Wenn’s dick kommt

Dr.-Ing. Ralf Wicke

Eine häufig auftretende Aufgabe in verfahrenstechnischen Prozessen stellt das Mischen hochviskoser Medien dar. Beispiele sind: Cremes, Pasten, Keramikmassen, Dichtungsmaterialien und Feinkostzubereitungen; diese Medien weisen in der Regel ein nichtnewtonsches Fließverhalten auf. Während des Mischprozesses können ganz unterschiedliche Anforderungen von Bedeutung sein. So erfordern manche Produkte einen hohen Schereintrag, um eine Klumpenbildung zu vermeiden, bei anderen Produkten dürfen dagegen stückige Komponenten nicht zerstört werden. Nach erfolgtem Mischvorgang muss das Fertigprodukt aus dem Mischbehälter entleert werden. Für hochviskose Medien ist dies oft nicht mehr mit herkömmlichen Produktpumpen möglich, so dass spezielle Behälterentleerungsvorrichtungen zum Einsatz kommen.

Zum Produzieren hochviskoser Pasten wird häufig ein Zentralrührwerk eingesetzt. Als Rührwerkzeuge kommen ein Ankerrührer mit zusätzlichen förderwirksamen Elementen und ein Dissolverrührer zum Einsatz. Der schnellaufende Dissolver verhindert eine Klumpenbildung. Um eine möglichst luftblasenfreie Paste zu erzielen, findet der Mischprozess unter Vakuum statt. Mit Hilfe eines Adapterstücks und entsprechender Rührwerkzeuge ist der Einsatz unterschiedlicher Behältergrößen möglich.

Oft stößt der Einsatz von herkömmlichen Zentralrührwerken allerdings an Grenzen. Ein befriedigendes Mischergebnis wird dann nur noch mit Planetenmischern erzielt. Charakteristisch hierbei ist, dass sich die Mischwerkzeuge auf einer Kreisbahn bewegen und zusätzlich eine Rotation um die eigene Achse ausführen. Hierdurch wird gewährleistet, dass bei jedem Umlauf der gesamte Behälterinhalt erfasst und durchmischt wird. Zusätzlich zu den Mischwerkzeugen läuft mit gleicher Umlaufgeschwindigkeit ein Wandabstreifer um, der Produkt von der Behälterwandung zurück in Richtung Behältermitte fördert. Mit Planetenrührwerken kann bewusst scherarm gemischt werden oder aber auch scherintensiv. Im letzteren Fall werden so genannte Doppelplanetenrührwerke eingesetzt, bei denen die Rührwerkzeuge ineinanderkämmen. Durch die Größe der Spaltweite und die Rührerdrehzahl lässt sich die Höhe des Scherkrafteintrags beeinflussen. Die Höhenverstellung des Maschinenkopfs erfolgt manuell über eine kugelgelagerte Führung mit Ausgleichsgewicht in der Hubsäule. Falls gewünscht, können alle produktberührenden Bauteile mit Polyamid beschichtet werden. Ein 1000-l-Doppelplanetenrührwerk eignet sich beispielsweise zum Vermischen von Trockensubstanzen mit geringem Bindemittelgehalt. Herbst hat ein solches Rührwerk für den Einsatz in der pharmazeutischen Produktion besonders reinigungsgerecht gestaltet. Für das scherarme Vermischen von Feinkostzubereitungen mit stückigen Komponenten bietet das Unternehmen ein 400-l-Planetenrührwerk. Es umfasst ein Planetenrührwerkzeug und den umlaufenden Wandabstreifer. Bei geringen Drehzahlen erzielt man eine gute Durchmischung und stückige Komponenten wie Fruchtstücke bleiben unverändert erhalten.

Nach Beendigung des Mischprozesses muss das Produkt aus dem Behälter entleert werden. Bei hochviskosen Medien ist dies häufig ein Problem, das mit herkömmlichen Pumpen nicht mehr lösbar ist. Für solche Fälle setzt man Behälterentleerungsvorrichtungen ein, die speziell auf das jeweilige Rührmedium abgestimmt werden. Herbst bietet ein System, bei dem nach Beendigung des Mischvorgangs der Rührbehälter vom Planetenrührwerk zur Entleerungsstation gerollt und dort in die Aufnahmebolzen gesetzt und fixiert werden kann. Anschließend wird das Bodenventil des Rührbehälters geöffnet und der Behälterinhalt mithilfe des Auspressstempels in kleinere Gebinde entleert. Der Stempelvorschub erfolgt hydraulisch. In einer mobilen Entleerstation lassen sich sowohl der Ausdrückstempel als auch die Stempelsäule elektrohydraulisch verstellen. Hierdurch kann die gesamte Station auch durch relativ kleine Türöffnungen geschoben werden. Darüber hinaus gibt es eine schwenkbare Behälterentleerungsstation. Zum Entleeren wird der Mischbehälter unter den Maschinenkopf gefahren und mithilfe der Klammergriffe mit diesem verbunden. Anschließend ermöglicht der große Teleskopzylinder das Anheben des Maschinenkopfs mit dem angekoppelten Behälter, so dass durch das Bodenventil direkt in eine nachgeschaltete Einheit, z. B. eine Abfüllmaschine, entleert werden kann. Hierzu schwenkt man den Mischbehälter über den entsprechenden Anlagenteil. Für die Schwenkbewegung sorgt ein Getriebemotor am Zahnkranz auf der Bodenplatte der Ausdrückstation. Für die Entleerung des Mischbehälters wird der Auspressstempel durch den kleineren Hydraulikzylinder in den Behälterinnenraum gedrückt.

Bei hochviskosen Produkten mit stückigen Komponenten ist ein Auspressen in der Regel nicht möglich. Mit derartigen Produkten hat man es relativ häufig im Nahrungsmittelbereich zu tun. Meistens erfolgt die Behälterentleerung manuell. Eine Vereinfachung bedeutet der Einsatz eines Kippbehälters. Mit Hilfe einer Handhydraulik kann der Behälter um mehr als 90° gekippt werden, so dass er sich mit manueller Unterstützung entleeren lässt.

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