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Parallele Verarbeitung spart Zeit

IBC-Mischer mit integriertem Mischwerkzeug
Parallele Verarbeitung spart Zeit

Das Mischen ist häufig der wichtigste Prozessschritt in der Pulververarbeitung, denn hier erzielt der Hersteller die Wertsteigerung. Strenge Verordnungen, steigende Arbeitskosten und internationaler Konkurrenzdruck erfordern dabei eine hohe Produktionseffizienz und Flexibilität. In einem IBC-Mischer mit integriertem Mischwerkzeug lassen sich auch kleinere Mengen unterschiedlichster Produkte mit hoher Geschwindigkeit verarbeiten.

Der Autor: Frank Maringer Business Development Manager, Matcon

Der Markt bietet viele verschiedene Mischtechnologien an: chargenweise oder kontinuierlich, mit hohem, niedrigem oder ohne Scherkrafteintrag, horizontal oder vertikal usw. Doch welche Verfahrensweise ist am besten geeignet? Es ist anzunehmen, dass eine Analyse aller Mischanforderungen für einen Prozess und die Auswahl eines Mischsystems, das sie alle erfüllt, zum besten Ergebnis führt. Dieser Ansatz ist gut, wenn es nur um erfolgreiches Mischen geht, erfüllt aber unter Umständen nicht die Anforderungen an Prozesseffizienz oder Flexibilität. Um die Effizienz zu maximieren, muss der Mischer laufen. Einfach ausgedrückt: Je weniger Stillstandszeiten der Mischer hat, desto höher ist die Anlagenverfügbarkeit.
Selbst bei einer Mischzeit von wenigen Minuten für eine Charge ist der Vorgang nicht effizient, wenn es zu lange dauert, den Mischer zu füllen oder zu leeren. Es gibt Maßnahmen, um das Füllen und Leeren des Mischers zu optimieren, dennoch kann die für die Reinigung des Mischers benötigte Zeit beim Produktwechsel zeitraubend sein. Dadurch wird nicht nur die Verfügbarkeit der Mischanlage gesenkt, sondern auch die Anlagenflexibilität eingeschränkt, die für unvorhergesehene Änderungen im Produktionsplan nötig ist.
Anlagenverfügbarkeit erhöht
Eine Mischtechnologie, mit der sehr hohe Anlagenverfügbarkeit erreichbar ist, ist das Containermischen. Bei diesem Mischverfahren wird ein starrer IBC als abnehmbarer Mischbehälter verwendet. Das bedeutet, dass Füllen und Dosieren sowie Leeren und Reinigen des Mischgefäßes separat vom eigentlichen Mischen erfolgen. Diese Arbeitsweise wird auch parallele Verarbeitung genannt. Ist eine Charge gemischt, kann der entsprechende IBC einfach entfernt und durch einen anderen IBC ersetzt werden, der vielleicht eine andere Rezeptur enthält. Wird zum Beispiel eine Charge von einer Tonne zugrunde gelegt, können sich folgende Zykluszeiten ergeben: Entleeren der Säcke in den Mischer (20 min), Mischbetrieb (10 min), Abpacken in 25-kg-Säcke (20 min). Die Verarbeitung der ersten Charge dauert in beiden Beispielen 50 min. Beim sequenziellen Ansatz dauert aber auch die Verarbeitung aller nachfolgenden Chargen 50 min. Die Leistung liegt bei 9 bis 10 Chargen in einer 8-h-Schicht. Durch Verwenden des parallelen Ansatzes wird die Zykluszeit einer Charge durch die Dauer des längsten Prozesses bestimmt. Im Beispiel ergibt sich eine Zykluszeit von 20 min für die IBC-Befüllung. Somit sind 21 Chargen in einer 8-h-Schicht möglich.
Durch diese einfache Änderung der Herangehensweise hat sich die Anlagenverfügbarkeit mehr als verdoppelt. Die Reinigung bei Rezepturwechsel macht diesen Unterschied noch offensichtlicher. Im sequenziellen Konzept muss das gesamte Pulver verarbeitet werden, ehe die Reinigung beginnen kann. Bei einem entkoppelten System kann der Bediener mit der Reinigung einzelner Prozesse beginnen, sobald diese abgeschlossen sind.
Integriertes Mischwerkzeug
Um mit einem IBC-Mischer eine hohe Verfügbarkeit zu erzielen, muss die Reinigung des Mischers vermieden werden. Bei üblichen IBC-Mischern mit am Mischer fest montierten Mischwerkzeugen ist dies in der Regel notwendig. Um dieses Problem zu umgehen, hat Matcon für den Taumelmischer ein integriertes Mischwerkzeug entwickelt. Der Vorteil: Ist der IBC einmal befüllt, bleibt er während des Mischens geschlossen und verunreinigt weder die Umgebung, noch ist eine Reinigung des Mischers notwendig. Der Mischapparat steht somit sofort nach der Mischung für den nächsten IBC bereit – egal welche Rezeptur enthalten ist.
Zur Umsetzung des schlanken Ansatzes war die Aufgabe, dass alle in Kontakt mit dem Produkt kommenden Teile im abnehmbaren Mischbehälter (IBC) angeordnet sein müssen. Dazu wurde eine automatische und präzise Kupplung zwischen der Antriebseinheit auf dem Mischerrahmen und dem Deckel des IBCs entwickelt. Zudem ist das schnell rotierende Mischwerkzeug mit einem speziellen Dichtungssystem ausgestattet, um höchste Hygienestandards zu gewährleisten. Die Anwendungsmöglichkeiten für den Homogenisierer scheinen unbegrenzt zu sein. Erfahrungen zeigen, dass er seine Vorteile bei der Herstellung von Aroma- und Geschmacksstoffen voll ausspielt. Weitere wichtige Anwendungen sind Kuchenmischungen, Nahrungsergänzung, Trockensuppen und -soßen, Compounding, Farbmischungen und vieles mehr. Es können auch Flüssigkeiten, Öle und Fette untergemischt sowie mehrstufige Mischvorgänge in einem Schritt durchgeführt werden.
Der Matcon-IBC-Mischer wird aus Edelstahl hergestellt und steht für Containergrößen zwischen 500 und 3000 l zur Verfügung, bei einem Füllgrad von 30 bis 80 %. Das separate Mischwerkzeug wird bei Bedarf eingesetzt und mit 500 bis 3000 min-1 angetrieben. Die Sicherung des Kegelventils im IBC sowie das Klemmen des IBCs im Mischrahmen geht vollautomatisch vonstatten. Der gesamte Mischprozess erfolgt gemäß einer in der PLC-Steuerung hinterlegten Rezeptur. Für eine lückenlose Rückverfolgbarkeit können alle Daten mit einem MES- oder ERP-System direkt ausgetauscht werden. Der Mischer wird mit einem Schutzzaun geliefert.
Arbeitsteilung führt zum Erfolg
Neben der Anlagenverfügbarkeit sind auch die Produktionsvolumina und Bestandseinheiten zu betrachten: Bei sogenannten Langläufern, von denen zig Tonnen pro Woche verkauft werden, macht es durchaus Sinn, vollautomatische Hochleistungsanlagen einzusetzen.
Der Schlüssel zum Erfolg ist jedoch, die außergewöhnlichen Bestandseinheiten von dieser Anlage zu separieren da sie deren Verfügbarkeit vernichten würden. Es hat keinen Zweck, eine Anlage 2 h lang mit 3 t/h zu betreiben und sie dann 4 h zu reinigen. Außergewöhnlich heißt: geringe Losgrößen und Rezepturen, die eine intensive Reinigung vor- und nachher erfordern. Diese Einheiten können mit dem IBC-Mischer just in time hergestellt werden. Mit dieser Arbeitsteilung der beiden Arten von Mischsystemen lässt sich eine schlanke Pulververarbeitung realisieren.
prozesstechnik-online.de/cav1212423
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