Die vertikale Alternative

Die Vertikalmischtrockner der Baureihe HVW sind in unterschiedlichen Größen zwischen 100 und 25 000 l lieferbar. Die Vorteile dieser auch als Konusmischer- und trockner bezeichneten Maschinen sind vielfältig: Sie können schnell und nahezu restlos entleert werden. Die Mischergebnisse zeichnen sich durch eine sehr gute Reproduzierbarkeit aus. Ferner sind die Maschinen äußerst platzsparend gebaut. Soll zum Beispiel ein kleiner Horizontalmischer bzw. -trockner gegen eine Maschine mit größerer Leistung ausgetauscht werden, ohne dass zusätzlicher Raum zur Verfügung steht, empfiehlt sich der Vertikalmischtrockner HVW als Alternative. Bei der Entwicklung der Maschine wurden die GMP-Richtlinien konsequent umgesetzt.

Im Gegensatz zu anderen Funktionsprinzipien wird das zu mischende Produkt komplett in den Mischvorgang einbezogen. Dafür sorgt das speziell gestaltete Mischwerkzeug. Das Produkt wird von der außenlaufenden Wendel nach oben gefördert und sinkt in der Mitte wieder herab. Diese gegenläufigen Produktbewegungen gewährleisten einen sehr guten Mischeffekt. Außerdem sorgen horizontal angeordnete Verbindungsstege für eine zusätzliche Quervermischung der Produktströme. Unabhängig davon, ob die HVW-Maschinen als Trockner oder Mischer eingesetzt werden, sind so kurze Prozesszeiten garantiert.

Das Mischwerkzeug ist als außenlaufendes Bandgewinde ausgeführt. Die Wendel wird von Stegen, die mit der zentrisch angeordneten Mischwelle verschweißt sind, gehalten. Die Stege sind ebenfalls mit der Wendel verschweißt. Große Radien an den Schweißnähten und runde Stege stellen sicher, dass das Mischwerk sehr gut zu reinigen ist.

Beim Trocknen oder Verdampfen müssen große Energiemengen dem zu behandelnden Produkt zugeführt werden. Deshalb ist das Mischwerkzeug beheizbar. Dabei gelangt das Heizmedium über eine Drehdurchführung zuerst in die Welle, von dort in die Wendel und dann wieder in die Welle zurück. In Abhängigkeit vom aufzubereitenden Produkt wird die Wendel als Einfach- oder Doppelwendel ausgeführt. Letztere eignet sich besonders für schwierige Produkte, da sie sich selbst zentriert. Die Doppelwendel kann man sich als eine um 180° versetzt angeordnete Einfachwendel vorstellen.

Die Wandgängigkeit hängt von der Apparategröße ab. Sie liegt zwischen 3 und 15 mm. Die Wandgängigkeit beugt Wandbelägen vor und sorgt so bei thermischen Anwendungen für einen sehr guten Wärmeübergang. Gleichzeitig wird die Reinigung der Maschine erleichtert.

Die gesamte Mischwendel ist über ihre komplette Länge hinterschliffen. Dieser Freiwinkel zwischen Behälterwand und Mischwerk stellt eine produktschonende Arbeitsweise der Maschine sicher, ein Umstand, der vor allem bei scherkraftempfindlichen Produkten von Bedeutung ist. Die Steigung der Wendel wird dem Wandreibungswinkel des Produktes angepasst. Dadurch bleiben am Ende des Prozesses nur geringfügige Produktmengen auf der Wendel liegen.

Der Behälter der HVW-Vertikalmischtrockner hat ein siloförmiges Aussehen. Er besteht aus einem konischen Unterteil und einem kurzen zylindrischen Oberteil. Ein flacher oder klöpperbodenförmiger Deckel verschließt den Behälter. Der klöpperbodenförmige Deckel kommt immer dann zum Einsatz, wenn die Maschine als Trockner oder Verdampfer genutzt werden soll. Für drucklose Mischeranwendungen ist der flache Deckel ausreichend. Der Deckel ist standardmäßig mit dem Behälter verschraubt. Im Deckel befindet sich ein Blockflansch, der zur Befestigung der Antriebslaterne dient. In der Antriebslaterne sind sowohl die Lagerung als auch die Abdichtung untergebracht. Folgende Abdichtungsvarianten sind möglich:

• Gleitringdichtung, gas- oder flüssiggeschmiert, einfach- oder doppeltwirkend, mit Sperrdruckeinheit,

• Stopfbuchsabdichtung, mit oder ohne Spülgasanschluss, die auf einer Wellenschonhülse läuft,

• Radialdichtringe auf einer Wellenschonhülse ebenfalls mit oder ohne Spülgasanschluss.

Diese Anordnung von Abdichtung, Lagerung und Antrieb verhindert, dass Öl oder Schmierfett mit dem Produkt in Berührung kommt und dieses verunreinigt.

Der Übergang vom zylindrischen Oberteil auf das konische Unterteil wird mit möglichst großen Radien ausgeführt, um Produktablagerungen in diesem Bereich zu vermeiden. Zur Kühlung oder Beheizung kann der Behälter mit Halbrohrschlangen oder einem einfach bzw. mehrfach unterteilten Doppelmantel ausgestattet werden. Als Heizmedium dienen Dampf, heißes Wasser oder Thermoöl. Die Ausführung des Isoliermantels reicht von poliertem Edelstahlblech dicht verschweißt bis hin zu Stahlblech verzinkt.

Der Produkteintrag erfolgt entweder direkt mit Hilfe einer pneumatischen Förderung tangential in den Behälter oder im freien Fall über einen vertikalen Stutzen. Die Abluft kann wahlweise über einen direkt aufgesetzten Filter gereinigt und abgeführt werden, oder sie gelangt über eine Aspiration in eine zentrale Entstaubungsanlage.

Für den Produktaustrag steht ein zentrisch angeordneter Austragsstutzen zur Verfügung. Dieser wird entweder mit Hilfe eines Schiebers, Kugelsegmentventils oder eines Kugelhahns verschlossen. Das Mischwerk ist so ausgeführt, dass es in geringem Abstand über dem Verschlussorgan endet. Durch diesen geringen Abstand und die Lagerung des Mischwerks im oberen Maschinenteil, werden zum einen Toträume beim Mischen oder Trocknen vermieden. Zum anderen können selbst pastöse Güter, die zum Beispiel bei Verdampfungsprozessen entstehen, durch Drehrichtungsumkehr problemlos ausgetragen werden.

Um den Anforderungen der Lebensmittelindustrie gerecht zu werden, sind die produktberührten Teile in der Regel aus Edelstahl gefertigt. Die Oberflächengüten reichen von unbehandelt über geschliffen bis elektrolytisch poliert. Die nicht produktberührten Edelstahlteile können je nach Anforderung gebeizt und passiviert, glasperlengestrahlt oder geschliffen werden. Als Sonderausführung gibt es die HVW-Maschinen mit emaillierten oder PTFE-beschichteten Behältern sowie mit Hastelloy-Mischwerken.

Ein häufiger Produktwechsel, der den hohen Hygienestandards der Lebensmittelindustrie genügt, erfordert beispielsweise den Einsatz eines CIP-Systems. Dazu werden in den Deckel der Maschine Sprühköpfe eingesetzt, die den gesamten Produktraum überstreichen. Große Öffnungen mit totraumfreien Verdrängerkörpern im zylindrischen oder konischen Bereich ermöglichen eine problemlose Inspektion der Maschine. Um die Maschine besonders gründlich zu warten, lässt sich der gesamte Behälter vom Deckelteil trennen und mit einer Hydraulik absenken. Dadurch ist der gesamte Behälter und das Mischwerk frei zugänglich.

Ein typischer Anwendungsfall der HVW-Vertikalmischtrockner ist die Herstellung von Trockensuppenmischungen. Hier tritt folgendes Problem auf: Ein Teil der Rohstoffe lässt sich nicht vollständig lösen. Deshalb setzten sie sich nach dem Einfüllen in den Mischtrockner in sehr kurzer Zeit ab. Bei der Lösung dieses Problems kommen die Vorteile des HVW-Vertikalmischtrockners zum Tragen. Das in geringem Abstand über dem Verschlussorgan endende Misch-werkzeug bewegt sich während des Befüllvorgangs und verhindert so ein Absetzen der ungelösten Komponenten auf dem vakuumdichten Schieber. Die Trocknung der Suppenmischung muss in kurzer Zeit und bei möglichst geringen Temperaturen erfolgen, um eine thermische Beeinträchtigung des Endproduktes und somit Qualitätseinbußen sicher auszuschließen. Vor diesem Hintergrund ist ein optimaler Wärmeübergang besonders wichtig. Deshalb ist der Behälter und die Mischwendel beheizt. Durch die hohe Mischwerksdrehzahl wird das Produkt an den beheizten Komponenten weit nach oben gefördert. Der Verdampfungsprozess findet unter Vakuum statt. Letzteres wird mit Hilfe einer Vakuumpumpe erzeugt, der ein Brüdenkondensator vorgeschaltet ist. Im konischen Bereich des Mischtrockners befindet sich ein Probenehmer. Ohne den Verdampfungsprozess unterbrechen zu müssen, können über ihn Proben zur Qualitätskontrolle gezogen werden.

Ein weiteres Einsatzgebiet der HVW-Vertikalmischtrockners ist die Behandlung von Würzmischungen. Diese dürfen nur geringen Scherkräften ausgesetzt werden, da es sonst zu einer unerwünschten Zerkleinerung der Mischungskomponenten kommt. Die Zugabe flüssiger Komponenten erfolgt mit Hilfe von Zweistoffdüsen, die für eine sehr feine Tröpfchenverteilung sorgen. Um die flüssigen Komponenten gleichmäßig im Produkt zu verteilen, wird die Würzmischung schnell, aber dennoch schonend im Mischer umgewälzt. Die Zweistoffdüsen sind so angeordnet, dass sie das Mischwerk nicht benetzen. Ansonsten könnte es zu einer Agglomeratbildung kommen. Nach dem Aufsprühen der flüssigen Komponenten muss das Produkt wieder getrocknet werden. Dazu ist der Mischer in vakuumfester Ausführung mit einem Heizmantel ausgestattet.

Bei der Produktion von Babynahrung hat sich gezeigt, dass die stark fetthaltigen Grundstoffe sehr vorsichtig miteinander vermischt werden müssen. Bei zu hohen Umfangsgeschwindigkeiten würde die Reibungswärme zum Aufschmelzen und Verklumpen der Grundstoffe führen. Auch hier konnte der HVW-Vertikalmischtrockner erfolgreich eingesetzt werden. Eine entsprechend gestaltete Mischwendel sorgt bei kurzen Prozesszeiten und einer minimalen thermischen und mechanischen Belastung für einen hohen Mischungsgrad.

Gerade bei der Auslegung und Planung von Trocknern und Verdampfern spielen Versuche im Technikumsmaßstab eine wichtige Rolle. Für diese Versuche steht eine Technikumsanlage als komplette Einheit zur Verfügung. Die Einheit besteht aus dem Mischtrockner, der auch als Verdampfer eingesetzt werden kann, einer Vakuumanlage mit Brüdenkondensation ( 1 mbar abs.), einer Kompressoranlage zur Filterabreinigung und einem Thermoölaggregat für Temperaturen bis + 320 °C. Die Versuchsdaten können über eine Steuer- und Regelungseinheit permanent überwacht und aufgezeichnet werden. Auf diese Weise ist eine optimale Auslegung der Produktionsmaschine und der dazugehörigen Peripheriegeräte möglich.

Halle 6.0, Stand B9-B12

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