Beim Coaten, dem Beschichten oder Umhüllen von Partikeln, stehen verschiedene verfahrenstechnische Alternativen zur Auswahl. Eine von Lödige realisierte Lösung zur Verarbeitung sogenannter Crispies in einem Pflugscharmischer zeigt: Bei einer exakten Steuerung der Prozessparameter lassen sich auch anspruchsvolle Coatingaufgaben mit vergleichsweise kostengünstigen Lösungen umsetzen.
Ob Arzneimitteldragees, Düngemittelkügelchen oder Schokonüsse – Coatingaufgaben sind so vielfältig wie ihre anwendungsspezifischen Umsetzungen. Im Wesentlichen kommen dabei drei Arten von Maschinen zum Einsatz: Trommelcoater, Wirbelschichtapparate und Mischer. Die Wahl der optimalen Prozesstechnologie hängt vor allem von der Partikelgröße und der Struktur des zu verarbeitenden Produktes ab.
Aber auch Investitions- und Betriebskosten bilden ein wichtiges Entscheidungskriterium: So sind beispielsweise Wirbelschichtapparate in der Anschaffung bedeutend teurer als Mischer. Gleichzeitig stellen sie für viele Anwendungen die einzige mögliche Lösung dar. Ein aktuell von Gebr. Lödige Maschinenbau realisiertes Beispiel zeigt jedoch, dass sich auch anspruchs-volle Coatingaufgaben mit einem vergleichsweise kostengünstigen Pflugscharmischer umsetzen lassen.
Aufgabenstellung und Technologie
Konkret geht es darum, Getreideextrudate – sogenannte Crispies – mit einer Schokoladen- und einer Fettmasse zu umhüllen. Das zu beschichtende Produkt hat eine annähernd runde Form und eine poröse Oberfläche. Die Größe der Partikel variiert je nach Sorte. Ebenfalls sortenabhängig wird die bis zu zehnfache Menge an flüssiger Schokolade und/oder Fett aufgetragen. Die knusprigen Eigenschaften der Crispies müssen dabei erhalten bleiben. Das fertige Produkt wird dann als Knusperbeilage separat verpackt.
Bei ersten Versuchen, die auf klassischen Trommelcoatern gefahren wurden, erwiesen sich die Crispies als sehr schwierig zu verarbeiten. Aufwendige individuelle Anpassungen wären deshalb notwendig gewesen. Vor diesem Hintergrund prüften die Lödige-Ingenieure alternativ die Verwendung eines Pflugscharmischers. Als erste Orientierung diente dabei ein Testlauf mit einem Handmuster im firmeneigenen Technikum. Die positiven Aspekte, die sich dabei zeigten, flossen in die Konstruktion einer Versuchsmaschine mit modifizierten Mischwerkzeugen und einem Nutzvolumen von 90 l ein. Auf dieser Grundlage wurde dann die eigentliche Anlage im Produktionsmaßstab realisiert.
Coating-Prozess
Zu Beginn des Coatingprozesses werden die Rohcrispies bei Raumtemperatur chargenweise in die Mischtrommel gegeben. Bei der Einwaage ist bereits ein expandierender Füllgrad berücksichtigt. D. h., im weiteren Prozess benötigt das Mischgut mehr Raum als zu Beginn. Umfangsgeschwindigkeit und geometrische Form der Mischwerkzeuge sind so bemessen, dass sich ein mäßiges, aber noch intensives Wirbelbett bildet.
Exakt dosiert durch eine Pumpe, wird die flüssige Schokoladen- und Fettmasse über offene Rohre auf dieses Wirbelbett aufgetragen. Innerhalb der Wirbelschicht gewährleistet die intensive Produktbewegung und das daraus resultierende Aneinanderreiben der einzelnen Crispies die gleichmäßige Verteilung der flüssigen Masse auf der Oberfläche der Extrudate.
Im ersten Schritt verkrallt sich die Coating-masse an der porösen Oberfläche. Die so entstehende Schicht gibt einen sicheren Halt für die weitere Umhüllung. Damit die Crispies nicht in Form einer Zwillings- oder gar Brombeerbildung miteinander verkleben, wird ständig flüssiger Stickstoff direkt auf das Produktbett geleitet. Das tiefkalte Gas lässt die aufgetragene Masse gleichmäßig kristallisieren. Weitere Möglichkeiten, den Prozess und die Optik des Mischgutes zu beeinflussen, bietet die Temperierung der Mischtrommel durch einen integrierten Wärmemantel. Selbstverständlich müssen die Temperaturwerte dabei unter dem Schmelzpunkt der Fett- bzw. Schokomasse liegen. Auch die übrigen Prozessparameter wie Drehzahl, Zugabemenge der Zutaten und Stickstoffvolumen pro Zeiteinheit lassen sich an die jeweilige Rezeptur anpassen. Werden die Parameter eingehalten, ist die Reproduzierbarkeit der Chargen, wie sie die einschlägigen lebensmittelrechtlichen Vorgaben verlangen, zuverlässig sichergestellt.
Auch bei der Reinigung erfüllt die Maschine die branchenspezifischen Anforderungen an ein hygienisches Design: Für die Reinigung der Innenflächen von Trommel und Mischwerkzeugen wird der Temperiermantel auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperaturen erwärmt. Reste der Coatingmasse schmelzen dann ab. Die Abdichtung der Wellendurch- gänge für das Mischwerk mittels Gleitringabdichtungen ermöglicht das Sterilisieren des Mischerinnenraums mit Heißdampf.
Halle 6.0, Stand D1
prozesstechnik-online.de/dei0612440
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