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Stärke und Stärkederivaten im Mischer aufbereiten

Effektive Prozesse
Stärke und Stärkederivate im Mischer aufbereiten

Rund 30 % der weltweit produzierten Stärke kommen in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. Weitere 30 % werden in modifizierter oder verzuckerter Form in der Getränke- und Süßwarenindustrie verwendet. Prognosen zufolge wird der Bedarf an Stärke und Stärkederivaten in den nächsten Jahren steigen. Eine wichtige Rolle bei der Aufbereitung dieser Stoffe spielen Mischer.

Der Gesamtverbrauch an Stärke in Europa liegt bei ungefähr 12 Mio. t, wobei die jährliche Steigerungsrate 2 % beträgt. In den USA nimmt der Verbrauch an Stärke pro Jahr um 4 % zu, in Südamerika um 4,5 % und in Asien sogar um 7 % pro Jahr.

Soll die Stärke oder das Stärkederivat als Pulver in den Markt gelangen, bestehen die großen verfahrenstechnischen Herausforderungen in der Fest-Flüssig-Trennung. Dies geschieht im ersten Schritt mechanisch in horizontal drehenden Schälzentrifugen oder vertikal drehenden Separatoren. Die Trennung erfolgt aufgrund der unterschiedlichen Dichte zwischen Wasser und Feststoff. Als nächster Prozessschritt schließt die thermische Trocknung an. Hier kommen meist Konvektionstrockner wie Stromtrockner, Ringtrockner oder auch Mahltrockner zum Einsatz. Das Wasser wird von heißer Luft ausgetragen, wobei die feuchte Stärke pneumatisch verwirbelt und gefördert wird.

Trocknen unter Vakuumbedingungen

Für die schonende Trocknung hochwertiger Derivate wie Traubenzucker eignet sich beispielsweise der Vakuum-Kontakt-Mischtrockner von Amixon. Sämtliche Flächen des Apparates sind erwärmt. Wird das Vakuum auf 200 mbar Absolutdruck justiert, verdampft das Wasser bereits bei 60 °C. Die thermische Belastung ist also sehr niedrig. Die vertikale Bauweise weist zahlreiche Vorteile auf, beispielsweise eine besonders gute Restentleerung sowie eine besonders schonende Verströmung der Güter bei gleichzeitig niedrigen Drehfrequenzen.

Mischer bestimmen den Prozess

Die Lebensmittelindustrie ist ein großer Treiber für die Anwendung und die Weiterentwicklung von Stärkederivaten. Stärke und ihre Derivate werden in der Lebensmittelindustrie vielfältig verwendet, etwa als Additive für Instantnährmittel, als Viskositätseinsteller und Trübungsadditiv für Instantgetränke, zur Steigerung der Cremigkeit bei der Dessertherstellung, zur Konditionierung von Soßen für tiefgefrorene Fertiggerichte, als Basismasse für Oleoresine bei der Aromen- und Gewürzveredelung, als Füllstoff für Geschmacksverstärker oder auch als Additiv für Backmittel.

Für all diese Produkte sind Stärken und Stärkederivate in pulvriger Form unersetzliche Beigaben. Bei der Herstellung einer Pulvermischung ist der Mischer prozessbestimmend. Er muss in kurzer Zeit – ohne die Mischgüter zu erwärmen – eine hohe Mischgüte erzeugen. Dieser Vorgang wird erschwert, wenn die Rezepturen Flüssigstoffe enthalten, was meist der Fall ist. Stärken und ihre Derivate sind in der Regel sehr feindispers, staubend, stauend und schlecht fließend. Als Produkte organischen Ursprungs sind sie zudem mäßig bis besonders staubexplosiv. Zudem neigen sie dazu, an den Mischwerkzeugen und den Wandungen des Mischraumes anzuhaften.

Dienen Stärke und Stärkederivate als Träger für Flüssigaromen, Oleoresine, Lebensmittelfarben, Backextrakte, Öle und Fette, bedarf es großer Erfahrung, um schnell und homogen eine strichreine Benetzung herbeizuführen. Denn das wichtigste Ziel muss lauten, die Energieeintragung so gering wie möglich zu halten. Je kälter die Gesamtmischung die Mischanlage verlässt, desto besser funktionieren später die Abfüllung, die Lagerung, der Qualitätserhalt und die Frischekonsistenz. Oftmals handelt es sich in der Aromen- und Geschmackstoffaufbereitung, bei Instantfood, Suppen, Dips und Soßen um Multi-Step-Operationen. Spezifische Ummantelungseffekte sollen die Flüssigwirkstoffe schützen. Dabei gibt es den Zielkonflikt, einerseits eine möglichst hohe Flüssigstoffbeladung und andererseits die bestmögliche Fließfähigkeit der Fertiggemische zu erhalten.

Mischwerkzeug in Helixform

Mischer von Amixon verfügen über vertikal gelagerte Wendel-Mischwerkzeuge und können bei verschiedenen Füllgraden verwendet werden. Nach wenigen Umdrehungen erzeugt die Mischwerkhelix die ideale Homogenität für nahezu alle Arten trockener, feuchter und nasser Feststoffe und Pasten. Die Mischer sind hygienisch konstruiert und weisen einen Entleerungsgrad von bis zu 99,98 % auf. Große Inspektionstüren, die nach dem Clever-Cut- und Omegaseal-Verfahren gefertigt sind, dichten dauerhaft, gasdicht sowie totraumfrei ab und gestatten sowohl die manuelle Trockenreinigung als auch die automatische Nassreinigung.

Effektive Benetzung der Stärke

Ein Beispiel für einen Mischer, der eine besonders effektive Benetzung von Stärke und Stärkederivaten gewährleistet, ist der Kone-Slide-Mischer. Dabei handelt es sich um ein Einwellen-Mischsystem mit relativ kleinen Abmessungen. Der Mischer zeichnet sich unter anderem durch besonders kurze Misch- und Restentleerzeiten aus. So ist er in der Lage, große Produktmengen in kurzer Zykluszeit zu verarbeiten. Das Mischgefäß besteht aus einem siloartigen Gefäß, in dessen Zentrum unten ein großer Konus eingesetzt ist. Dieser ist glatt und stromlinienartig gestaltet und unterstützt den Verströmungsvorgang der Mischgüter. Helix-Mischwerkzeuge fördern die Güter wendelartig aufwärts. Dieser Vorgang findet entlang der Gefäßwandung statt. Oben angekommen gleiten die Güter abwärts und werden vom Konus nach außen geleitet. Im Grenzbereich zwischen Aufwärtsschraubung und Abwärtsbewegung findet der schonende und effektive Homogenisierprozess statt. Nach ca. 20 bis 30 Umdrehungen liegt eine ideale Mischgüte vor. Dann senkt sich der Verdrängerkörper wenige Zentimeter abwärts, sodass die Entleerung, beispielsweise in einen Container oder einen Big Bag, schnell und restlos stattfinden kann.

Mischer für große Chargen

Für die schonende Homogenisierung besonders großer Chargen ist der Gyraton-Mischer ausgelegt. Der Mischer, der in Baugrößen bis zu 70 m3 erhältlich ist, funktioniert ähnlich wie die anderen Amixon-Mischer, allerdings ist sein spezifischer Energieeintrag besonders gering. Die Mischwerkwendel rotiert langsam und fördert die Mischgüter aufwärts. Sie tangiert immer nur einen Teil der Mischraumwandung. Neben der Rotation vollzieht die Mischwerkwelle über dem Boden des Mischraums eine Kreisbahn. Der Pivotpunkt der Welle liegt in der Ebene der gasdichten Wellenabdichtung. Die gesamte Zylinderfläche wird von der Mischwerkwendel tangiert. Das gilt auch für den Boden. Die Vermischung erfolgt totraumfrei, weil der Boden als Kalotte ausgebildet ist und der untere Mischwerkarm die gleiche Krümmung wie die Kalottenschale aufweist.

Über 30 Mischer im Technikum

Alle Komponenten der Amixon-Mischer stammen aus der Eigenfertigung in Paderborn, wo mit einem hohen Automatisierungsgrad in Auftragseinzelfertigung produziert wird. Im Technikum des Unternehmens stehen über 30 verschiedene vertikale Wendelmischer und Baugrößen von 10 bis 2000 l Chargengröße zur Verfügung. Ergebnisse der Versuche, die im Technikum durchgeführt werden, sind auf die verschiedenen Baugrößen übertragbar.

Amixon GmbH, Paderborn

 


Autor Ludger Hilleke

Mitglied der Geschäftsleitung,

Amixon

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