Kontinuierlich mischen versus Chargenmischen
Das Pulvermischen und begleitende Verfahren wie Befeuchten, Desagglomerieren, Agglomerieren, Erhitzen, Trocknen, Kühlen, Begasen, Bondern und …… können diskontinuierlich stattfinden oder kontinuierlich. Dieser Blogeintrag befasst sich mit den Vor- und Nachteilen beider Mischverfahren.
Würde man über alle Branchen hinweg die Anzahl der kontinuierlich arbeitenden Mischer und die der absatzweise arbeitenden Mischer gegenüberstellen, dann würde man schnell feststellen, dass es weitaus mehr Chargenmischer gibt. Auch das Angebot verschiedenster Mischerbauarten wird von Chargenmischern dominiert.
Generell gilt, dass Massengüter bevorzugt kontinuierlich vermischt und behandelt werden. Wenn aber viele Komponenten zu vermischen sind und wenn sehr hohe Mischgüten verlangt werden, dann wird das Chargenmischen bevorzugt. Ein Chargenmischer bietet in der Praxis weitaus mehr Flexibilität. Auch das ist ein Grund dafür, dass Chargenmischbetriebe weitaus häufiger anzutreffen sind.
Gegenüberstellung
Beim Chargenmischer – links – erfolgt die Arbeitsweise absatzweise. Erst wenn die einzelnen Komponenten eingefüllt worden sind, beginnt das Mischwerkzeug zu rotieren. Durch dreidimensionales Verströmen der Güter verändert der Mischer die Position aller Partikel zueinander. Der Zustand ändert sich von „ungemischt“ in „technisch ideal gemischt“. Erst dann erfolgt die Entleerung.
Beim kontinuierlichen Mischen – rechts – werden dem Mischer die beteiligten Komponenten kontinuierlich im richtigen Masseanteil zugeführt. Die Stoffströme werden im Mischer homogenisiert und das gemischte Gut wird kontinuierlich ausgetragen. Das Konzentrationsgefälle ist hier geringer, weil die sogenannte kontinuierliche Kesselströmung bereits eine homogene Mischgutbasis erzeugt hat. Die eingetragenen Stoffströme sind vergleichsweise klein im Verhältnis zum bereits homogenisierten Gefäßinhalt. Die durchschnittliche Verweildauer kann beispielsweise 0,5 bis 3 Minuten betragen.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass man zwischen zwei Arten des kontinuierlichen Pulvermischens unterscheidet: Die Rohrströmung und die Kesselströmung.
Frage eines Kunden: Was ist die größte Herausforderung beim kontinuierlichen Mischen von Schüttgütern?
Wenn hohe Mischqualitäten gewünscht werden, ist die kontinuierliche Dosierung der Pulver die größte Herausforderung. Alle Mischungsbestandteile müssen kontinuierlich im richtigen Verhältnis in den Mischer gelangen. Im Gegensatz zu Flüssigkeiten sind Schüttgüter viel schwieriger zu dosieren. Dosierfehler führen immer zu einem falschen Mischergebnis.
Dennoch haben sich kontinuierlich arbeitende Mischanlagen etabliert, seit es präzise arbeitende Pulverdosierer gibt. Moderne Dosieranlagen für Schüttgüter erkennen bereits kleine Dosierfehler und korrigieren diese sehr schnell. Die Massenströme sind auch bei kurzen Zeitintervallen genau.
Im Hinblick auf die Mischgüte sind gravimetrische Dosiergeräte zu bevorzugen. Sie werden auch als „Loss-in-Weight Feeder“ bezeichnet. Generell gilt: Je besser das Schüttgut fließt, desto genauer können kontinuierliche Dosieranlagen arbeiten.
Je nach Art des kontinuierlichen Mischens können Verweilzeitspektren definiert werden. Kontinuierliche Mischer mit großen Verweilzeitspektren sind umso besser in der Lage, kurzzeitig auftretende Dosierfehler zu kompensieren.
Die Besonderheiten des kontinuierlichen Mischens in Form der klassischen "Rohrströmung" und der klassischen "Kesselströmung" sind an anderer Stelle in diesem amixon® Blog beschrieben.
Um das Wägesignal nicht zu beeinflussen, sind Ein- und Auslaufstutzen mit Faltmanschetten verbunden. Im Inneren des Gehäuses sorgt ein rotierendes Krälwerkzeug für eine gleichmäßige Auflockerung des Pulvers. Die Dosierschnecke erhält dadurch ein aufgelockertes Produkt. Dies begünstigt das Regelverhalten. Der Füllstand im Wiegebehälter sinkt kontinuierlich. Im gezeigten Beispiel wird der Wägebehälter pneumatisch befüllt. Die Befüllzeit sollte möglichst kurz sein. Während dieser Zeit fördert die Dosierschnecke ungeregelt mit konstanter Drehzahl. In der Praxis kann eine solche "Blindphase" in Kauf genommen werden.
Dieser gravimetrische Dosierer (Fabrikat AZO) wurde zur Reinigung demontiert. Er steht auf Wägezellen.
Frage eines Kunden: Mischbetriebe haben je nach Produkt und Branche unterschiedliche mischtechnische Anforderungen. Was sind die Kriterien, die bei der Entscheidung zwischen kontinuierlichem Mischen und Chargenmischen zu berücksichtigen sind?
Der amixon® Durchflussmischer der Baugröße AMK 400 steht auf Wägezellen. Die vier gravimetrischen Dosierer werden chargenweise von oben beschickt.
amixon® Durchflussmischer Bauart Ringschicht-Mischagglomerator.
Ein kontinuierlicher Mischprozess ist vorteilhaft,
- wenn eine definierte kurze Verweilzeit erforderlich ist
- wenn die Desagglomeration in kurzer Zeit erfolgen soll
- wenn das Mischgut spontan agglomeriert
- wenn die Zugabe von Flüssigkeit eine spontane chemische Reaktion auslöst
- wenn das Mischergebnis durch den exakten mechanischen Energieeintrag bestimmt wird
- wenn exotherme Reaktionen ablaufen und große Wärmemengen abgeführt werden müssen
- wenn das Endprodukt schlecht fließt (beispielsweise wie eine hochviskose Paste oder Creme)
- wenn das Endprodukt aus wenigen Komponenten besteht
- wenn die Rezeptur standardisiert und die Qualität der Komponenten gesichert ist
- wenn große Mengen gleicher oder ähnlicher Produkte hergestellt werden, evtl. in drei Schichten (Schüttgüter wie Grundnahrungsmittel in Getreidemühlen, Stärke, Futtermittel, chemische Grundstoffe, Metallseifen, Waschpulver, Cellulosederivate, halbfeste Güter, Kunststoffe, Baustoffe)
- wenn die gemischten Güter ohne Zwischenlagerung direkt verpackt werden sollen
- wenn .....
Kontinuierliche Mischer und Dosiersysteme stehen auch für Ihre Mischversuche im amixon®-Technikum zur Verfügung.
Ein Chargenmischbetrieb ist dann vorteilhaft,
- wenn es sich um komplexe Aufbereitungsvorgänge handelt z. B. Multistep-Mischvorgänge, oder Mischvorgänge mit Überdruck oder Vakuumanlegung stattfinden
- wenn vor der Abfüllung eine Laboranalyse stattfinden muss
- wenn die Qualitätssicherung auf Chargenkontrolle besteht und
- wenn nach jedem Ansatz eine Reinigung erfolgen muss
- wenn viele Komponenten beteiligt sind. Das ist der Fall bei Babynahrung, diätetischen Nährmitteln, Backmittel, Gewürzzubereitungen, Stabilisatoren, Instant Food, Seasonings, ….
- wenn es sich um Auftragseinzelfertigungen handelt mit immer anderen Rezepturen (Nahrungsergänzung, Gewürzaufbereitungen für Fleischbetriebe, Aromen für die Lebensmittelindustrie, Instantgerichte, Instantgetränke,…)
Dieser KoneSlid® Mischer aus dem Hause amixon® ist eine Weiterentwicklung unseres Konusmischers. Er mischt besonders schonend bei extrem kurzer Mischzeit. Die Drehfrequenz des Mischwerkzeuges ist besonders niedrig. Die Entleerung geschieht bei rieselfähigen Gütern sekundenschnell und restlos.
amixon® Hohlkugelmischer für Mischversuche im Technikum.
Der hier abgebildete Konusmischer kann beide Mischverfahren komfortabel durchführen, wenn er auf Wägezellen steht. Voraussetzung für das kontinuierliche Mischen sind kontinuierlich arbeitende Dosiersysteme.
Kommen Sie gern mit Ihren Produkten nach Paderborn. Wir führen Ihnen die Mischprozesse gerne vor!
Gyraton® Mischer mit 70 m³ Nutzvolumen können den Inhalt eines 40-Fuß-Hochseecontainers homogenisieren.
Versuchsmischer Typ Gyraton® mit 3 m³ Nutzinhalt
Massengüter können exzellent im Gyraton® Mischer homogenisiert werden.
Die Homogenisierung großer Chargen kann sehr aufwändig sein. Der Gyraton®-Mischer von amixon® stellt eine kompakte Lösung dar. Es handelt sich um eine Neuentwicklung, die bereits vielfach erprobt wurde. Er mischt besonders schonend, so dass die Partikel kaum gestresst werden. Der Gyraton® Mischer eignet sich sowohl für Chargenprozesse als auch für kontinuierliche Mischprozesse.
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