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amixon GmbHamixon GmbH

Mischer, Reaktoren für pulverförmige Verdickungsmittel, Bindemittel, Stabilisatoren

Verdickungsmittel bestimmen die Textur, die Viskosität, das Fließverhalten, die Fließgrenze und das Abtropfverhalten von Flüssigkeiten. Verdickungsmittel spielen eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung von Lebensmitteln, Pharmazeutika, Nahrungsergänzungsmitteln und chemischen Produkten. Aufgrund vieler sich überschneidender Eigenschaften erfüllen Verdickungsmittel zum Teil weitergehende Funktionen. Sie können dann gleichzeitig Verdickungsmittel, Stabilisatoren und Bindemittel sein. In seltenen Fällen werden sie sogar zu Wirkstoffen gemacht.

Physikalisch handelt es sich bei den Verdickungsmitteln um feine Pulver bzw. Pulvermischungen. Homogenität, Staubfreiheit, Reinheit und eine definierte Korngröße sind wichtige Qualitätsmerkmale von pulverförmigen Verdickungsmitteln. amixon®-Mischer zeichnen sich dadurch aus, dass die genannten Qualitätsmerkmale auch bei sehr großen Chargen eingehalten werden.

 

Die überwiegende Mehrzahl der Verdickungsmittel ist pflanzlichen Ursprungs

 

  1. Verdickungsmittel pflanzlicher Herkunft: Guarkernmehl, Pektin, Stärke, Lecithin, Carrageen, Alginate, Xanthan, Carrageen, Johannisbrotkernmehl, Agar-Agar, Gummi arabicum, Traganth, Konjak, Glucomannan, Cellulosederivate: Celluloseether, Carboxymethylcellulose (CMC), Methylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose, Polyacrylsäure, Sago, Karayagummi, ....
     
  2. Verdickungsmittel tierischen Ursprungs: Gelatine, Kasein, Eiklar, Chitin, Chitosan, Lanolin, Knochenmehl, ...
     
  3. Verdickungsmittel aus biotechnologischer Herstellung: Xanthan, Gellan, Curdlan, Scleroglucan, Dextran, ...
     
  4. Verdickungsmittel aus synthetischer Herstellung: Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, ....

 

 

Pulverförmige Verdickungsmittel müssen homogen sein

 

Industriell eingesetzte Verdickungsmittel gelangen als Pulver in den Warenverkehr. Meist werden sie bei der Endanwendung in Wasser gelöst. Als pulverförmige Zusatzstoffe werden sie in Tabletten, Instantsuppen und -saucen, Nahrungsergänzungsmitteln, Proteinshakes, Kosmetika und Instantgetränken verwendet. In speziellen Fällen werden sie dort auch in flüssiger Form eingesetzt. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Verdickungsmittel als Agglomerationshilfe und Bindemittel dient.

Auch als Schmier- und Gleitmittel werden Verdickungsmittel eingesetzt. Technische Anwendungen gibt es im Maschinenbau, in der Bauchemie, in der Kunststofftechnik, in der Fördertechnik und beim Tiefbohren in Gestein. Einige Verdickungsmittel sind zugleich Flockungsmittel und werden in der Wasseraufbereitung eingesetzt. Langkettige, wasserlösliche Polymere können Schwebstoffe binden.

Verdickungsmittel sind funktionelle Additive. Sie reagieren in der Regel nicht mit Wirk- und Füllstoffen. Trotz ihres geringen Anteils in der Rezeptur (ca. 0,3 bis 6 Gew.-%) haben sie einen großen Einfluss auf das Endprodukt. Insbesondere auf das Aussehen und die Stabilität. Aus diesem Grund ist es wichtig, dass die verwendeten Verdickungsmittel homogen sind. Nur so ist gewährleistet, dass eine vorgegebene Menge immer die gleiche optimale Wirkung auf das Endprodukt hat.

amixon®-Mischer können pulverförmige Verdickungsmittel ideal homogen mischen. Der Mischvorgang ist besonders schonend. amixon®-Mischer können während des Mischens staubende Bestandteile binden oder agglomerieren.

amixon®-Mischer verbessern dabei:

  • die Staubfreiheit und Fließfähigkeit der Pulver
  • das Sinkverhalten, die Dispergierung und das Lösungsvermögen in Flüssigkeiten

Neu sind die Gyraton® Großmischer bis 70 m³. Sie erzeugen ideale Mischqualitäten bis 1:100.000 bei minimaler Antriebsleistung.

Verdickungsmittel sind für viele Endprodukte qualitätsbestimmend

 

Pulverförmige Verdickungsmittel, Bindemittel und Stabilisatoren werden als Massenprodukte in Groß-Chargen hergestellt. Es muss jedoch sichergestellt werden, dass bei ihrer Verwendung das Endprodukt nicht mikrobiologisch verunreinigt wird. Die Eigenschaften von Verdickungsmitteln müssen genau definiert sein, damit sie industriell eingesetzt werden können. Einige wichtige Eigenschaften von Verdickungsmitteln sind nachstehend beispielhaft aufgeführt:

  1. keimfrei oder sogar steril
  2. Stabilität der Viskositätseinstellung
  3. rheologische Einwirkung: cremig, stichfest, gelartig, koagulierend, flockend
  4. entstehendes Koagulat: aufschwimmend, absinkend, schwebend, anhaftend, ....
  5. schnelle Löslichkeit ohne Verklumpung
  6. Temperaturwechselbeständigkeit
  7. pH-Stabilität
  8. einstellbares Scherverhalten (newtonisch, strukturviskos, dilatant, rheopex, ....)
  9. Verträglichkeit mit vorhandenen Wirk-, Füll-, Farb- und Hilfsstoffen. Verdickungsmittel dürfen Geschmack, Farbe und Mundgefühl des Lebensmittels nicht nachteilig beeinflussen.
  10. Dosierbarkeit, Staubfreiheit
  11. Verteilbarkeit und Mischbarkeit in pulvrigen oder flüssigen Endprodukten
  12. In Wasser gelöste Verdickungsmittel: Verbesserung des optischen Erscheinungsbildes. Einige Verdickungsmittel (z. B. Stärke) haben eine natürliche Trübung, während andere (z. B. Carrageen) eine klare Lösung ergeben
  13. Haltbarkeit

Sterilisation und Enzymdeaktivierung im amixon® Reaktor

 

Einige Verdickungsmittel können mit Wasserdampf sterilisiert werden. Der amixon® Steril Reaktor wird auf ca. 120°C oder 130°C vorgeheizt. Dann wird das Gerät mit dem pulverförmigen Verdickungsmittel befüllt. Vakuum wird angelegt. Anschließend wird eine kleine Menge Wasserdampf eingeleitet. Der gesättigte Wasserdampf kondensiert an den Partikeloberflächen. Die Wärmeübertragung vom Wasserdampf auf die einzelnen Partikel erfolgt spontan und sehr gleichmäßig. Durch die starke Erhitzung werden die Mikroorganismen abgetötet.

Der gleichzeitig ablaufende Mischprozess homogenisiert die Pulver agglomeratfrei. Der Druck im Sterilreaktor steigt entsprechend der Temperaturerhöhung und der Wasserdampfeindüsung. Die Behandlungsdauer beträgt in der Regel 5 bis 15 Minuten.

Danach wird Vakuum angelegt. Das eingebrachte Wasser verdampft sehr schnell. Auf diese Weise kann das Pulver sehr effektiv gekühlt werden.

Der Wasserdampf darf nur an den Pulverpartikeln kondensieren

 

Es ist sehr wichtig, dass der Prozessraum vollständig beheizt ist. Jeder Teil des Prozessraums, der kälter als der Taupunkt ist, stellt eine Kondensatquelle dar. An diesen Stellen würde der eingebrachte Wasserdampf zu Wasser kondensieren. Es würde den Mischraum verunreinigen. Es würde die Pulver unkontrolliert befeuchten und verklumpen.

Die Kondensation von Wasserdampf wird im Wesentlichen durch die Temperatur und den Druck des Systems bestimmt. Höherer Druck und höhere Temperatur führen zu einem höheren Taupunkt.

Besonders wichtig ist, dass auch das Mischwerkzeug vollständig beheizt ist. Anderenfalls wurde es vom Mischgut erwärmt. Dann würde sich Kondensat bilden. An diesen Stellen würde das Mischwerkzeug unkontrolliert verschmutzen.

Aus diesem Grund verfügen amixon® Maschinen über ein ausgereiftes Beheizungssystem. Das gilt auch für Mischwerkwelle, die Mischarme und die Mischwendel. Egal mit welchem Medium Sie heizen/ kühlen.

  • Wasserdampf,
  • Wasser (ggf. unter Druck)
  • Thermalöl

 

amixon® erfüllt weitere wichtige Anforderungen:

  1. Das Mischwerkzeug ist nur oberhalb des Mischraums gelagert
  2. Es besteht kein Kontakt zwischen dem Mischwerkzeug und dem Mischerboden
  3. Der Abstand zwischen Boden und Mischwerkzeug beträgt nur wenige Millimeter
  4. Die Vermischung erfolgt totraumfrei
  5. Das Mischwerkzeug ist gemäß Festigkeitsberechnung völlig überdimensioniert
  6. Selbst beim Mischen schwerer Güter treten am Mischwerkzeug nur minimale elastische Verformungen auf
  7. Es gibt keine Berührung zwischen Mischwerkzeug und Gefäßwand

Erkenntnisgewinn durch Versuche im amixon® Technikum

 

amixon® bietet eine Plattform für den Informationsaustausch. Dies geschieht branchenübergreifend. Manchmal ähneln sich Aufbereitungsaufgaben, wo man es gar nicht vermutet. Dann ist es besonders schön, wenn man ein Lösungskonzept, das mit hoher Wahrscheinlichkeit gut funktioniert, direkt testen kann.

amixon® kann Prozessparameter für nahezu alle industriellen Dimensionen hochrechnen. Dies gilt sowohl für Mischprozesse als auch für thermodynamische Prozesse. Der Informationsaustausch erfolgt jedoch stets unter Wahrung der Kundeninteressen und strenger Geheimhaltung.

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