reinigungskräfte beziehungsweise Industriekletterer, ausgestattet mit manueller Hebetechnik und unter Aufsicht einer Sicherheitsfachkraft, in die Silos einstiegen, um diese zu reinigen. Mehlrückstände von leichtem Staub bis hin zu stark verkrusteten oder klebrigen Ablagerungen wurden bei leichter Verschmutzung mit Bürsten oder Besen entfernt; hartnäckige Rückstände wurden mit Spachteln und Schabern manuell gelöst. Dieses Verfahren bedeutete nicht nur eine erhebliche mentale und körperliche Belastung für die Mitarbeitenden, die mit Atemluft versorgt werden mussten. Die Reinigung dauerte zudem mehrere Stunden oder sogar einen ganzen Tag. Darüber hinaus variierte die Reinigungsleistung je nach Person, und die Ergebnisse waren nicht zuverlässig reproduzierbar. Aufgrund des exzentrischen Mannlochs war auch die Positionierung der Personen- und Hebesicherung aufwendig und zeitintensiv.
Das Unternehmen suchte daher nach einem modernen, wasserbasierten Reinigungsprozess für Mehlsilos mit zuverlässig reproduzierbaren Ergebnissen. Eine zentrale Voraussetzung war die kompromisslose Einhaltung aller Kundenanforderungen und Vorschriften in Bezug auf Lebensmittelsicherheit und eine hygienische Produktionsumgebung. Gleichzeitig waren Wirtschaftlichkeit – also die Minimierung von Reinigungszeiten, Reinigungsmedien, Betriebsmitteln und Hilfsstoffen – sowie die Nachhaltigkeit des Systems von großer Bedeutung. Bei einem persönlichen Besuch vor Ort wurden Anforderungen, technische Details und Rahmenbedingungen aufgenommen. Diese ersten Engineering-Überlegungen wurden anschließend in ein Reinigungskonzept überführt und in einem Praxistest überprüft.
Dynamischer Sinner’scher Kreis
Erfolgsfaktoren für eine wirksame Mehlsilo- und Tankreinigung
Bei der Konfiguration wirksamer Reinigungslösungen nutzen GEA Ingenieure den dynamischen Sinner’schen Kreis, um die Wechselwirkungen wichtiger technischer Faktoren zu veranschaulichen. Die Anteile der einzelnen Faktoren variieren je nach Anwendung – abhängig davon, wie das angestrebte Reinigungsergebnis bei der Siloreinigung, Tankreinigung oder Behälterreinigung am besten erreicht werden kann.
- Die Temperatur des Reinigungsmediums kann den Bedarf an mechanischer Wirkung und chemischen Reinigungsmitteln verringern. Das Erwärmen des Wassers verbraucht jedoch Energie und beeinflusst den ökologischen Fußabdruck des Betriebs. Im hier beschriebenen Fall entschied sich der Backwarenhersteller aus Kosten- und Nachhaltigkeitsgründen für eine Lösung ohne Erwärmung.
- Chemische Reinigungsmittel können die Reinigungswirkung unterstützen und beschleunigen, verursachen jedoch zusätzliche Betriebskosten und mögliche Sicherheitsaspekte. Mindestens müssen sie in einem separaten Schritt gründlich ausgespült werden. Aus diesem Grund wurde auch der Einsatz von Reinigungsmitteln im vorliegenden Fall ausgeschlossen.
- Die Reinigungszeit kann verlängert werden, um die Bedeutung der anderen Faktoren zu reduzieren und das Reinigungsergebnis zu verbessern. Dies ist jedoch nur begrenzt möglich. Bei einem Tank von der Höhe eines Mehlsilos und teilweise stark haftenden Rückständen – Verschmutzungsklasse IV in der vierstufigen GEA Klassifizierung – ist ein hoher mechanischer Reinigungseffekt erforderlich.
- Die mechanische Wirkung, optimiert durch ausgereifte technische Prinzipien, kann den Bedarf an hoher Temperatur und Reinigungsmitteln reduzieren oder sogar eliminieren. GEA bietet hierfür ein umfassendes Spektrum an Reinigertypen und Optionen, um für jede Verschmutzungsklasse ein geeignetes Reinigungsergebnis zu erzielen.
Der Abgleich dieser Engineering-Überlegungen mit den Anforderungen des Backwarenherstellers führte zur Identifikation des am besten geeigneten Reinigertyps. Kostengünstige Sprühkugeln wurden ausgeschlossen, da sie für leicht entfernbare Flüssigkeiten ausgelegt sind – also Verschmutzungsklasse I – und nicht für den typischen Verschmutzungsgrad in Mehlsilos. Frei rotierende oder langsam rotierende Reiniger, die für die Verschmutzungsklassen II und III ausgelegt sind, hätten in einem kleineren Silo ausreichend stark sein können, waren für diese Anwendung jedoch nicht geeignet. Für die wirksame Reinigung verkrusteter Mehlablagerungen war ein GEA Orbitalreiniger mit hoher mechanischer Reinigungsleistung die passende Lösung.
Bei einem Orbitalreiniger erzeugt ein internes Getriebe eine langsame Rotation des Reinigerkörpers um die vertikale Achse sowie des Düsenträgers um die horizontale Achse. Dadurch entsteht ein dichtes 3D-Reinigungsmuster. Speziell geformte Vollstrahldüsen und Strömungsgleichrichter erzeugen ideale, stark gebündelte Reinigungsstrahlen, die die gesamte zu reinigende Oberfläche abdecken. Dieses Wirkprinzip macht GEA Orbitalreiniger besonders geeignet für anspruchsvolle Anwendungen in der Lebensmittelindustrie, bei denen Hygiene, Reproduzierbarkeit und Ressourceneffizienz entscheidend sind.
GEA Orbitalreiniger Tempest
Die Orbitalreiniger werden durch das Reinigungsmedium angetrieben, das einen internen Rotor in Bewegung setzt. Dies passte zu den Gegebenheiten des Kunden, da auf der Silokuppel keine externen Medien verfügbar waren. Orbitalreiniger können je nach Bedarf bei niedrigem, mittlerem oder hohem Druck betrieben werden. Damit ließ sich auch die Anforderung des Kunden erfüllen, zusätzliche Investitionen in Hochdruckpumpen zu vermeiden. Bei einer Einbauhöhe von mehr als 33 m wählten die Ingenieure für jedes Silo einen Orbitalreiniger mit vier Düsen à 7 mm. Dieser Reiniger gibt bei einem Arbeitsdruck von etwa 5 bar rund 12 m3/h Reinigungswasser ab und unterstützt damit eine effiziente, wasserbasierte Reinigung großer Mehlsilos.
Für noch komplexere Anforderungen an Reinigungsleistung und nachhaltigen Wasserverbrauch können GEA Kunden auf modulare Orbitalreiniger wie den OC200 zurückgreifen. Dieser lässt sich mit unterschiedlichen Düsen und Düsenträgern exakt auf die Anwendung abstimmen – auch bei wechselnden Anwendungen und einer Wiederverwendung des Reinigers für unterschiedliche Aufgaben. Damit eignet sich der GEA OC200 für anspruchsvolle Reinigungsprozesse in großen Tanks und Behältern, bei denen hohe mechanische Wirkung und geringer Ressourcenverbrauch gefragt sind.
GEA Orbitalreiniger OC200
Praxistest der ausgewählten Reinigerkonfiguration im Mehlsilo
Um den ausgewählten 4-Düsen-Orbitalreiniger für das Mehlsilo unter realen Einsatzbedingungen zu testen, wurde der Reiniger über einen Druckschlauch mit einer Kreiselpumpe am Siloboden verbunden, exzentrisch in das Silo eingeführt und in einer Eintauchtiefe von 2.500 mm bei einem seitlichen Wandabstand von 500 mm positioniert. Nach der Positionierung wurde der Reinigungsvorgang gestartet und überwacht. Als der Prozess nach drei Minuten gestoppt wurde, war bereits ein großer Teil der anhaftenden, auch kritischen Verschmutzungen von den Siloflächen entfernt, die von den starken Reinigungsstrahlen erreicht wurden. Dieses Reinigungsergebnis nach nur wenigen Minuten bestätigte die gewählte Vorgehensweise für eine effiziente Mehlsilo-Reinigung.Nach einer Gesamtreinigungsdauer von nur 15 Minuten waren alle Verschmutzungen, insbesondere hartnäckige Mehlverkrustungen, entfernt. Trotz der exzentrischen Position des Reinigers kam es dank der ausgewogenen Konstruktion zu keiner pendelnden Bewegung im Silo. Die Strahlen erzeugten ein Muster, das die gesamte Silofläche abdeckte – auch in den tieferliegenden Bereichen.
Reproduzierbare Reinigungsleistung und effiziente Siloreinigung
Die abschließende Laboranalyse der Oberflächenproben aus dem Silo bestätigte, dass die gewünschten und erwarteten Ergebnisse erreicht wurden. Der in diesem Artikel beschriebene wasserbasierte Reinigungsprozess ist unter den ermittelten Bedingungen reproduzierbar und erzielt das gewünschte Ergebnis effizient und wirksam. Darüber hinaus ermöglicht der definierte Prozess jederzeit eine Zwischenreinigung, falls die Verschmutzung zunimmt. Teure externe Reinigungsspezialisten sind nicht mehr erforderlich, da die wasserbasierte Mehlsilo-Reinigung problemlos durch das eigene Personal des Kunden durchgeführt werden kann – ohne kostenintensive Produktionsstillstände.
Der richtige Reiniger für die richtige Reinigungsaufgabe
Verschmutzungsklassen bestimmen die mechanische Reinigungskraft, die für eine effektive Reinigung erforderlich ist. GEA hat vier Verschmutzungsklassen definiert, um den erforderlichen Grad der mechanischen Wirkung und den jeweils empfohlenen Reinigertyp zu beschreiben.
Verschmutzungsklasse I – Spülen
Einfache Reinigungsanforderungen. Wasserlösliche Produkte mit keiner oder geringer Anhaftung. Empfehlung: Statische Reiniger.
Verschmutzungsklasse II – geringe Intensität
Moderate Reinigungsanforderungen. Wasserlösliche Produkte mit geringer Anhaftung. Empfehlung: Frei rotierende Reiniger.
Verschmutzungsklasse III – mittlere Intensität
Höhere Reinigungsanforderungen. Hartnäckige Rückstände mit mittlerer Anhaftung. Empfehlung: Langsam rotierende Reiniger.
Verschmutzungsklasse IV – hohe Intensität
Sehr hohe Reinigungsanforderungen. Verkrustete oder trockene Produkte mit hoher Anhaftung. Empfehlung: Orbitalreiniger und Indexreiniger.
