Separator's Digest 2011/3 (Sonderausgabe: Innovationen)

Separator’s Digest®Das Magazin der GEA Westfalia Separator Group Ausgabe 3 | 2011Innovationen

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Christian FrahmDirector Business Line Molkereitechnik„Milcherzeugnisse gehörenzu den wichtigsten undvielseitigsten Nahrungsmittelnder Welt. Wir kümmernuns zuverlässig um dieNatürlichkeit, Frische undgeschmackliche Vielfaltall dieser Produkte.“Molkereitechnik4

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011WestfaliaSeparator ®ProplusEin Plus an Milchprotein6

Die HerausforderungGEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Molkereien und Käsereien nutzen weltweit Separatoren. Bei der Entrahmungvon Frischmilch wird das wertvolle Milchfett von der Magermilch getrennt,um dann im weiteren Prozess definiert für verschiedene Produkte eingesetztwerden zu können. Bislang hatte sich die gesamte Forschungsaktivität auf dieEntrahmungsschärfe und damit die Gewinnung der Wertstoffe Rahm undMagermilch konzentriert. Als „Abfallprodukt“ der Separation fällt ein Gemischaus Proteinen und Nicht-Milch-Bestandteilen an. Auch bei der Entkeimung,dem zweiten großen Einsatzgebiet für Milch-Separatoren, bleiben Proteine imabgeschiedenen Feststoff zurück.Die innovative LösungWeshalb eigentlich „Abfallprodukt“?, fragten sich die Verfahrensingenieurebei der GEA Westfalia Separator Group. Denn Protein ist ja ebenfalls ein werthaltigerRohstoff. Sie entwickelten deshalb ein Verfahren, das sich nicht nurauf das Milchfett konzentriert, sondern auch die Proteingewinnung berücksichtigt:Westfalia Separator ® proplus. Ohne jedoch die Trennschärfe derSeparation bei Entrahmung und Entkeimung zu vernachlässigen. Milch-Separatoren entleeren üblicherweise etwa alle 20 Minuten und schießendann ein Gemisch aus Milch und Nicht-Milch-Feststoffen (NMS) aus. DieGEA Westfalia Separator Group entwickelte ein spezielles mechanisches Fließverhalten,mit dem die Entleerungsintervalle deutlich auf bis zu 90 Minutenverlängert werden konnten. Dabei steigt zwar der prozentuale Proteinanteil imFeststoff bei jeder Entleerung geringfügig, aber unterm Strich geht durch dieweniger häufige Entleerung merklich weniger Protein verloren. Das bedeutet,das Milcheiweiß verbleibt zu einem deutlich höheren Anteil in der Magermilchund erhöht den Nutzen. Jedes Gramm wertvollen Proteins mehr bedeutet eineVerbesserung der Wertschöpfung aus der eingesetzten Rohmilch. Nicht nurein betriebswirtschaftlicher, sondern auch ein volkswirtschaftlicher Gewinn.Dies gilt gleicher maßen für die Entrahmung wie auch für die Entkeimung.Der Nutzen für die AnwenderDas proplus-Verfahren ermöglicht eine gesteigerte Protein ausbeute bei extremhoher Trennschärfe und eine höhere Feststoffkonzentration. Dieses Verfahrenmacht in den Molkereien mehr wertvolles Protein nutzbar und senkt zugleichden Verbrauch an Frischwasser. Haupteffekt ist die Reduzierung der notwendigenEntleerungen. Die Entleerungsintervalle verlängern sich um das ZweibisDreifache. Das wiederum hat auch massive Wassereinsparungen zur Folge,die sich pro Jahr auf bis zu 800.000 Liter Wasserersparnis summieren können.Unter Umwelt- und Kostengesichtspunkten ein weiteres Plus. Zusätzlich entlastendie längeren Wartungsintervalle auch die Maschine an sich. Diesegeringere mechanische Beanspruchung ist gleichbedeutend mit erhöhterVerfüg barkeit bei geringeren Kosten. Den höchsten wirtschaftlichen Nutzenaber bringt zweifelsfrei die signifikante Steigerung der Proteinausbeute ausder eingesetzten Rohmilch: ein zusätzliches Plus. Insgesamt entstehen so fürdie Betreiber je nach Größe des eingesetzten Separators jährliche Extragewinnein einer Größenordnung von 30.000 bis 70.000 Euro: absolute Wirtschaftlichkeit.proplus schafft Nachhaltigkeit durch niedrige Wartungs- und Betriebskosten,durch geringeren Wasserverbrauch und Energiebedarf sowie durch dielängere Lebensdauer der Maschinen. Um diesen Life Cycle Benefit möglichstallen Molkereien und Käsereien zugutekommen zu lassen, konstruierten dieEntwickler proplus als Modul, sodass es nicht nur in Neumaschinen integriert,sondern auch bei vorhandenen Separatoren nachgerüstet werden kann.7

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011WestfaliaSeparator ®ProlongLänger frische Milch8

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die HerausforderungFrischmilch soll länger haltbar sein. Das wünschen sichdie Verbraucher. Gleichzeitig soll sie natürlich ihren vollenGeschmack, ihren Vitamin- und Nährstoffgehalt sowie ihrenFrischecharakter behalten. Für die Produzenten bringt einelänger haltbare Frischmilch ebenfalls Vorteile. Sie schaffensich damit die Möglichkeit, ihr Vertriebsgebiet auszuweitenund längere Transportwege und Lagerzeiten im Handel zukompensieren. Gleichzeitig vermindert sich für Molkereienund den Handel die Menge von Retouren mit abgelaufenemMindesthaltbarkeitsdatum. Bisher wurden hauptsächlichVerfahren der Erhitzung und der Mikrofiltration für dieHerstellung von ESL(Extended Shelf Life)-Milch genutzt –beide mit systemimma nenten Nachteilen behaftet: das einevornehmlich hinsichtlich des Geschmacks, das andere wegender Kosten.Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group entwickelte eine dritteAlternative, die viel Charme hat: Westfalia Separator ® prolong,ein Doppelentkeimungs-Verfahren mit zwei hintereinandergeschalteten Separatoren. Entkeimungs-Separatoren sind inder Molkereiindustrie hinlänglich bekannt und werdenvielfach genutzt. Selbst die Doppelentkeimung war bereitsein gängiges Verfahren, nämlich in Käsereien bei der Käseherstellung.Die GEA Westfalia Separator Group adaptiertedieses System für die ESL-Milch-Produktion. Indem zwei baugleicheEntkeimungs-Separatoren hintereinander, in der Regeldirekt vor dem Ent rahmungs-Separator, geschaltet werden,wird zum einen sichergestellt, dass wirklich die gesamteRohmilchmenge einschließlich Rahmanteil entkeimt wird.Zum anderen wird eine hohe Sicherheit bei der Entfernungvon Sporen erreicht. Möglich ist die selektive zentrifugale Entfernungganz einfach durch die Tatsache, dass sporenbildendeBakterien wie der gefährliche Bacillus cereus deutlich höherespezifische Gewichte auf weisen als vegetative Bakterien – undals Rahm und Magermilch allemal. Ein klassischer Fall fürSeparatoren also.Der Nutzenfür die AnwenderWestfalia Separator ® prolong sichert eine Reduzierung derGesamtkeimzahl und der Bakterienzahl von Bacillus cereus ineinem Maße, die eine Produkthaltbarkeit von 20 Tagen undmehr gewährleistet. Gleichzeitig vermeidet die Doppel -entkeimung eine zusätzliche Hitzebelastung und den Vitaminverlustder Frischmilch für einen unverfälschten Geschmackmit Premiumanspruch. Auch der Energiebedarf sowie dieKosten der Prozessintegration und des Betriebs sind deutlichniedriger als bei den bisher genutzten Verfahren der Mikrofiltrationund der Erhitzung. Insgesamt entstehen im direktenVer fahrensvergleich die niedrigsten Gesamtbetriebskostenmit dieser innovativen Doppelentkeimung. Sogar weitereKosten senkungspotenziale bieten sich an: Seit Kurzem könnendie Separatoren zur ESL-Milch-Herstellung auch mit deminte grierten Direktantrieb Westfalia Separator ® directdrive ∞angeboten werden, der durch höheren Wirkungsgrad, höchsteVerfügbarkeit und geringen Energiebedarf die Kosten weiter senkt.9

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011SojadrinksWeinGemüsesäfteEssenzöleBierFruchtsäfteKaffeeZitrussaftTeeCerealiendrinksSekundäre Pflanzenstoffe10

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Dr. Stefan PecoroniDirector Business Line Getränketechnik„Im weltweiten Wachstum derGetränkemärkte streben unsereKunden eine hervorragendeQualität bei großer Vielfalt vonProdukten an. Wir stellenuns der Forderung nachimmer neuen Anwendungenin der Getränkeindustrie.“Getränketechnik11

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011GSC 250iNeue Dimensionder Wirtschaftlichkeit12

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die HerausforderungDie internationale Brau- und Getränkeindustrie bewegt sich in einem hart umkämpftenWettbewerbsumfeld mit weiter fortschreitender Konzentration undKonsolidierung. Für die Getränkeproduktion bedeutet dies einen zunehmendenKostendruck. Neu zu installierende Maschinen müssen hohen Anforderungengegenüber Wirtschaftlichkeit, niedrigem Energieverbrauch und kurzenAmortisationszeiten genügen. Das gilt selbstverständlich auch für Hochleistungs-Separatoren,die zur Jungbierklärung, Bierklärung vor der Filtration,Bierrückgewinnung, Heißwürze- und Trubwürzeseparation sowie im Weinbereichfür Most- und Weinklärung und in der Fruchtsaftindustrie zur Standardisierungund für Klärungsaufgaben eingesetzt werden.Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group kombinierte das Beste aus der Separatoren-Entwicklungder letzten Jahre miteinander, nämlich das EntleerungssystemWestfalia Separator ® hydrostop aus der Westfalia Separator ® hydry ® -Baureihe und den integrierten Direktantrieb Westfalia Separator ® directdrive ∞ ,und modifizierte zusätzlich das Zu- und Ablaufsystem. Entstanden ist so derneue Hochleistungs-Separator GSC 250i.hydry ® -Separatoren erreichen höchstmögliche Trockensubstanzgehalte derabgeschleuderten Feststoffe. 25 bis 27 Prozent liegen dabei durch dasEntleerungssystem hydrostop im Normalbereich. Mit hydrostop werden dieFeststoffe im Bruchteil einer Sekunde aus der Separatoren-Trommel beiBetriebsdrehzahl im vollkontinuier lichen Arbeitsablauf und vor allem sehrkompakt ausgetragen. Diese optimalen Feststoffkonzentrationen schlagen sichin sehr kurzen Amortisationszeiten nieder. Für den Hochleistungsbereich istdiese Technologie erst seit wenigen Jahren verfügbar. Mit dem integriertendirectdrive ∞ entstand parallel ein, wie der Name sagt, direktes Antriebskonzept– ohne Riemen, ohne Getriebe. Mit der Folge minimaler Energieverbräuche.Die Kombination aus diesen beiden Innovationen ergänzte dieGEA Westfalia Separator Group mit einem modifizierten Zulaufsystem sowieeinem abgeänderten Greifer im Ablauf, beide im Low-Energy-Modus. Abgerundetwird die neue Separatoren-Generation durch das nachhaltige ServicepaketWestfalia Separator ® directcare.Der Nutzenfür die AnwenderDer GSC 250i ist ein Hochleistungs-Separator für die Brau- und Getränkeindustrie,wie ihn der Markt noch nicht gesehen hat. Er vereint das Beste vonallem auf allen Ebenen: vollkontinuierlicher Arbeitsablauf und kürzesteAmortisationszeiten durch Westfalia Separator ® hydry ® mit hydrostop.Geringer Energiebedarf und überragende Wartungs- und Servicefreundlichkeitdurch Westfalia Separator ® directdrive ∞ . Schonende und schaumarmeProduktabführung sowie weitere Energieeinsparung zwischen 15 und 20 Prozentgegenüber vergleichbaren Maschinen durch veränderten Zu- und Ablauf. EineKombination, die das Nonplusultra für Brauereien und Getränkeherstellerverspricht und die Brau- und Getränkeindustrie in eine neue Dimension derWirtschaftlichkeit führt.13

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Kieselgurfrei,ökonomischund sicherPROFIDie HerausforderungJahrelang hatten Brauereien weltweit eine große Sorge: Wie sieht die zukünftige Verfügbarkeitvon Kieselgur aus? Denn die natürlichen Vorkommen sind begrenzt. Wie ist die Verwendungvon Kieselgur mit arbeitsschutzrechtlichen Auflagen zu vereinbaren? Denn der Kieselgur-Staub stand im Verdacht, krebserregend zu sein. Schließlich war die Anschwemmfiltration mitKieselgur jahrzehntelang das Standardverfahren in der Brauindustrie. Wie also sollte / könnteeine Bierfiltration der Zukunft aussehen? Gibt es überhaupt Alternativen?Die innovative LösungEs gibt eine Alternative. Das konnte die GEA Westfalia Separator Group eindrucksvoll unterBeweis stellen. Mit einem dynamischen Filtrationsverfahren, das keine Filterhilfsmittel, alsoauch kein Kieselgur benötigt. Gemeinsam mit der Pall Corporation entwickelte dieGEA Westfalia Separator Group das PROFI-Verfahren mit einer Kombination aus Separatorund Membranfilter. Über Jahre hinweg wurden umfangreiche technologische und wirtschaftlicheVerfahrensvergleiche für diesen kritischen Bereich der Bierfiltration durchgeführt undderen Ergebnisse vollständig umgesetzt. Im ersten Teilschritt wird dabei das unfiltrierte Bierdem Separator zugeführt und dort separiert. Der Separator reduziert zum einen die Hefezellenum circa 99,5 Prozent, mit gleichzeitig extrem hoher Ausbeute des Extraktgehalts. Zumanderen werden alle Partikel kleiner 3 µm abgetrennt. Dies wirkt sich positiv auf die Filtrationszeitder Membrananlage aus. Auch vorher zugegebene Stabilisierungsmittel schleudert derSeparator quantitativ ab und entlastet damit den Filter. Als zweiter Teilschritt übernimmt eineCross-Flow Anlage mit Hohlfasermodulen die endgültige Bierfiltration. Durch einen wechselweisenBetrieb und eine Reinigung der Module ist bei der Cross-Flow Anlage ebenso eine kontinuierlicheArbeitsweise möglich wie beim Separator.14

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Der Nutzenfür die AnwenderDas PROFI-Verfahren bringt gleich eine ganze Reihe vonwichtigen Vorteilen für die Brauereien. In erster Liniemacht PROFI völlig unabhängig von der Kieselgur-Diskussion.Zusätzlich werden Kieselgur-Entsorgungs- und -Betriebskostengespart. Des Weiteren ist PROFI ein vollkontinuierlichesVerfahren, das rund um die Uhr laufen kann und damitperfekt die Arbeitsweise der Abfüllanlagen bedient. Konsequenzdaraus sind ebenfalls weniger benötigte Drucktankkapazitäten.Sehr hilfreich sind auch der hohe Automatisierungsgradund die optimale Anlagenleistung, was dieMöglichkeit eröffnet, im Vergleich zu Kieselgur kleinereAnlagenkapazi täten zu installieren und damit Investitionskostenzu sparen. Der Energieeinsatz ist trotz doppelstufigerFiltration und Verschaltung eines Separators voll vergleichbarmit anderen Membranverfahren ohne Separation. Die Gesamtkostender PROFI-Filtration übersteigen nicht die Kosten einerKiesel gur-Filtration. Je nach Größe der Filtrationscharge einzelnerSorten liegen sie sogar deutlich darunter. Beim ThemaNachhaltigkeit stellt sich das PROFI-Verfahren als Einsparprofidar. Schon beim Vergleich mit einer modernen, aberkonventionellen Kieselgur-Filtration zeigt PROFI seine Vorteilehinsichtlich Strom-, Wasser- und Reinigungsmittelverbrauchdeutlich. Gegenüber der Gewährleistung für eine Kieselgur-Anlage schnitt die dann tatsächlich installierte PROFI-Filtrationbei einer europäischen Großbrauerei nachweislich besser ab:PROFI verbrauchte weniger als die Hälfte Strom, nur vierFünftel des Wasserbedarfs, bis zur Hälfte weniger ReinigungsundDesinfektionsmittel und reduzierte die Bierverluste aufweniger als zwei Fünftel. Doch nicht nur im Vergleich zur herkömmlichenKieselgur-Filtration kann PROFI in SachenNachhaltigkeit punkten, auch die direkte Gegenüberstellungmit einer reinen Cross-Flow Filtration braucht das Verfahrenkeineswegs zu scheuen. Separator und Membranfiltrationzusammengenommen benötigen nämlich weniger Energieals die Cross-Flow Filtration alleine – ganz einfach, weil dieMembranen eine effektivere Arbeit leisten können. Neben diesenwirtschaftlichen Aspekten spielte für die Brauereien besondersdie Qualität des filtrierten Bieres eine ganz entscheidende Rolle.Auch hier kann nur Positives berichtet werden: Die Bierqualitätist absolut gesichert, die Verkostungsergebnisse überzeugen,Schaum- und Trübungswerte sind analytisch nachweisbarbesser, der Sauerstoffgehalt des Bieres bleibt über die gesamteFiltration konstant niedrig. Diese ganzen Vorteile haben vieleBrauereien erkannt. Heute werden weltweit schon über50 Millionen Hektoliter pro Jahr PROFI-membranfiltriert. PROFIist das Membranfiltrationsverfahren am Markt – und die kieselgurfreieFiltration, die in der Praxis nachweislich wirklichfunktioniert. Eine noch malige Steigerung der Energieeffizienzund Wartungsfreundlichkeit erfuhr PROFI mit der erstmaligenVorstellung eines Hochleistungs-Separators: PROFI 400i mitinte griertem Direktantrieb, der jüngsten Antriebslösung ausdem Hause der GEA Westfalia Separator Group in 2010. Waszeigt, dass auch Gutes noch verbesserungsfähig ist.15

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011NachwachsendeRohstoffe16

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Öle & Fette BioethanolBiodieselStärke LatexAlgenFermentationsprodukteKakaobutterProteineintra- und extrazelluläre ProdukteBioprodukteKlaus-Peter EickhoffDirector Business Line Nachwachsende Rohstoffe„Für die Grundversorgung derMenschen spielen Ressourcenschonungund Nachhaltigkeiteine tragende Rolle.Als technisch versierter undengagierter Partner stehenwir für jegliche Lösungenmit nachwachsendenRohstoffen bereit.“17

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 20112-Phasen-TrennungUmwelTfreundliche,qualitativverbesserteOlivenölgewinnung18

Die HerausforderungJahrhundertelang wurde Olivenöl, der „Nektar der Götter“, klassisch mit Pressengewonnen, zuletzt mit Hydraulikpressen, und in einem komplexen Prozess mitrelativ niedriger Ausbeute verfeinert. Dann kam die 3-Phasen-Technologie aufden Markt, bei der die Olivenmaische mit viel Wasser gelöst und mit einemDekanter in Ölphase, Wasserphase und Feststoff getrennt wurde. Endlich eine sehrwirtschaftliche Methode mit hoher Ausbeute – aber einem gravierenden Nachteil:Für den Prozess werden große Mengen Frischwasser benötigt, bis zu 50 Prozentdes Rohmaterials, und es fallen ebenfalls enorme Abwassermengen an, bis zu80 Prozent der Rohmaterialmenge, was zu einer eklatanten Umweltbelastungführte. In Spanien beispielsweise, dem weltgrößten Olivenölproduzenten, entstandenganze Seenlandschaften mit Abwasser aus dem Olivenölprozess. DieBranche war deshalb auf der Suche nach einer Alternative, die die Wirtschaftlichkeitdes 3-Phasen-Prozesses mit Umweltfreundlichkeit verbindet.Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group entwickelte daraufhin ein 2-Phasen-System,das die Olivenmaische nur in Öl und produktwasserhaltigen Feststoff trennt,ohne Wasserzugabe auskommt und entsprechend weniger Abwasser produziert.Dies wurde später noch verfeinert durch die Konstruktion einer speziellenSchnecke für den Dekanter, die Westfalia Separator ® cetec-Technologie. Damitkonnte die Ausbeute nochmals um 1 bis 2 Prozent gesteigert werden. FürAnwender, die aus bestimmten Gründen sowohl das 2-Phasen-Verfahren als auchdas 3-Phasen-Verfahren nutzen wollen, hat die GEA Westfalia Separator Groupaußerdem eine Kombischnecke konzipiert, mit der beide Techniken im Wechselbetrieben werden können. Der Umbau dieser Spezialschnecke nimmt nur etwa eineStunde Zeit in Anspruch. Und es resultieren keine Änderungen im Durchsatz undin der Ausbeute im Vergleich zu einer reinen 2-Phasen- oder 3-Phasen-Schnecke.GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Der Nutzenfür die AnwenderWährend die 3-Phasen-Technologie zwingend zwischen 20 und 50 Prozentwarmes Wasser im Verhältnis zur Rohstoffmenge benötigt, um im Dekantereine Trennschicht zwischen Öl und Feststoff zu bilden, kommt die 2-Phasen-Techno logie gewöhnlich ohne Verdünnungswasser für die Maische aus. Das spartgewaltige Mengen an Frischwasser – und das in den südlichen Olivenanbauländern,die ohnehin nicht mit Wasserüberfluss gesegnet sind. Daraus resultiertin der Konsequenz auch ein deutlich niedrigeres Abwasseraufkommen, dessenAufbereitung relativ kostenintensiv ist. In einer Ölmühle mit einem 3-Phasen-System entstehen 50 bis 80 Prozent Prozessabwasser bezogen auf die eingesetzteRohstoffmenge, noch dazu mit hohem CSB(Chemischer Sauerstoff-Bedarf)-Wertvon 40 bis 60 Gramm pro Liter. In einer Mühle mit einem 2-Phasen-Systemfallen dagegen nur maximal 5 Prozent Abwasser mit niedrigem CSB-Wert von 5bis 10 Gramm pro Liter an. Welch ein Unterschied! Die von der GEA WestfaliaSeparator Group entwickelten und angewandten Technologien garantieren auchbei besonders hochwertigen Ölen höchste Ausbeuten. Daneben wirkt sich die2-Phasen-Technologie auch positiv auf die Qualität des Olivenöls aus. Mit demErreichen des höchstmöglichen Polyphenolgehalts können die Olivenmühlenbeste Premiumqualität gewinnen. Da wasserlösliche Geschmacksträger undOlivenbestandteile durch die geringere Wasserzugabe weniger ausgewaschenwerden, ist der Ölgeschmack intensiver. Zudem weisen diese Öle eine deutlichlängere Haltbarkeit auf.Mit dem innovativen2-Phasen-System konntedie GEA WestfaliaSeparator Group bei denOlivenölmühlen in allenBereichen punkten:weniger Frischwasser,weniger Abwasser,bessere Ölqualität.19

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Westfalia Separator ® viscon ®Visksitäts-gesteuert21

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Ulrich MeierDirector Business Line Chemie / Pharmazie„Die schonende Separationtierischer Zellkulturen sowiedie Prozessführung nach höchstenCIP- und SIP-Anforderungenbedeuten umfassendeSicherheit – unseretrenntechnischen Lösungenstehen für Engineeringauf höchstem Niveau.“Chemie /Pharmazie22

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Food ingredientsChemische IndustriePolymerindustriePetrochemiePharmazeutische ProteineExtraktionPharmazeutische BiotechnologieFermentationsproduktePflanzliche ArzneimittelKatalysatorabscheidungenMineral ProcessingIndustrielle MineralienImpfstoffeFarben, TinteN, LackeLebendkeimprodukteMetallerze23

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Westfalia Separator ®hycon24

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Reinraumfähig,selbstentleerendundproduktschonendBei diesem komplett geschlos senenZwei-Raum-Konzept befindet sichdie hängende Trommel mit Haubeund Feststofffänger in einemunterhalb des Separatoren-Gestellsangebrachten Reinraum.Der extrem werthaltige Feststoffwird vollautomatischaus der hängenden Separatoren-Trommel ausgetragen.Die HerausforderungMenschliches Spenderblut ist rar und kostbar; die Gewinnungvon Blutplasma unterliegt höchsten Sicherheits- und Hygienevorschriften.Bislang übernahmen Kammer-Zentrifugen dieFraktionierung des Plasmas nach dem äthanolischen Cohn-Verfahren. Diese Zentrifugen sind in einer für die Prozessführungnotwendig engen Temperaturspanne kühlbar. Deräußerst wertvolle Feststoff, bis zu mehreren hunderttausendEuro pro Trommelfüllung, muss bei dieser Bauweise entnommenwerden, indem die Trommel nach Abzug der Flüssigkeitals gesamte Einheit herausgehoben und der Inhalt in einemspeziellen Reinraum von Hand herausgeschabt wird. Danachmuss der Kammer-Separator manuell gereinigt werden, eineSterilisation ist nicht möglich. Diesen relativ aufwendigenProzess wollte die Pharmaindustrie vereinfacht wissen.Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group hat nun mit WestfaliaSeparator ® hycon ein Konzept entwickelt, das den Einsatz einesselbstentleerenden, vollautomatischen Separators zulässt, verbundenmit einer konsequenten Trennung von mechanischenKomponenten, also Motor und Antrieb, und dem produktberührtenBereich. Bei diesem komplett geschlossenen Zwei-Raum-Konzept befindet sich die hängende Trommel mitHaube und Fest stofffänger in einem unterhalb des Separatoren-Gestells ange brachten Reinraum, während die Antriebsaggregatein einem darüber liegenden, niedriger klassifiziertenRaum aufgestellt sind. Der extrem werthaltige Feststoff wirdvollautomatisch aus der hängenden Separatoren-Trommelausgetragen, und zwar unter sterilen Bedingungen und beiBetriebsdrehzahl oder reduzierter Drehzahl.Der Nutzen für dieAnwenderDie hermetische Trennung von oben befindlichem Antriebund unten liegender Trommel ermöglicht es, für die produktführendeTrommel einen wesentlich kleineren und damit auchkostengünstigeren Reinraum zu bauen. Die Sterilität der Prozessführungwird durch die Dampfsterilisierbarkeit (SIP) sichergestellt.Vollautomatisches Cleaning-In-Place (CIP) macht einemanuelle Reinigung überflüssig und gewährleistet die erforder -liche Hygiene nach GMP (Good Manufacturing Practice) undsomit höchste Produktqualität. Das Zwei-Raum-Konzept ermöglichteine kontinuierliche Arbeitsweise, während Kammer-Separatoreneinen reinen Chargenbetrieb erfordern. Die Selbst entleerungkann je nach Produkt auch bei niedriger Drehzahlerfolgen und ist dadurch äußerst schonend. Zudem ermöglichtder integrierte hermetische Zulauf ein langsames, sanftesBeschleunigen des Produkts, was sich produktschonend auswirkt.Auch eine Kühlung ist bei hycon selbstverständlich. Das Zwei-Raum-Konzept mit dem Westfalia Separator ® hycon-Hyperkonzentratorist auch für andere sterile Verfahren mit hoherWertschöpfung einsetzbar.25

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Für StarterkulturenundProbiotikaSterilisierbareDüsen-Separatoren26

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Heinrich WewelerDirector Business Line Marine„Je sparsamer und sauberer dieAntriebs- und Versorgungs systeme,desto leistungsfähiger und umweltverträglicherdas Schiff. Mitunseren Technologien tragenwir den Herausforderungender maritimen Logistikebenso Rechnung wie demSchutz der Meere.“28

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011marineAufbereitung und Konditionierung von TreibölAufbereitung von BilgewasserAufbereitung von öl- und wasserhaltigen SchlämmenAufbereitung von BallastwasserMeerwasserentsalzungAufbereitung vonSchmieröl und Hydrauliköl29

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011ÖkologischerSchutz derWeltmeere unterökonomischenVorzeichenWestfaliaSeparator ®seaprotectsolutions30

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die HerausforderungDer Schiffsverkehr auf den Ozeanen ist die Pulsader der globalenWirtschaft. Die Warenströme zwischen den Kontinentenversorgen Milliarden von Menschen mit Verbrauchs- undInvestitionsgütern, sind Triebfeder der internationalen Konjunktur.Jegliches Verkehrsaufkommen hat aber auch Auswirkungenauf die Umwelt. Bei Schiffen ist es besonders dasBilgewasser, das Probleme bereitet – Wasser, das sich imSchiffsrumpf sammelt, mit Öl- und Kraftstoffresten kontaminiertist und nicht einfach über Bord gepumpt werden kann.Die IMO (International Maritime Organization) hat sich denSchutz der Weltmeere auf die Fahne geschrieben und setztdies mit klaren Regeln durch. Sie schreibt unter anderem vor,dass Bilgewasser nur dann ins Meer geleitet werden darf,wenn der Restölgehalt weniger als 15 ppm beträgt, etwa eineTeetasse voll in einem Kubikmeter. In speziellen Sondergebietensogar nur 5 ppm. Diese Regeln werden zu Recht sehrstreng überwacht. Jedes Schiff, ob groß oder klein, benötigtdeshalb eine Bilgewasser-Aufbereitung, die höchst zuverlässig,wirtschaftlich und einfach bedienbar zugleich sein soll.Neben Bilgewasser entsteht an Bord auch Schlamm durchFeststoff-Absetzungen im Treiböl- und Schmieröltank, durchTankentwässerungen, durch Leckagen. Die bisherigenEntsorgungsmethoden durch Verbrennung an Bord oder Aufbereitungan Land sind aber zu kostenintensiv.Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group hat seine jahrzehntelangeErfahrung bei Marine-Anwendungen genutzt, um Systemezu entwickeln, die diese Aufgaben automatisch, sehr effi zientund kostengünstig übernehmen. Entstanden sind die WestfaliaSeparator ® seaprotectsolutions, der Name ist Programm.Westfalia Separator ® BilgeMaster ® cleandesign kombiniertverschiedene Leistungsklassen von selbstentleerenden Separatorenzur Bilgewasser-Aufbereitung. Der Westfalia Separator ®SludgeMaster ® reduziert den Schlamm um bis zu 90 Prozent.Kombiniert werden beide Verfahren im Westfalia Separator ®CombiMaster ® : Bilgewasser- und Schlammaufbereitung aufrauer See in einem.Der Nutzenfür die AnwenderDas Modell seaprotectsolutions bietet Schiffsbetreibern dieMöglichkeit, einen umfassenden Schutz des Meerwassers zugewährleisten. Durch die Neuentwicklungen von cleandesignist der BilgeMaster ® cleandesign in der Lage, nicht nur 15 ppm,sondern sogar 5 ppm zu garantieren – und das ohne Chemikalieneinsatzund ohne Filter. Bei 5 ppm arbeitet das Systemeinfach mit reduzierter Leistung. Das bedeutet direkte Kosteneinsparungensowohl bei der Investition als auch bei denBetriebskosten für Filterelemente und Chemikalien. Soll dieLeistung bei 5 ppm gleich hoch bleiben wie bei 15 ppm, kannein zugeschalteter Adsorptionsfilter den Wert dennoch erreichen.Diese Wahl bleibt dem Betreiber. Konstruktive Optimierungeninnerhalb der Trommel der Separatoren verbessertendabei das Strömungsverhalten und damit die Trennbarkeit.Eine adaptive Leistungs- und Temperaturregelung passt dieLeistung den wechselnden Produktbedingungen an. Dadurchkann auch Bilgewasser mit niedrigeren Temperaturen als 85 °Csauber auf bereitet werden. Der Betrieb ist vollautomatischund wachfrei. Mit dem SludgeMaster ® wird wertvolles Treibölund Schmieröl aus dem Schlamm zurückgewonnen undkann direkt an Bord wieder zur Verbrennung im Dieselmotoroder der Kesselanlage genutzt werden. Eine saubere Sache.Mit dem CombiMaster ® haben die Schiffe die Möglichkeit, dasSystem im Wechsel für die Bilgewasser-Aufbereitung und dieSchlammentwässerung zu nutzen. Wesentliche Merkmale allerdrei Systeme sind ihre hohe Separiereffizienz, der kontinuierliche,wachfreie Betrieb verbunden mit ausgeprägter Servicefreundlichkeitund natürlich die aus den Verfahren resultierenden,stark reduzierten Entsorgungskosten. Dem Bedürfnisnach noch mehr Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Überbordpumpenvon ölhaltigem Bilgewasser und gegen möglicheManipulationen trägt darüber hinaus der Westfalia Separator ®SafetyMaster Rechnung. Dieses System kann entweder imBilgeMaster ® integriert sein oder nachgerüstet werden. Mitdem Modell Westfalia Separator ® seaprotectsolutions werdenÖkologie und Ökonomie perfekt vereinbart.31

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die HerausforderungDie Ansprüche für Anwendungen in den Bereichen Marine, Ölfeld, Energietechnikund Industrie wachsen. Die Kunden wünschen sich Mineralöl-Separatoren,die punktgenau ihren Anforderungen entsprechen, beispielsweise beider Leistungskraft. Dieselmotoren werden immer stärker, erreichen Leistungenbis zu 100.000 Kilowatt. Das ist aber nur möglich, wenn die Peripheriemitzieht. Und dazu gehören unbedingt Separatoren mit der entsprechendenDurchsatzleistung für die Treibölaufbereitung. Auch die Aspekte Platzbedarfund Gewicht spielen besonders bei Anwendungen in der Marine und im Ölfeldeine herausragende Rolle. Denn Platz ist auf Schiffen und Plattformen rar,Gewicht immer eine Frage der Kalkulation. Und in puncto Energieverbrauchsind Einsparungen an Energie obligatorisch: Der Energieverbrauch einerMaschine kann ein K.-o.-Kriterium sein. Natürlich spielen hier auch ErsatzteilundWartungskosten eine Rolle. Nicht mehr die Investitionskosten stehen imVordergrund, sondern die Betriebskosten, die Life Cycle-Kosten: Was kostenBetriebsstunden auf langfristige Sicht?Die innovative LösungMit dem Design einer fünften Generation von selbstreinigenden Mineralöl-Separatoren ging die GEA Westfalia Separator Group tatsächlich nach demPrinzip „schneller, weiter, höher“ bzw. „schneller, stärker, trennschärfer“ vor.Dazu fassten die Entwickler die gesamte Separatoren-Familie völlig neu an,entwarfen ein neues Design, packten höhere Leistungen in einen gleichzeitigkompakteren Aufbau, optimierten die Sensorik für mehr Separiereffizienz,verkleinerten die Motoren für weniger Energieverbrauch und reduzierten durcheine neue Trommelkonstruktion die Zahl der Verschleißteile für weniger Wartungund längere Lebensdauer. Entstanden ist die Westfalia Separator ® eagleclassmit integriertem Westfalia Separator ® unitrolplus-Überwachungssystem.Der Nutzen für die AnwenderErstmals können Betreiber von Mineralöl-Separatoren mit der eagleclass dankhoher g-force auf Maschinen mit bis zu 80 Kubikmeter pro Stunde Durchsatzleistungzurückgreifen. Das entspricht einer Leistungssteigerung gegenüberder Vorgängergeneration um fast 40 Prozent und hat direkte Konsequenzenfür die Auslegung von Gesamtanlagen: Wenn beispielsweise statt bisher dreiSeparatoren jetzt nur zwei für die Treiböl-Aufbereitung hoch leistungsfähigerDieselmotoren benötigt werden oder im Kraftwerksbereich 10 Maschinen dieArbeit von 20 übernehmen. Schon damit ist eine Reduzierung von Stromverbrauch,Platzbedarf und Gewicht impliziert. Platz und Gewicht werden aberauch zusätzlich durch kleinere Dimensionierung gespart. Um 25 bis 30 Prozenthaben die neuen Modelle abgespeckt, um bis zu 40 Prozent ist ihre Grundflächereduziert, indem weniger Bau- und Verschleißteile benötigt werden –was in der Folge zu niedrigerem Wartungsaufwand und geringeren Betriebskostenführt. Die kleineren Antriebsmotoren andererseits benötigen bis zu30 Prozent weniger Energie. Die neue Sensorengene ration unitrolplus überwachtund steuert vollautomatisch die Ölaufbereitung, indem sie hochexakt denWassergehalt und sehr präzise den Füllstandsgrad der Trommel in Hinblickauf Schlammablagerungen misst. Das führt zu höchster Trennschärfe einerseits,zu verbesserter Betriebssicherheit andererseits. Wie sehr diese innovativeMineralöl-Separatoren-Generation den Nerv der Industrie getroffen hat, zeigtedie sofortige Akzeptanz der Westfalia Separator ® eagleclass bei nahezuallen Neuaufträgen.32

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011LeistungsstarkundKosteNsenkendWestfaliaSeparator ®eagleclass33

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011EnergieOliver StöcklDirector Business Line Energie„Die wirtschaftliche und ressourcenschonendeVersorgung mitEnergie sichert Lebensqualitätund Wirtschaftswachstum. MitSystemen, die effizient undnachhaltig arbeiten, leistenwir einen wesentlichenBeitrag zur zukunftssicherenEnergieversorgung.“34

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Aufbereitung und Pflege von Brennstoffenfür Diesel- und GasturbinenAufbereitung undPflege von SchmierölenAufbereitung von ölhaltigen AbwässernAufbereitung von Öl, Wasserund Feststoffgemischen35

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011AufbereitunghochviskoserTreiböleHeiSSsepariert36

Die HerausforderungGEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Zur Erzeugung von elektrischer Energie werden vielerorts Gasturbinen- undMotorenkraftwerke eingesetzt, die mit Flüssigbrennstoffen betrieben werden.Die Planungsgrößen dieser dezentral aufgestellten Kraftwerke nehmen zu.Flüssige Kraftstoffe werden gerne in – zum Teil schwer zugänglichen – Entwicklungsregionenzur Umwandlung in elektrische Energie genutzt, wenn esgilt, schnell eine Infrastruktur zu schaffen. Doch die Qualität dieser Kraftstoffenimmt leider immer weiter ab. Einerseits werden aufgrund von verfeinertenRaffinerie-Technologien die Rohöle immer umfangreicher aufbereitet undmittlerweile so effizient in ihre Bestandteile aufgespaltet, dass die Qualität desverbleibenden Schweröls weiter absinkt. Aufgabe für den Separator istes, dieses Schweröl von Verunreinigungen wie Wasser und Feststoffteilenzu befreien. Denn erst der Einsatz von Separatoren ermöglicht es überhaupt,komplexe flüssige Kraftstoffe in Kraftwerken zur Energieerzeugung zunutzen. Besonders die Viskosität dieser Schweröle kann eine echte Schwierigkeitbedeuten. Schon allein die unterschiedlichen Qualitäten von Rohölliefern eine breite Spanne von sehr niedrigviskosen Ölen aus Saudi-Arabienbis hin zu sehr schweren Rohölen aus Südamerika, die schon einmal1.650 Centistokes erreichen können. Dann ist die Konsistenz bereits teerförmig.Zur Verbrennung sollten die Kraftstoffe aber nicht mehr als 380 CentistokesViskosität aufweisen.Die innovative LösungFür die Aufbereitung solcher hochviskosen, teerförmigen Brennstoffe nutztdie GEA Westfalia Separator Group die physikalische Gegebenheit, dasshöhere Temperaturen die Viskosität sinken lassen. Dazu wurden Separatorenentwickelt, die in der Lage sind, die hochviskosen Schweröle heiß zuseparieren. Diese selbstentleerenden Teller-Separatoren können erfolgreich beiProzesstemperaturen bis 140 °C verwendet werden. Ein Schwerpunkt der Entwicklungdazu war die richtige Materialauswahl, insbesondere bei Dichtungen,wie etwa der Einbau von Polymerdichtungen. Heiß-Separation ist zumTeil auch bei Anwendungen in der chemischen Industrie gefragt, etwa bei derProduktion von Aminen, petrochemischen Zusätzen oder Flüssiggasen. Dannkommt eine hohe Druckbelastung von Haube, Feststofffänger und Schutzhaubehinzu, um ein Verdampfen der Produkte zu verhindern. Sepa rieren beihohen Temperaturen und hohen Drücken wird beispielsweise durch Super-Duplex- und Super-Austenit-Werkstoffe bei der Materialauswahl bzw. durchElastomer-Dichtungen sichergestellt.Der Nutzen für die AnwenderDie Möglichkeit der Heiß-Separation macht die Betreiber von Gasturbinenund Motorenkraftwerken nahezu unabhängig von der Qualität des Rohöls.Sehr flexibel können sie problemlos verschiedenste Viskositäten von Rohöleneinsetzen. Mit der Entwicklung der Westfalia Separator ® eagleclass stehenzudem Separatoren mit höchster g-force zur Verfügung, die extrem hoheLeistungen, bis zu 80 Kubikmeter pro Stunde, mit bislang nicht gekannterSepariereffizienz zulassen. Das hat zur Folge, dass bei Kraftwerksleistungenvon beispielsweise 100.000 Kilowatt weniger Separatoren als bisher fürdie kontinuierliche Treiböl-Aufbereitung benötigt werden. Deutliche Einsparungenhinsichtlich Investitionskosten, Stromverbrauch und Platzbedarfsind die Konsequenzen. Auch für die anderen genannten Anwendungengilt: Ihre zuverlässige und sichere Verarbeitung wird erst durch Heiß-Separation möglich.37

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die HerausforderungMotoren und Turbinen sind korrosionsanfällig. Mit einer effizienten Aufbereitung von Dieselöl,schwerem Treiböl und Rohöl sowie den notwendigen Schmierstoffen kann die Korrosionsanfälligkeitjedoch extrem herabgesetzt werden. Dazu müssen schwankende Gehalte vonWasser oder Feststoffen aus den Ölen zuverlässig abgetrennt werden. Dies geschieht sehr effizientmit Hilfe von Separatoren. Deren Trennschärfe kann aber nur dann immer optimal sein,wenn die Zulaufbedingungen der aufzubereitenden Treiböle permanent gemessen und dieSeparatoren entsprechend geregelt werden. Das gleiche gilt für Schmieröle.Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group entwickelte mit Westfalia Separator ® unitrolplus ein System,das die definierten Trenn- und Klärprozesse überwacht und automatisch auf abweichendeZusammensetzungen der zu verarbeitenden Öle reagiert. unitrolplus stellt den Separator jenach Wassergehalt des Öls automatisch als Trenner oder als Klärer ein. Das Ergebnis ist einehöhere spezifische Abscheideleistung bei optimaler Trennschärfe. Für diesen automatischenÜberwachungsprozess ist keine Regulierscheibe mehr notwendig, was das Handling ungemeinerleichtert. unitrolplus besteht aus einem Wassergehalts-Überwachungssystem (WMS) sowieeinem Feststoffraum-Überwachungssystem (SMS). WMS sichert den wasser freien Ölablauf.SMS wiederum ist für den optimalen Zeitpunkt der Trommelent leerung zuständig. SMSerkennt einen hohen Feststoffanteil sofort und initiiert die augenblickliche Entleerung.Der Nutzen für die AnwenderMit unitrolplus trennen die bewährten Separatoren der GEA Westfalia Separator Group nebenWasser auch alle unerwünschten Feststoffe wie z. B. motorschädliche Cat Findes verlässlich ab.Wichtige Komponenten wie Zylinderbuchsen, Kolben, Kolbenringe, das Einspritzsystem oderdie sensiblen Turbinenschaufeln werden auf diese Weise geschützt. Die vollautomatische Überwachungund Steuerung der Treib- und Schmieröl-Aufbereitung mit dem unitrolplus lieferthöchste Trennschärfe auch bei schwankenden Zulaufbedingungen. Konkret werden mitunitrolplus Treiböle bis zu einer Dichte von 1,01 Kilogramm pro Liter in einem einstufigenVerfahren mit höchster Ölausbeute aufbereitet.Ein zweiter Vorteil dieser Sensorengeneration, die den Wassergehalt noch akkurater, den Füllstandsgradder Trommel in Hinblick auf Schlammablagerung noch präziser misst: Die Volumenzufuhrvon Verdrängungswasser zur letztmaligen Ölverdrängung vor der Entleerung findetexakter statt, was zu einer weiteren Minimierung der Ölverluste beiträgt.Das genau spezifizierte Austragsvolumen und die sehr kurzen Austragszeiten des Separatorsminimieren die Ölverluste ebenfalls. Der Schlamm ist zudem sehr trocken, was seine Entsorgungskostensenkt. Außerdem stellt die mögliche Vollentleerung der Trommel eine sehreffi ziente Reinigung dar. Aufwendige und arbeitsintensive CIP-Reinigungsprozeduren derTrommel sind überflüssig, was sich in Wartungsintervallen des Separators zwischen 8.000 und16.000 Betriebsstunden niederschlägt.Last, but not least: Das Überwachungssystem unitrolplus automatisiert die Prozesse und sorgtauch im mannlosen Maschinenraum für höchste Betriebssicherheit. Manuelle Fehler sindsystembedingt ausgeschlossen. Durch einen wachfreien Betrieb lassen sich zudem die Personalkostenerheblich reduzieren. Mit Westfalia Separator ® unitrolplus haben unterschiedlicheÖlqualitäten keinen negativen Einfluss auf den Motor. Der Motor läuft rund – ganz gleich,welches Treiböl getankt wurde.38

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Westfalia Separator ®unitrolplusOptimaleTrennschärfe39

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Entölung von „Produced Water“ und „Drain Water“MEG-KlärungReinigung und Entsorgung von „Slop Oil“Entwässerung von RohölPflege von Kühlschmierstoffen,Reinigungsflüssigkeiten, Feucht- und BetriebsmittelnAbtrennung von „Cat Fines“aus RückstandsölAufbereitung von Altöl, Altemulsion,marpol-Öl und ölhaltigem WasserReinigung und Aufbereitung vontreib-, Schmier- und HydraulikölReinigung und Entwässerung vonSchmier-, Hydraulik- und Dieselöl40

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Thomas PerschkeDirector Business Line Oil & Gas„Die effiziente Nutzungweltweiter Erdöl- und Erdgasfelderund die ressourcenschonendeAufbereitung industrieller Flüssigkeitenstehen auf der Tagesordnung.Im breiten Spektrumhochspezialisierter Anwendungensind unsere leistungsstarkenZentrifugen die erste Wahl.“Oil & Gas41

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Neue Technologien zur Aufbereitungvon Slop OilEin gigantischesPotenZial42Optimale Nutzung von Ressourcen, weltweit steigender Bedarf an Rohstoffen,nachhaltige Umweltentlastung, Suche nach rentablen Verfahren, die Erfüllungvon Umweltschutzauflagen – das sind in der Summe die Gründe für die hoheNachfrage nach effizienten Aufbereitungsmethoden für Slop Oil.Die HerausforderungDas häufig in großen Lagunen zwischengelagerte Slop Oil entsteht beispielsweisebei der Reinigung von Öltanks, bei der Raffineration, durch Leckagen oder alsAbfallprodukt bei Rohölentwässerung. Die Zusammensetzung dieser Becken istimmer unterschiedlich. Sie hängt nicht nur von der Herkunft des Öls ab, sondernauch von der Lage. In der Wüste von Kuwait ist der Wasseranteil durch seltenenRegen relativ niedrig. In den Wäldern von Venezuela und Ecuador ist der Wasseranteilhöher. Einfluss auf die Konsistenz hat auch das Alter der Lagune sowiedie Umgebungstemperaturen. Fazit: Slop Oil enthält eine häufig undefinierteMischung von Öl, Wasser und Sedimenten. Der Wasser gehalt kann zwischen10 und 70 Prozent variieren, der Ölgehalt variiert entsprechend, der Feststoffgehaltkann 3 bis 15 Prozent betragen. Von einem eher wässrigen, dünnflüssigenGemisch bis hin zu einem teerähnlichen Gemisch und einer Viskosität von über1.000 Centistokes ist alles denkbar. Besonders in ölreichen und ölproduzierendenLändern entstehen so verschiedene Rückstände, die auf kosten intensive Weise nurschwer verarbeitet und entsorgt werden können.

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group hat sich dieser Herausforderungmit einer gelungenen Kombination aus mecha nischerTrenntechnik, dem minimalen Einsatz von chemischen Mittelnund dem richtigen Prozess erfolgreich gestellt. In einemersten Schritt übernimmt in der Regel ein Dekanter ineinem 2-Phasen-System die Trennung von Feststoffen undFlüssigphase. Diese Flüssigphase bereitet eine Teller-Zentrifugeweiter auf, indem sie diese nach dem 3-Phasen-Systemin Wasser, Öl und Feinstsedimente trennt. Nun ist der eigentlicheWertstoff, das Öl, schon gewonnen. Es entsprichtden Raffi nationsanforderungen mit einem Restgehalt von0,5 bis 1 Prozent BS&W (Bottom Sediment & Water) undkann dem normalen Rohöl zur Weiterverarbeitung beigemischtwerden. Das Wasser aus dem 3-Phasen-System derTeller-Zentrifuge enthält allerdings noch zu viel Restöl, alsdass es problemfrei entsorgt werden könnte. Deshalb übernimmteine weitere 3-Phasen-Teller-Zentrifuge die Aufgabe,das Wasser nochmals von Sedimenten zu befreien und aufeinen Restölgehalt von weniger als 15 ppm zu entölen. Istdas Medium weniger kompliziert aufzu bereiten oder sinddie Anforderungen der Raffinerie niedriger, so kann unterUmständen auch ein einziger 3-Phasen-Dekanter genügen.Für besonders hochviskoses Slop Oil ist die GEA WestfaliaSeparator Group darüber hinaus auch in der Lage, mittelsDüsen-Separator eine Heiß-Separation bei bis zu 130 °C unterDruck vorzunehmen.Der Nutzen für dieAnwenderMit dieser Kombination hat die GEA Westfalia SeparatorGroup den Rahmen gesteckt für die moderne Aufbereitung vonSlop Oil je nach individuellen Be dürf nissen. Denn jede Anlagewird maßgeschneidert auf die spezifischen Belange hin konzipiertund ausgelegt. So können komplette Systemlösungenmit einer Leistung von 3 bis 50 m³ pro Stunde zusammengestelltwerden, die nicht nur die Ölaufbereitung, die Wasseraufbereitung sondern auch die Dampf bereitung, die Aufbereitungund Dosierung der chemischen Entmischungssubstanzensowie die komplette Steuerung umfasst. Alle Aggregate könnenin Containern installiert werden – damit hat der Betreiber dieMöglichkeit, im Anschluss an die vollständige Aufbereitungeiner Lagune die Anlage für die nächste Lagune mobil zunutzen. Die Erfolgsstory der Slop Oil-Aufbereitungssystemeist vorgezeichnet.43

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Auf der Suche nach weiteren Ölreserven hat die Mineralöl industrie die Gewinnungvon Rohöl aus Ölsand und dessen Weiterverarbeitung in Raffinerien in Angriff genommen.Derzeit werden bereits riesige Vorkommen in Kanada ausgebeutet.Die HerausforderungIn Indonesien, Teilen der USA und den GUS-Ländern schlummernnoch weit gigantischere Ressourcen. Allerdings: DieserProzess hat extreme Folgen für die Umwelt. Denn es bleibengewaltige Öllagunen zurück, die bei der Aufbereitung entstehen.Eine neue Idee ist deshalb die Nutzung des Ölsands nichtmehr zur Rohölherstellung, sondern zur Gewinnung vonBitumen für Straßenasphalt bzw. als Brennstoff für die Stahlindustrie.Ein dahingehend neues Verfahren ersetzt das Prozesswasserdurch ein wiederverwendbares Lösungsmittel undvermeidet so eine Wasserverschmutzung und das Entstehenvon Öllagunen. Aus Ölsand gewonnenes Bitumen weist gegenüberherkömmlichem Bitumen aus Raffinerierückständenbessere Eigenschaften hinsichtlich Festigkeit, Frostresistenzund Lebensdauer auf. Die weltweite Nachfrage nach Bitumenübertrifft 100 Millionen Tonnen pro Jahr und wächst ständig,besonders in Ländern mit großen Straßennetzen.Die innovative LösungZentrifugale Trenntechnik eignet sich prinzipiell hervorragend,um Bitumen aus Ölsand in möglichst reiner Form zugewinnen. Ein neu entwickeltes Verfahren sieht zunächst einVermahlen des Ölsands in einer Hammermühle vor, dannein Vermischen und Lösen mit Lösungsmitteln mit anschließenderDichtetrennung in Absetzbecken. Die vorgeklärte,flüssige Phase aus den Absetzbecken enthält noch zwei bisdrei Prozent Feststoff. Zu viel, um wirtschaftlich arbeitenzu können.die erforderliche Reinheit von weniger als 0,1 Prozent Wasserund Feststoff im Dekanter-Austritt durch die entsprechendeAuslegung des Prozesses, die Wahl des richtigen Lösungsmittelsund die Koordination mit den anderen beteiligten Technologienzu gewährleisten.Der Nutzen für dieAnwenderDieser Prozess vermeidet eine Wasserverschmutzung bei derÖlsandnutzung, trägt zur Aufrechterhaltung einer sauberenUmwelt maßgeblich bei und verbraucht verhältnismäßigwenig Energie. Das Projekt passt damit hervorragend in dieStrategie der GEA Westfalia Separator Group, Technologienzum Umweltschutz zu entwickeln und neue Quellen für Rohstoffeund Energie zu erschließen. Derzeit gibt es am Marktkeine vergleichbare Alternative zu diesem Bitumen-Prozess,der beste Bitumen-Qualität gewährleistet. Noch dazu mitgeringen technischen Risiken, geringerer Umweltbelastung undhocheffizient mit höchsten Bitumen-Ausbeuten dank des eingesetztenGroß-Dekanters CA 1035, der für das Verfahren wiegeschaffen scheint. Wie generell bei Innovationsfindungenhat die GEA Westfalia Separator Group frühzeitig die Anwenderin die Entwicklung eingebunden und kann bereits ersteAufträge für den wirklich revolutionären Ölsand-Bitumen-Prozess mit doppelstufiger Dekanter-Technologie verbuchen.Deshalb hat die GEA Westfalia Separator Group ein Trennverfahrenmit Dekantern entwickelt, das in der Lage ist, denFeststoff in der flüssigen Phase, dem Bitumen plus Lösungsmittel,auf nur noch 0,1 Volumenprozent zu reduzieren. Damitkann das Lösungsmittel im Anschluss in einer Stripping-Kolonne endgültig zum erneuten Einsatz wieder extrahiertwerden. Auch wird der verbleibende Lösungsmittelgehalt imFeststoff, der im Dekanter heraussepariert wird, in einer Verdampfungsanlageund durch anschließende Kondensationzurückgewonnen. Bei der Konzeption des Prozesses galt es,44

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011NeuartigerÖlsand-Bitumen-ProzessGewaltigeUmweltentlastungen45

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Bernd LükingDirector Business Line Environmental Technology„Mit der Erfahrung von mehr als3.500 installierten Anlagen bietenwir maßgeschneiderte Lösungen fürdie Trinkwasser gewinnung, dieindustrielle und kommunaleAbwasseraufbereitung sowiefür die Rückgewinnungvon Wert stoffen ausProduktströmen.“46

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011EnvironmentalTechnologyEntwässerung von KlärschlammAufbereitung von GülleEindickung von KlärschlammAufbereitung von TrinkwasserAufbereitung von kommunalem und industriellem AbwasserAufbereitung von ProzesswasserRückgewinnung von Wertstoffen ausProduktionsströmen und Klärschlamm47

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011WestfaliaSeparat r ®varip nd ®GleichbleibendeFeststoFFkonzentrationbei der AbwasseraufbereitungdurchselbstoptimierendeZentrifugeGleichbleibende Prozessbedingungensind für alle technischen Verfahren derIdealzustand. Das gilt natürlich auchfür die Klärschlammaufbereitung.Konstante Konzentrationen vonZuläufen sind die beste Voraussetzungfür den kontinuierlichen Verlauf allernachfolgenden Verfahrensschritteund damit für höchstmögliche Effizienz.Soweit zur Theorie.48

Die HerausforderungGEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011In der täglichen Praxis sieht das Bild dagegen ganz anders aus. Ein in Abhängigkeitvon Tageszeit, Jahreszeit und Witterung stark schwankendes Abwasseraufkommenmacht eine kontinuierliche Beschickung etwa der Faultürme zurBiogasgewinnung nahezu unmöglich. Damit verpufft der Anspruch an größtmöglichenNutzen mit geringstmöglichem apparativem Aufwand. Die Folge:Unnötige Lager- und Entsorgungskosten entstehen, der Energieverbrauch steigt.Die innovative LösungDie Antwort auf diese Problemstellung findet sich ganz einfach in der Steuerungs-und Regeltechnik. Die GEA Westfalia Separator Group hat ein Systementwickelt, das den Eindick-Dekantern erlaubt, sich blitzschnell auf veränderteAnforderungen einzustellen. Trägt ein starker Gewitterregen am Vormittagunverhofft große Sandmengen in die kommunale Kläranlage ein, reagiert dasSystem. Werden nach dem Mittagessen sämtliche Geschirrspülmaschinen derRegion in Gang gesetzt, reagiert das System. Kommt es in den Nachmittagsstundenzu einer deutlichen Entspannung des Abwasseraufkommens, reagiertdas System und stellt automatisch die für den nachgeschalteten Prozess idealbenötigte Konzentration ein. Westfalia Separator ® varipond ® denkt sozusagenmit. „varipond ® “ steht für „variable Teichtiefe bei laufender Maschine“.Und genau das ist das Geheimnis, dass der Dekanter eben nicht abgeschaltetwerden muss, um neue Parameter einzustellen, sondern dass er im Gegenteilsich selbst variabel reguliert, ohne den Prozess zu unterbrechen. MechanischesWerkzeug dazu ist eine verschiebbare Drosselscheibe im Austritt der geklärtenFlüssigkeit. Sie bestimmt die Spaltbreite der Durchlass öffnung und damit dieDurchflussgeschwindigkeit. Dadurch verändert sich die Teichtiefe in der Trommel.Gesteuert wird die Scheibe über einen Sensor, der die Konzentration desFeststoffgehalts des eingedickten Schlammes im Ablauf zum Faulturm misst,mit einer Genauigkeit von ± 0,3 Prozent Trockensubstanz. Ein PID-Regler stelltdann durch Signalaustausch mit der Drosselscheibe und deren Verschiebungdie gewünschte Trockensubstanz bei laufender Maschine stufenlos ein. DieMechanik selbst ist wartungsfrei, hat nur einen geringen Verschleiß und eineentsprechend lange Lebensdauer. Und sie ist wie das gesamte System jederzeitmit geringem Aufwand auch bei vorhandenen Dekantern nachrüstfähig undmit weiteren Regelungen kombinierbar.Der Nutzen für die AnwenderDas Ergebnis ist ein smarter Prozessablauf mit kurzen Reaktionszeiten ohneUnterbrechung des Eindickverfahrens. Westfalia Separator ® varipond ® nutztsomit die vorhandenen Dekanter-Kapazitäten so punktgenau aus, dass mitkleinstem Einsatz beste Ergebnisse erzielt werden. Durch die Anpassung derg-Zahl an die Zulaufbedingungen und die damit verbundene Reduzierung derDrehzahl lassen sich Energieeinsparungen bis zu 30 Prozent realisieren. Betriebs-und Wartungskosten sinken dank stets optimalem Wirkungsgrad desDekanters. Auf die Zugabe von Flockungshilfsmitteln kann verzichtet werden.Vor allem findet dank der stabilen Austragskonzentration eine spürbare Optimierungaller nachfolgenden Prozessschritte statt. Eine im Prinzip einfache,aber höchst wirksame Innovation.49

WestfaliaSeparator ®ecoforceBorn to runDie HerausforderungUnternehmen entwickeln sich weiter, steigern ihre Kapazität, verändern ihr Produktportfolio, benötigen neueAnwendungen. Die Maschinen müssen selbst unter härtesten Bedingungen zuverlässig arbeiten. Die Anforderungenan die Effizienz der getätigten Investi tionen steigen. Dabei spielt nicht nur die Investitionshöhe eineRolle, auch Betriebs- und Servicekosten müssen so niedrig wie möglich, am besten im Vorfeld kalkulierbar unddamit sicher planbar sein. Dass Durchsatzleistung, Ausbeuten und Trenn effizienz daneben natürlich absoluterstklassig sein müssen, versteht sich dabei schon von wie von selbst.50

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die innovative LösungUm zukunftsfähige Flexibilität zu schaffen, ging die GEA WestfaliaSeparator Group den Weg, das gesamte Dekanter-Programmvöllig zu überarbeiten und zu vereinheitlichen. Das drücktsich in einem gleichen Design für alle Baugrößen aus. Hatman einmal gelernt, wie man einen Dekanter der WestfaliaSeparator ® ecoforce-Familie installiert, betreibt und wartet,kann man dieses Know-how auf andere Modellgrößen übertragen.Das einheit liche Aussehen mag die augenfälligsteNeuerung der neuen Dekanter sein, die eigentliche Revolutionsteckt im zugrunde liegenden Konzept des Baukastens. Niezuvor ist eine Dekanter-Generation auf einen Einsatz in allenAnwendungen gleichzeitig hin entwickelt worden. Herausgekommenist eine Grundkonstruktion, die von vornherein allenmöglichen Anforderungen unterschiedlicher Anwendungengerecht wird und auf deren Grundlage die einzelnen Baugruppenvariantenfrei miteinander kombinierbar sind. Die Dekanteraus der Reihe Westfalia Separator ® ecoforce sind aber nichtnur hinsichtlich ihrer Flexibilität optimiert worden, sie wurdenauch konsequent auf einen dauerhaften Betrieb undmaximale Verfügbarkeit hin ausgelegt. So wurde das Getriebeaus dem Produkt raum herausgenommen und nach außen verlegt.Das macht es nicht nur weniger beeinflussbar durch dieProdukttempe ratur, es ist für die Servicetechniker auch sehrschnell zugänglich. Das gilt für alle Bereiche des Dekanters,die regelmäßig gewartet werden müssen, sodass die Maschineschnell wieder einsatzfähig ist. Hinsichtlich hoher Trennschärfeund erst klassiger Durchsatzleistungen bleiben sichdie Dekanter der ecoforce-Familie treu. Hohe Rotordrehzahlensichern eine maximale Trennschärfe und steigern dieDurchsatz mengen. Auch das verbesserte Strömungsver haltenin der Trommel leistet dazu einen wichtigen Beitrag. DerWestfalia Separator ® summierantrieb sorgt für maxi maleLeistung und hohe Trenneffizienz, indem sich der Antriebautomatisch an die jeweiligen Zulaufbedingungen im Dekanteranpasst und dadurch besonders energieeffizient arbeitet.Der Nutzen für dieAnwenderDie Vorteile liegen auf der Hand: Zum einen lassen sich dieDekanter jetzt punkt genau anpassen, ohne dass die Konstrukteuredurch eine festgelegte Grundkonstruktion zu Kompromissengezwungen wären. Zudem lassen sich die Dekanteraufgrund des Bau kastenprinzips sehr einfach und schnell nachträglichumbauen. Einmal getroffene Investitionsentscheidungenwerden also nicht zu Einbahnstraßen, denn der Dekanterist so flexibel, dass er sich an veränderte Prozess bedingungenproblemlos anpassen kann. Er gibt seinem Betreiber damiteine hohe Zukunftssicherheit.Welche Aufgaben einem Dekanter der neuen WestfaliaSeparator ® ecoforce-Generation auch gestellt werden: Er passtsich an und hält, was er verspricht.51

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Steffen BerschVice President Service International„Unsere Kunden profitierenvon einer ganzheitlichenund konzentriertenServicekompetenz für einenerstklassigen Serviceweltweit. Damit sindwir für sie da, wo auchimmer sie uns brauchen.“OriginalManufacturerService

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Original-ErsatzteileReparaturen / Kundendienstautorisierte WerkstättenApplied Service ConsultingZustandsüberwachungServiceverträge TRaining53

Maximierte Zuverlässigkeitund SicherheitWestfaliaSeparator ®wewatch ®Die HerausforderungSeparatoren und Dekanter sind bei den meisten Verfahren, bei denen sie zurAnwendung kommen, in den Kernprozess integriert. Fallen Servicearbeiten anoder entsteht Verschleiß, der zu spät erkannt wird, kann der gesamte Prozess zumStillstand kommen. In der Regel ist auch keine Ersatzmaschine vorhanden. Dieskann Konsequenzen zur Folge haben wie Produktionsstopp, Unterbrechung derFolgeprozesse, personelle Leerlaufzeiten, Zusatzkosten und sogar Lieferungsausfall.Aspekte, die jeder Betriebsleiter fraglos vermeiden möchte.54

Die innovative LösungGEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die Lösung liegt in einem Überwachungsprogramm für die Maschinen, das ein rechtzeitigesEingreifen ermöglicht. Basis dieser präventiven Maschinenzustandsüberwachung sind Messgerätezur Schwingungsanalyse, die gezielt an mehreren Punkten einer Zentrifuge eingesetztwerden und so die Maschine ganzheitlich betrachten. Neben den Vibrationskennwertenkönnen durch das System Westfalia Separator ® wewatch ® auch Daten wie zum BeispielZulaufleistung, Ablaufdruck, Betriebsstunden, Stromaufnahme und weitere relevante Prozessdatenerfasst werden. Dadurch ergibt sich ein Gesamtbild, das ein präventives, permanentaktualisiertes Wartungskonzept zulässt. Dank der laufenden Zustandsüberwachung undDiagnose sind die Experten der GEA Westfalia Separator Group in der Lage, zu sagen, welcheVerschleißteile ausgetauscht werden müssen und wann ein Serviceeinsatz notwendig wird.Der Nutzen für die AnwenderMit wewatch ® steht ein Überwachungsprogramm zur Verfügung, das „offline“ beim Betreiberoder „online“ beim Kunden und gleichzeitig bei der GEA Westfalia Separator Group zum Einsatzkommen kann. Das System liefert die nötigen Informationen zur Optimierung derAnlagenver fügbarkeit und hält damit Servicebudgets ein. Die Offline-Variante bietet bei minimiertemInvestitionsbedarf ebenfalls die Möglichkeit der permanenten Zustandsüberwachung.Hier wird der Zustand der Lager auf einem Grafikschaubild mittels Ampelkennzeichnung dargestellt,jedoch ohne eine Übermittlung der Daten zu den Experten der GEA WestfaliaSeparator Group. Während des Besuchs eines Servicetechnikers vor Ort kann außerdem einetiefergehende Analyse durchgeführt werden. Für die Online-Nutzung des Maschinen- undProzessmonitoringsystems hat die GEA Westfalia Separator Group zusätzlich ein internetbasiertesWebportal geschaffen, das als einfaches und selbsterklärendes Werkzeug dieMaschinen betreiber kontinuierlich über den Zustand der Maschine informiert. Das Portalgeneriert Wartungsmel dungen, die per E-Mail bzw. Mobiltelefon unmittelbar an die zuständigenVerantwortlichen weitergeleitet werden. Das System wewatch ® erlaubt konkrete Empfehlungenzur optimalen Bedienung der Zentrifuge. Es bietet höchste Sicherheit und beinhaltet einumfangreiches Paket an Daten management, das die optimale Umsetzung von Kontrolle undÜberwachung ermöglicht. Alle bereitgestellten Signale können von der Software visualisiertwerden. Die gemeinsame Darstellung von Produktdaten und Maschinen zustand in einemDiagramm informiert den Kunden über den ordnungsge mäßen Betrieb der Maschine und desablaufenden Prozesses.Die Vorteile liegen auf der Hand: Anfallende Servicearbeiten werden aufgrund der frühzeitigenAnzeige von Verschleiß rechtzeitig abgestimmt, die nötigen Wartungs- und Wechselarbeitengeplant zu einem günstigen Zeitpunkt durchgeführt. wewatch ® sichert höhere Zuverlässigkeitund eine bessere Verfügbarkeit der Maschinen, erreicht eine zustandsbezogeneWartung, ermöglicht planbaren und kalkulierbaren Service in Verbindung mit fest budgetiertenServiceverträgen für eine transparente Kostenkontrolle. Die Akzeptanz dieses Tools imMarkt ist entsprechend positiv. wewatch ® ermöglicht es dem Kunden, das umfangreicheSchwingungsdiagnose- und Prozesswissen der GEA Westfalia Separator Group für sich zu nutzenund eigene personelle Ressourcen in der Diagnose und Sicherstellung der Maschinenverfügbarkeitzu schonen. Das System Westfalia Separator ® wewatch ® ist auch ganz wesentlicherBestandteil von Westfalia Separator ® directcare für alle Systeme mit integriertem Direktantrieb.Das Konzept directcare lässt sich dabei modular nach den jeweiligen Bedürfnissen desAnwenders zusammenstellen, mit vielen variablen Möglichkeiten, angefangen bei einem Basisschutzbis hin zu einem Rundum-sorglos-Paket.Westfalia Separator ® wewatch ® ist der Schritt inden dauerhaften, proaktiven Service und damit in einezukunfts- und zustandsorientierte Instandhaltung.55

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 201156

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011ProzessintegrationEnergieeffizienzPräzisionServicefreundlichkeithohe Differenzdrehzahlen hoher Wirkungsgradhohe Drehmomente ZuverlässigkeitAntriebstechnik57

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die Evolutiondes SeparatorenantriebsVom Schraubenradzum integriertenDirektantrieb58

Die HerausforderungGEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Neben der Senkung der Betriebskosten war, ist und bleibt die zweite zentraleAnforderung des Marktes an den Zentrifugen-Bau eine konsequente Optimierungder Servicekosten. Drittens sollen die Maschinen möglichst flexibel im Einsatzsein. Und das alles vor dem Hintergrund immer höher werdender Trenn-, Klärunddamit auch Antriebsleistungen. Ein Ansatz zur Verbesserung dieser Forderungenwar immer schon die Weiterentwicklung des Antriebs der Zentrifugen.Ganz am Anfang der Evolution des modernen Separatoren-Antriebs stand vorvielen Jahren der Schraubenradantrieb, der mittels Normmotor und mechanischemGetriebe die Trommel auf die gewünschte Drehzahl brachte. Die nächsteGeneration der Antriebe waren Spezialmotoren mit Riemen zur Kraftüber tragung.In der Evolutionskette wurde damit bereits ein Energieverbrauchsvorsprung vonbis zu 15 Prozent vor dem Getriebeantrieb realisiert. Doch damit nicht genug:Konsequenterweise folgte der Sprung zum Direktantrieb, der frequenzumformergesteuertohne Getriebe oder Riemen mit einem Normmotor die Trommel antreibt.Allerdings besaß diese Lösung einen bitteren Wermutstropfen: Für den unterhalbder Maschine angeflanschten Motor musste Platz im Bodenfundament geschaffen,die Separatoren auf Gestelle gesetzt oder der Motor durch einen Deckendurchbruchin einem darunter liegenden Stockwerk zur Aufhängung gebracht werden.Immer noch kein Anlass zur vollen Zufriedenheit also.Die innovative LösungGrund genug für die GEA Westfalia Separator Group, noch einmal alles auf denPrüfstand zu stellen, das Bessere zu suchen, das bekanntlich Feind des Guten ist.Mit Erfolg: Der integrierte Direktantrieb Westfalia Separator ® directdrive ∞definiert nichts weniger als die aktuelle Ultima Ratio. Eine Spindel, die in eine ArtKorb hineinragt, diesen weder an der Seite noch am Boden berührt. So kann derneue integrierte Direktantrieb vereinfacht dargestellt werden. Keine Motorwelle,kein Getriebe, keine Riemen, keine Kupplung, keine Motorlagerung. All das istbeim integrierten Direktantrieb nicht mehr notwendig. Und weil ein fehlendesBauteil weder verschleißen noch Energie und Platz schlucken kann, ist der integrierteDirektantrieb der nächste echte Evolutionsschritt im Separatoren-Bau.Der Nutzen für die AnwenderDer Platzbedarf des integrierten Direktantriebs ist um rund ein Drittel niedrigerals bei vergleichbaren Getriebe- oder Flachriemenmaschinen. Besonders bei nachträglichenEinbauten in vorhandene Räumlichkeiten kann dies eine wichtigeRolle spielen. Die weniger verbauten Teile reduzieren logischerweise nicht nurden Energieverlust, sondern sie senken gleichzeitig auch den Wartungsaufwand,was die Verfügbarkeit der Maschine erhöht. Und das bedeutet bares Geld für dieAnwender. Die Separatoren sind außerdem sehr flexibel einzusetzen. Beispielsweiseist beim integrierten Direktantrieb in einem spezifizierten Drehzahlbereichdie Trommel-Drehzahl stufenlos einstellbar, ohne ein Übersetzungsverhältniswechseln zu müssen. Zusätzlich konnte die Wartung selbst stark vereinfachtwerden. Zum Beispiel ist es möglich, die Spindel nur durch Lösen der Schraubenaus dem Lagergehäuse zu ziehen. Die innovative Konstruktion des integriertenDirektantriebs erlaubt es darüber hinaus, im Falle einer Wartung den Motor komplettmit Antrieb innerhalb nur weniger Stunden auszutauschen – Zeit, die vielwert ist und anderweitig produktiv genutzt werden kann. Nicht zuletzt kann derintegrierte Direktantrieb als vorläufig letzte Stufe der Evolution des Separatoren-Antriebs mit dem Online-Monitoring-System Westfalia Separator ® wewatch ® verknüpftwerden, ein Webportal, das als einfaches und selbsterklärendes Werkzeugdie Maschinenbetreiber frühzeitig über mögliche Fehlzustände informiert.59

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Der direkte Weg ist in der Regel der effizienteste. Das gilt ganz sicher für den Antriebeines Separators. Wird die hier eingesetzte Energie nämlich mit einer direktenVerbindung vom Motor zur Trommel übertragen, sind die Energieverluste minimal.Die HerausforderungVerständlich, gibt es doch weder Getriebe, Kupplungen oder Riemen, die Energie fressen – undzudem als Verschleißteil einer besonderen Aufmerksamkeit bedürfen. Dieser direkte Wegwurde in den vergangenen Jahren bereits beschritten. Allerdings hatten die bisherigen Direktantriebeeinen spezifischen Nachteil: Sie bauten aufgrund des unten angeflanschten Motorsdeutlich höher, stellten somit größere Anforderungen an die bauliche Prozessintegration. DiesesManko sollte aufgelöst werden.Die innovative LösungDie Lösung der GEA Westfalia Separator Group war ebenso einfach wie durchgängig direkt:eine Integration des Direktantriebs. Beim Westfalia Separator ® directdrive ∞ ist der Motorvollständig im Gestell des Separators untergebracht. Dem integrierten Direktantrieb genügenfolglich auch normale Bauhöhen. In den Stator des Motors hinein ragt die Trommelwelle desSeparators, auf der jetzt anstelle der Riemenscheibe der Rotor des Motors montiert ist. Statorund Rotor haben keinerlei Kontakt miteinander, die Trommel wird berührungslos angetrieben.Auf diese Weise fungiert die Trommelwelle gleichzeitig als Motorwelle. Es gibt folglich keineeigene Motorwelle, keine Motorlagerung, keine Kupplung – und damit auch keinen Verschleißdieser Bauteile. Zudem entschied sich die GEA Westfalia Separator Group, gängige Asynchronmotorenzu verbauen. Aus gutem Grund: Zwar haben Synchronmotoren einen geringfügigbesseren Wirkungsgrad, der jedoch mit Nachteilen hinsichtlich der Robustheit und des Handlingserkauft wird. Asynchronmotoren sind ferner mit jedem gängigen Frequenzumrichteranzusteuern, was die Kompatibilität in den unterschiedlichsten Betrieben und Einsatzbereichensicherstellt. Mit diesen Frequenzumrichtern konnte beim integrierten Direktantrieb ineinem spezifizierten Drehzahlbereich eine stufenlose Drehzahlregelung realisiert werden.Der Nutzen für die AnwenderAus Sicht des Anwenders bietet der integrierte Direktantrieb viele interessante Facetten: Inerster Linie wurde der Wirkungsgrad verbessert. Die beim Separieren entstehende Wärme desMotors wird außerdem in der Regel mittels Wasserkühlung aktiv abgefahren. Dies bietet einenerfreulichen Zusatznutzen: Wassergekühlte Motoren sind gekapselt und damit leiser als luftgekühlte.Allerdings ist die Energieeffizienz nicht der primäre Kundennutzen. Dieser liegt vielmehrin den Bereichen Service und Integration. Denn der Direktantrieb verzichtet auf zahlreichesensible Bauteile wie Lager oder Riemen. Und die Antriebslösung aus Asynchronmotorund Frequenzumrichter basiert auf Standardbauteilen, die weltweit problemlos verfügbar sind.Der integrierte Direktantrieb Westfalia Separator ® directdrive ∞ ist folglich wesentlich servicefreundlicher.Gleichzeitig baut er extrem kompakt, was gleichbedeutend mit geringerem Platzbedarfist. Nicht zuletzt kann die Trommel als Ganzes einfach aus dem Rahmen entnommenoder der Motor zusammen mit dem Antrieb als solches als eine Einheit ausgebaut werden,wodurch sich die Stillstandszeiten für Wartungsaufgaben deutlich verkürzen lassen.Der primäre Kundennutzendes Westfalia Separator ®directdrive ∞ liegt inden Bereichen Service undIntegration: Er baut extremkompakt und ist wesentlichservicefreundlicher.Ein zweiter wichtiger Aspekt: Die Trommel selbst beruht weitgehend auf bewährten Bauteilen.Das bedeutet einerseits, dass alle Features wie schonender Zulauf oder Sauerstofffreiheitkomplett in diesen Maschinen vorhanden sind. Andererseits, und das ist genauso wichtig: DieErsatzteilversorgung für die Kernkomponente Rotor bleibt identisch. Ein Kunde, der bereitsFlachriemen-Separatoren einsetzt, kann deshalb jederzeit in den integrierten Direktantriebinvestieren. Die Ersatzteile für die Hauptkomponenten sind und bleiben die gleichen. Dasbedeutet für die Betreiber: Investitionssicherheit.60

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011WestfaliaSeparator ®directdriveDirekt undservicefreundlich61

WestfaliaSeparator ®summier antriebEIN ANTRIEBFÜR ALLEFÄLLEJe trockener ein entwässerter Feststoff,umso weniger Transport-, Trocknungs-,Deponiekosten – sprich, umso geringereBetriebskosten, etwa bei der Abwasseraufbereitung.Um einen Dekanterbei wechselnden Zulaufbedingungenan sein verfahrenstechnischesOptimum fahren zu können, mussdas Schneckendrehmoment einesDekanters geregelt werden.62

GEA Westfalia Separator Group | Separator’s Digest ® 3 / 2011Die innovative LösungDie GEA Westfalia Separator Group fand eine Möglichkeit,diese Energieverschwendung zu eliminieren: den WestfaliaSeparator ® summierantrieb. Dieser drehmomentstarke Antriebstellt die für den Prozess optimale Differenzdrehzahlzuverlässig zur Verfügung und speist dabei ausschließlichLeistung ein – und zwar nur die, die auch tatsächlich benötigtwird. Dazu wird mittels intelligenter Kinematik die Leistungender beiden Motoren – Hauptmotor und Sekundärmotor –zusammengeführt, „summiert“, und dann an Trommel undSchnecke weitergegeben. Unnötige Energieverluste, wie sie beianderen Lösungen mit Leistungsrückfluss auftreten, entfallen.Stattdessen wird die Differenzdrehzahl energieeffizient undlückenlos in einem großen Differenzdrehzahl bereich bereitgestellt.Die HerausforderungIm laufenden Betrieb sollte dazu die Stellgröße, also die Differenzdrehzahlzwischen Schnecke und Trommel, im sogenanntenDifferenzdrehzahlbereich stufenlos veränderbar sein. In derVergangenheit wurden für diese antriebstechnische Herausforderungbereits verschiedene konstruktive Lösungen entwickelt.Ihnen allen gemeinsam ist erstens, dass sie konstruktivaufwendig sind. Zweitens haben sie gravierendeNachteile. Beispielsweise wird Motorleistung zuerst mechanischoder elektrisch „herausgebremst“, um dann, so gut esgeht, wiedergewonnen und zurückgeführt zu werden. Durchdiese doppelte Energieumwandlung gehen leicht 15 bis 20 Prozentder eingesetzten elektrischen Leistung verloren – betragsmäßigmehr, als eigentlich an Förderleistung notwendig ist.Der Nutzen für dieAnwenderSämtliche elektrische Zusatzkomponenten zur Energie rückführungfallen dementsprechend weg. Riementriebe, dieLeistung im Kreis fahren, verschwinden ebenso. Aufgrunddes hohen Wirkungsgrades des Antriebs werden so Energiekostengespart. Der Westfalia Separator ® summierantriebist damit aktuell der flexibelste Dekanter ­Antrieb auf demMarkt, da er von vornherein größte Differenzdrehzahl bereicheabdeckt. Mittels einer neuartigen Getriebeentwicklung könnenDifferenzdrehzahlen zwischen 1 bis 70 U / min eingestelltwerden. Dabei steht im gesamten Bereich ein gleich hohesmaximales Drehmoment zur Verfügung. Der Sekundärmotorbleibt für alle Drehzahlbereiche unverändert. Die zusätzlichbenötigte Antriebsleistung für die hohe Differenzdrehzahlspeist der Hauptmotor über Riemenscheiben ein. Durchden Einsatz von Riemenscheiben mit verschiedenen Übersetzungenzwischen Hauptmotor und Getriebewelle könnenbeliebige Differenzdrehzahlbereiche mit einem Verstellbereich1 und 70 U / min realisiert werden. Erstmalig ist somiteine Anpassung des Differenzdrehzahlbereichs im Feld durchWechseln weniger mechanischer Teile möglich. Weiterhinzeichnet sich der Antrieb durch eine besondere Art der Überwachungaus. So wird zum einen das Drehmoment mittels derStrommessung am Sekundärmotor überwacht. Ein Überlastendes Getriebes wird auf diese Weise vermieden. Weiterhinwird die Ölfüllung des Getriebes überwacht. Somit ist sichergestellt,dass beispielsweise bei Ausfall einer Wellenabdichtungdas Getriebe abgeschaltet wird, bevor es aufgrund vonÖlmangel zu einem Schaden innerhalb des Getriebes kommt.Kurz: Der Westfalia Separator ® summierantrieb ist zuverlässig,drehmomentstark, stellgenau, energieeffizient, flexibel undarbeitet in einem großen Differenzdrehzahlbereich – kommtaber ohne die bisherigen komplizierten Wandler undderen unvermeidliche Verluste aus. Die GEA WestfaliaSeparator Group hat damit die Vorzüge der regelbaren Antriebein einer Lösung vereint, ohne deren Nachteile in Kauf nehmenzu müssen. Eine wirklich innovative Lösung.63

GEA Mechanical EquipmentGEA Westfalia Separator Group GmbHWerner-Habig-Straße 1 · 59302 OeldeTel. +49 2522 77-0 · Fax +49 2522 77-1778www.westfalia-separator.comB_WS-11-10-0015 DE · Gedruckt in Deutschland · Gedruckt auf chlorfrei gebleichtem PapierWestfalia ® , Westfalia Separator ® , Separator‘s Digest ® , varipond ® , hydry ® , viscon ® ,BilgeMaster ® , SludgeMaster ® , CombiMaster ® und wewatch ® sind eingetragene Marken derGEA Mechanical Equipment GmbH.