Produktschonender Trommel-Mischer ohne bewegliche Einbauten

Für trockene Mischgüter

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Charakteristisch für dieses Mischverfahren ist, daß es auf dem Prinzip des freien Falls des Mischguts basiert. Es unterscheidet sich damit von herkömmlichen Rührwerkmischern, die das Mischgut gezwungenermaßen in Bewegung setzen und empfindliche Substanzen bereits dadurch schädigen können.

Manche Mischgüter sind mechanisch so instabil, daß eine Mischung mit herkömmlichen Techniken ausgeschlossen ist. Bei anderen Produkten wiederum können unter dem Einfluß einer Wärmeeinwirkung chemische Veränderungen, und damit eine Veränderung der Struktur, auftreten. Hinzu kommt, daß die Rührelemente konventioneller Mischer zerbrechliche Produkte wie gefriertrocknetes Gut, empfindliche Granulate o.ä. aufschließen oder teilweise zerkleinern. In solchen Fällen kommt es zu Staubrückständen, die wieder beseitigt werden müssen. Dies erfordert zum einen zusätzliche Investitionen, zum anderen werden auch die Rohstoffe nicht wirtschaftlich verwertet.

Der Freifallmischer in Abbildung 1 löst diese Probleme durch seine schräg angeordeneten schaufelförmige Einbauten. Das Mischprinzip hat den Vorteil, daß keine Scherkräfte in das Mischgut eingebracht werden; das bedeutet, daß das Mischen ganz besonders schonend verläuft und keine Reibungswärme in das Produkt eingetragen wird.
Bau und Funktionsweise
Durch die besondere Form der Schaufeln – schmal ansetzend und breit auslaufend – und ihre schräge Anordnung im Behälter entstehen in Längsrichtung der Trommel Geschwindigkeitsdifferenzen zwischen den einzelnen Partikeln untereinander. Dies verursacht an sich bereits eine Mischwirkung. Kombiniert man diese lineare Bewegung mit der Rotation der Mischertrommel, so entsteht eine Turbulenzbewegung im Mischgut, die eine optimale Durchmischung des jeweiligen Produkts bewirkt.
Dieser sogenannte Freifallmischer hat im Gegensatz zu anderen Prinzipien keine beweglichen Einbauten. Dadurch wird das Mischgut nicht durch starke Kräfte zwangsweise in Bewegung versetzt, sondern auf schonende Weise gekippt und gewälzt. Da schon bei geringen Füllgraden von 10% gute Mischergebnisse erreicht werden, kann der Apparat auch für Technikumszwecke und kleine Chargengrößen eingesetzt werden.
Das Arbeitsprinzip sorgt auch für einen niedrigen Energieverbrauch: Ein 1500-l-Mischer kommt beispielsweise mit einer Antriebsleistung von 2,2 kW aus. Bei vergleichbaren Bandmischern und Mischern mit vertikaler Schraube kann der Leistungsbedarf leicht25 kW erreichen.
Gegen Entmischung gefeit
Entmischungsprobleme treten häufig in statischen Trommeln auf. Schwerere Partikel sinken auf den Boden der Mischtrommel, während die leichteren Partikel gewissermaßen nach oben „wandern“. Sind die Partikel dann auch noch unterschiedlich groß, können kleine Partikel durch die Zwischenräume zwischen den größeren Partikeln hindurch sinken. So bilden sich beispielsweise in Bandmischern manchmal nach längerem Mischen mehrere Schichten der verschiedenen Mischgut-Partikel.
Die Kombination aus rotierender Trommel und Schaufeln verhindert eine derartige Entmischung. Bei jeder Umdrehung der Trommel wird das gesammte Mischgut angehoben und aufgeworfen. Dadurch werden alle kleinen und großen, leichten und schweren Partikel ständig intensiv miteinander vermischt.
Die Mischer sind staubdicht geschlossen und verfügen über FDA-zugelassene Dichtungen. Die Mischtrommel hat keine scharfen Kannten oder Toträume. Sie kann durch drei Inspektionsluken von außen gereinigt werden (Abb. 2). Alle Teile der Maschine, die mit dem Mischgut in Berührung kommen, bestehen aus rosffreiem Stahl Werkstoffnummer 1.4404. Im letzten Jahr wurde die Mischerpalette um drei Ausführungen erweitert, die Typen 200, 12 000 und 14 000. Letztere ermöglichen Produktionskapazitäten von 60 beziehungsweise 80 t/h.
Alle Ausführungen können mit einer breiten Palette von Sonderzubehör ausgestattet werden, so daß sie in verschiedenenVerfahrensschritten einsetzbar sind.
Einsatz in Trockungsprozessen
Das Freifall-Mischprinzip eignet sich für zahlreiche Einsatzbereiche. Einer dieser Bereiche ist die Trocknung des Mischguts. Zu diesem Zweck kann der Mischer mit einem Hochleistungs-Heißlufttrockner mit einer Leistung von 1200 l von 180 °C/min ausgerüstet werden.
Flüssigkeitsinjektion
Da bei diesen Trommelmischern immer 50% des trockenen Werkstoffs im freien Fall im zentralen Raum der Trommel sozusagen schweben, lassen sich sehr effizient vernebelte Flüssigkeiten einspritzen, die mit dem trockenen Produkt vermischt werden sollen. Das Festkleben an der Trommel wird so auf ein Minimum reduziert. Dies garantiert eine sehr effiziente und homogene Mischung.
Dieses Flüssigkeitsinjektionssystem besteht aus einem Flüssigkeitsbehälter und einer Sprühdüse. In der Sprühdüse wird die Flüssigkeit mit Druckluft zu einem äußerst feinen Nebel zerstäubt. Der Nebel hängt nun wie eine Wolke im freien zentralen Raum der Mischtrommel. Bei jeder Rotation des Mischbehälters fällt das feste Mischgut durch diesen Nebel hindurch, was eine sehr gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit im Mischgut zur Folge hat. So können zwischen 0,1 und 10% Flüssigkeitsvolumen mit einem trockenen Produkt vermischt werden.
Kälteinjektion
Für Kühlzwecke oder sogar zum Tiefkühlen des Produkts können die Mischer optional mit einer Kälteinjektion ausgestattet werden. Als Kältemedium lassen sich Flüssigstickstoff/Luft oder Kohlensäureschnee einsetzen. Der Hersteller liefert die Mischer vollständig nach Kundenspezifikation. Der Lieferumfang kann sich auf das Mischwerk beschränken oder bis zur Beratung bei Lieferung und Inbetriebnahme der Geräte zur Bereitstellung des Kältemediums reichen.
Die Kombination des Misch- und Kühl- bzw. Tiefkühlprozesses bietet verschiedene Vorteile. So können die Produkte während des Mischprozesses auf einer sicheren niedrigen Temperatur gehalten werden, was unerwünschtes Bakterienwachstum verlangsamt. Außerdem verkürzt sich die Produktionszeit.
Neben den Hauptkomponenten lassen sich auch Flüssigkeiten und pulverförmige Stoffe in relativ kleinen, genau abgemessenen Mengen hinzufügen.
Weitere Vorteile in Stichworten:
• Die Temperatur im Mischer ist regelbar.
• Durch das hohe Kühltempo sind Ersparnisse bei den Kühlanlagen möglich.
• Die Kryogenkühlung ist umweltverträglich.
Cleaning-in-place-System
Werden in einer Produktionslinie regelmäßig verschiedene Produkte gemischt, können die Mischer zusätzlich mit einem CIP-System ausgestattet werden. Es besteht aus einer rotierenden Spritzdüse, die in der Trommel angebracht wird. Die Düse arbeitet mit Wasser, auf Wunsch kann auch ein Einspritzpunkt für ein antiseptisches Reinigungsmittel vorgesehen werden. Mit diesem CIP-System und dem Heißlufttrockner ist der Mischer innerhalb von zehn Minuten sauber und wieder trocken.
Sonderausführungen
Für Beschichtungsaufgaben oder Agglomerationsverfahren kann eine Kombination von Flüssigkeitsinjektion, Trocknen und Gefrieren realisiert werden. Darüber hinaus sind Ausführungen für Überdruck, Vakuum oder Inertgasatmosphäre möglich.
Weitere Informationen cav-262
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