Das Mischen von verschiedenen Schüttgütern ist in vielen Branchen eine alltägliche Aufgabe. Der Vielzahl von Produkten steht eine große Zahl von Mischertypen gegenüber. Diese lassen nach den vier Prinzipien Freifall-, Schub-, Wurf- und Fliehkraftmischer einteilen. Jeder dieser Typen hat spezifische Stärken, die ihn für bestimmte Aufgaben besonders geeignet machen. Das Hauptkriterium bei der Auswahl stellt natürlich die erreichbare Homogenität dar. Darüber hinaus gilt es, auf Aspekte wie Produktzerstörung und Wirtschaftlichkeit zu achten.
Dr. Hans Groenewold
Der österreichische Anlagenbauer Ammag GmbH ist ein führender Hersteller von Sprühgranulationsanlagen und Silo-, Förder-, Misch-, Wäge- und Dosieranlagen für verschiedene Schüttgüter aus der Nahrungsmittelindustrie. In einem modernen Technikum können alle Verfahrensschritte getestet und optimiert werden.
Aus dem Bereich der Mischtechnik wird hier der Horizontalgegenstrommischer anhand von zwei ausgewählten Praxisbeispielen vorgestellt. Dieser Mischertyp, der zur Gruppe der Schubmischer gehört, ist für das schonende Mischen von Produkten mit breiter Korngrößenverteilung besonders gut geeignet.
Der Mischer besteht im Wesentlichen aus einem Trog, in dem sich eine zentrale Welle mit den Mischorganen dreht. Es handelt sich um Bänder, die schneckenartig in zwei Durchmessern angeordnet sind.
Die inneren Bänder mit dem kleineren Durchmesser fördern das Produkt von der Mitte nach außen und die äußeren Bänder wieder nach innen. Das Schieben der Bänder durch die Schüttung sowie die Quervermischung zwischen dem sich nach außen und nach innen bewegenden Material sorgen letztendlich für die Durchmischung.
Getränke-Trockenmischungen
Das erste Beispiel kommt aus dem Bereich der funktionalen Getränke, die dem Verbraucher als Trockenmischung angeboten werden. Ein Nahrungsmittelhersteller ist an den Anlagenbauer mit der Aufgabenstellung herangetreten, eine komplette Anlage zur Herstellung solcher Getränke-Trockenmischungen zu liefern. Innerhalb der Gesamtanlage durchläuft der Zucker verschiedene Prozessschritte, wie Big Bag-Entleerung, pneumatische Dichtstromförderung, Verwiegung und Dosierung. So gelangt der Zucker in das Herzstück der Anlage, den Mischer. Die anderen Mischgut-Komponenten werden hier manuell zudosiert. Nach dem Mischen fällt das Produkt in einen Zwischenbehälter und wird dann verpackt.
Die funktionalen Getränke bestehen meist aus Kristallzucker, Zitronensäure sowie Fruchtbestandteilen, Aromen und Vitaminen. Diese Bestandteile werden im Mischer miteinander vermengt und dann unmittelbar abgefüllt.
Von der Fertigproduktmischung wird einerseits Homogenität gefordert, damit Erscheinungsbild, Geschmack und Vitamingehalt passen. Andererseits darf das Produkt während des Mischens nicht zerstört werden, weil ein Feinanteil ebenfalls mit Inhomogenität gleichgesetzt wird. Die Mischaufgabe ist dadurch geprägt, dass grobkörnige Anteile in großer Menge (Zucker) mit kleinen Anteilen an feinen Produkten (Vitamine, Aromen) gemischt werden müssen.
Mischversuche
Bevor die Anlage gebaut wurde, wünschte der Kunde die Durchführung von Mischversuchen. Hierzu wurde der entsprechende Technikumsmischer des Anlagenbauers verwendet. Er hat ein Nutzvolumen von 300 l. Die Mischversuche wurden so durchgeführt, dass sie der „Realität“ in der geplanten Anlage möglichst nahe kamen. Unter Beachtung der Reihenfolge wurden alle Komponenten eingefüllt und der Mischvorgang gestartet.
In definierten Zeitabständen wurde der Mischer gestoppt. Die jeweils durchgeführte Probennahme umfasste insgesamt neun Punkte, die das gesamte Volumen des Mischers abdecken. Alle Proben wurden in Hinblick auf ihr Erscheinungsbild und ihre Sensorik beurteilt; außerdem wurden der Gehalt an Vitaminen und weiteren Additiven analysiert. Aus den Analysewerten wurde die Mischgüte berechnet. Betrachtete man die zeitliche Entwicklung der Mischgüte, war erkennbar, dass mit der dritten Probe die geforderte Mischgüte auch für den Vitamingehalt erreicht wurde. Dem entsprach auch die optische und sensorische Beurteilung.
Darüber hinaus wurde die Abhängigkeit der Motorleistung vom Füllgrad des Mischers bzw. der Drehzahl ermittelt. Diese Daten sind dann unmittelbar in das Upscaling des Mischers geflossen. Unter Verwendung von dimensionslosen Kennzahlen und unter Berücksichtigung von langjährigen Erfahrungswerten wurde dann ein zehnfach größerer Mischer gebaut. Da der Standort der Anlage in Übersee liegt, wurde mit dem fertiggestellten Mischer vor der Auslieferung noch ein Produktionsversuch durchgeführt. Hier konnte bewiesen werden, dass das Upscaling sowohl in Hinblick auf die Motorleistung als auch in puncto Mischgüte problemlos funktioniert hat. Dementsprechend gab es keine Überraschungen bei der Inbetriebnahme.
Homogenes Lithiumcarbonat
Einen weiteren Horizontalgegenstrommischer hat Ammag zur Homogenisierung von Lithiumcarbonat in Pharmaqualität gebaut. Dieser hat einen Nutzinhalt von 3600 l und ist nicht trogförmig, sondern mit rundem Gehäuse gebaut. Zahlreiche konstruktive Details zeichnen diesen Mischer aus.
Eine Herausforderung für die Schweißtechniker war die Forderung nach einer Randgängigkeit der äußeren Mischerwendel von maximal 8 mm Abstand zur Wand – bei 1700 mm Durchmesser. Sowohl die Mi-scherinnenwand als auch die gesamte Mischerwelle sind auf eine Rautiefe von Ra < 0,8 mm geschliffen und anschließend elektropoliert. Als Wellenabdichtung wurde ein schwimmendes System eingebaut, das Dichtigkeit auch bei Relativbewegungen der Welle ermöglicht und zudem fettfrei arbeitet, sodass eine Kontamination des Produkts ausgeschlossen ist.
Normal- oder Edelstahl
Die hier vorgestellten Horizontalgegenstrommischer werden in Größen zwischen 50 und 4000 l gebaut. In ihnen werden weltweit Produkte wie z. B. Milchpulver, Backhilfsmittel, Kristallzucker, Müsli, Tiernahrung, Kunststoffgranulat, Metallpulver, metallurgische Pasten, Reinigungsmittel, Schaumstoffrecyclingflocken oder Fliesenkleberpulver gemischt. Die Mischer werden in Normal- oder Edelstahl gebaut, sie können mit Kühl- oder Heizmantel ausgestattet werden. Außerdem sind zusätzliche Flüssigkeitseindüsungen bzw. Messerzerkleinerungen möglich.
Online-Info www.dei.de/1210423
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