Reindampf und Reinstdampf

Bei der Herstellung bestimmter Produkte wie Lebensmittel, Mikroelektronik und pharmazeutischen Erzeugnissen ist eine hohe Reinheit des Dampfes unerlässlich. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden sollte der Dampf idealerweise frei von Kondensat, Partikeln und sonstigen Verunreinigungen sein. Das Ziel bei der Erzeugung von gefiltertem Dampf, Reindampf oder Reinstdampf ist es, dem Idealzustand für jede spezifische Anwendung möglichst nahe zu kommen.

Da Dampf aus siedendem Wasser entsteht könnte man annehmen, dass aus destilliertem oder aufbereitetem Wasser grundsätzlich Dampf mit hoher Reinheit resultiert. Tatsächlich verhält es sich jedoch nicht ganz so einfach. Reindampf muss mit hoher Qualität erzeugt werden und diese muss auch bei der Dampfverteilung und im Verbraucher aufrecht erhalten werden. Noch höhere Anforderungen werden an Reinstdampf gestellt.

Faktoren, die die Dampfqualität beeinflussen

Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Dampfqualität beeinflussen:

• Qualität des Kesselspeisewassers (Wasseraufbereitung)
• Art des Dampferzeugers
• Dampfverteilung (Rohrleitungen und Armaturen)

Speisewasser für Dampfkessel muss grundsätzlich enthärtet werden. Dabei wird der Gehalt an Calcium- und Magnesiumionen auf ein akzeptables Niveau gesenkt. Alle sichtbaren Verunreinigungen werden ebenfalls entfernt.

Trotz allem bleiben kleine Mengen dieser Ionen und auch anderer Ionen, die nicht durch die Standardmethoden der Wasseraufbereitung entfernt werden können, im Speisewasser zurück. Außerdem können nichtkondensierbare Gase wie Sauerstoff, Kohlendioxid und sogar Spuren von Beschichtungskomponenten von Kessel und Rohrleitungen im Speisewasser enthalten sein.

Wenn Wasser siedet und als Dampf den Kessel verlässt können auch die im Speisewasser gelösten Gase mit austreten. Außerdem können Wassertröpfchen mit den durch die Wasseroberfläche durchbrechenden Dampfblasen mitgerissen werden und dabei Ionen und chemische Inhaltsstoffe in den Dampfstrom mitführen. Dadurch können schließlich, sofern nicht anderweitig entfernt, chemische Verunreinigungen in Dampfverbraucher gelangen und die Produktqualität oder die Prozesssicherheit negativ beeinflussen. Für empfindliche Anwendungen ist es daher wichtig zu berücksichtigen, welche Verunreinigungen im Speisewasser enthalten sein können und die notwendigen Maßnahmen zu deren Entfernung zu ergreifen.

Verschiedene Stufen der Dampfqualität

Es gibt, abhängig von der jeweiligen Anwendung, verschiedene Stufen der Dampfqualität, und Dampfsysteme sollten so konzipiert werden, dass die erforderliche Qualität erreicht wird. Beispiele:

Klassisches Dampfsystem (Heizdampf, auch Schwarzdampf genannt)

• Verwendung zur indirekten Beheizung von Prozessen. Kleine Mengen an Verunreinigungen sind tolerierbar.

Gefilterter Dampf

• Benötigte Dampfqualität für viele Prozesse in der Lebensmittelindustrie. Dampf wird unmittelbar vor der Verwendung gefiltert.

Höchste Stufe der Dampfqualität (Reindampf und Reinstdampf)

• Das Speisewasser wird auf besondere Weise aufbereitet, um potentielle Verunreinigungen zu eliminieren. Bei der Dampferzeugung- und verteilung kommt nur Edelstahl zum Einsatz, um eine spätere Kontaminierung zu vermeiden.

Erzeugung von Reindampf / Reinstdampf

Reindampf und Reinstdampf müssen sehr strengen Anforderungen genügen, die je nach Anwendung variieren können. Das Speisewasser für beide Arten von Dampf dieser höchsten Qualitätsstufe muss quasi frei von jeglichen Fremdstoffen sein. Ein verbreitetes Verfahren um dies zu erreichen ist die Umkehrosmose (RO), die eine feine halbdurchlässige Memran verwendet, um Verunreinigungen physikalisch abzutrennen.

Zusätzlich zur besonderen Wasseraufbereitung müssen alle Oberflächen, die mit dem Speisewasser in Kontakt kommen, sowie alle Rohrleitungen und Ventile für die Dampfverteilung aus hochwertigem Edelstahl beschaffen sein, um die nachträgliche Kontamination zu minimieren und die hohe Dampfqualität aufrecht zu erhalten. Daher verwenden viele Reindampf- und Reinstdampfanwendungen einen separaten Edelstahl-Dampferzeuger, der mit gewöhnlichem "Schwarzdampf" beheizt wird.

Sauberer als sauber?

In den Spezifikationen für die Speisewassequalität werden in den landläufigen Standards unter anderem Kriterien für den maximalen TOC-Gehalt (Anteil an organischen Kohlenstoffverbindungen) und die maximale Leitfähigkeit festgelegt.

Die Wasserqualität kann durch weitere Verfahren wie Aktivkohlefilterung, Röntgenbehandlung oder Ultrafiltration noch mehr optimiert werden. Für die Erzeugung von Reinstdampf, der als Dampf mit der höchsten Qualiätsstufe gilt, ist eine gründliche Entfernung aller chemischen Stoffe und Mikroorganismen erforderlich. Reinstdampf ist in pharmazeutischen Prozessen und Sterilation in Place (SIP) weit verbreitet.

Im folgenden werden einige Beispiele der verschiedenen Qualitätsstufen von Dampf und deren Anwendungen genannt:

Dampftrockner und ihre Verwendung in Dampfsystemen

Heizprobleme durch Luft im Dampfraum