Mischen

Unter Mischen versteht man das Verteilen eines oder mehrerer Stoffe in einem anderen Stoff. Die Stoffe unterscheiden sich in mindestens einer Eigenschaft voneinander. Die Stoffe können fest, flüssig oder gasförmig sein. Mischvorgänge können diskontinuierlich (Chargenmischen) oder kontinuierlich (Durchflussmischen) erfolgen.

Industrielles Mischen und Homogenisieren bezieht sich im Kontext dieser Website auf disperse Güter. Dies sind pulverförmige Feststoffe mit den Eigenschaften typischer Schüttgüter.

Zum Mischen von trockenen Pulvern werden Pulvermischer verwendet. Während des Pulvermischens können neutrale Flüssigkeiten zugegeben werden. Auf diese Weise können staubförmige Bestandteile des Pulvers gebunden werden. In anderen Fällen ist die Flüssigkeit ein Wirkstoff, der gleichmäßig im Pulver verteilt werden soll.

Produktionsanlagen, die pulverförmige Güter herstellen, bestehen aus einer Vielzahl weiterer verfahrenstechnischer Anlagen. Der Mischer ist dabei nur ein Glied in der Kette, meist steht der Mischer vor der Abfüll- oder Verpackungsanlage.

Der Mischprozess dient der Wertsteigerung des Endproduktes. Nachfolgend sind typische Qualitätskriterien für pulverförmige Endprodukte aufgeführt:

Pulver ist absolut homogen
Partikelstruktur bleibt erhalten
Pulver ist staubfrei
Pulver fließt gut
Pulver ist nicht erwärmt, sondern kühl
Pulver fühlt sich trocken an
Pulver ist langzeitstabil
Pulver neigt nicht zum Verklumpen
.....
...

Die Einflussfaktoren auf das Endprodukt sind vielfältig:

1) Mischsysteme

Pulvermischer können prinzipiell überall dort hergestellt werden, wo klassischer Maschinenbau betrieben wird. Daher gibt es weltweit Hunderte von Anbietern. Fokussiert man die Suche jedoch auf spezialisierte Maschinenbauer, die ausschließlich Präzisionspulvermischer herstellen, ist die Zahl der Anbieter deutlich geringer.

Präzise arbeitende Pulvermischer werden als Präzisionsmischer bezeichnet. Sie haben wichtige Eigenschaften:

Sie haben rotierende Mischwerkzeuge
Sie mischen (nahezu) totraumfrei.
Sie erzielen ideale Mischungsqualitäten.
Sie sind universell für nahezu alle Pulvermischprozesse einsetzbar.
Sie funktionieren auch, wenn das Mischgut schlecht fließt.
Sie sind ausreichend hygienisch gestaltet.
Sie arbeiten weitgehend kontaminationsfrei.
Sie sind gasdicht ausgeführt. Es gelangen weder Stäube in die Umgebung noch Fremdstoffe aus der Umgebung in den Mischraum.
Sie sind leicht zu reinigen.
Sie erfüllen die Anforderungen des Umwelt- und Arbeitsschutzes.
Sie haben in der Regel eine lange Lebensdauer.

Pulvermischerhersteller, die sich ausschließlich auf die Herstellung von Präzisionsmischern spezialisiert haben, haben sich zudem auf bestimmte Typen von Präzisionsmischern spezialisiert. Sie sind gewissermaßen Trendsetter für deren Weiterentwicklung:

Stationärer Mischraum, innen rotierende Mischwerkzeuge
Mischwerkzeug horizontal gelagert
Mischwerkzeug vertikal gelagert
Mischwerkzeug schräg gelagert
Mischwerkzeug vertikal gelagert
Mischraum schräg gelagert
Im Mischraum ein oder mehrere Mischwerkzeuge
Mischwerkzeug schnell (Schleudern und Wirbeln) rotierend
Mischwerkzeug langsam (Schubmischen) rotierend

2) Art der Durchführung des Mischvorgangs

Mit welcher Drehzahl werden die Mischwerkzeuge betrieben?
Wann wird welches Mischwerkzeug aus- bzw. eingeschaltet?
In welcher Reihenfolge werden die verschiedenen Komponenten dem Mischer zugeführt?
Erfolgt die Produktzugabe im Stillstand oder bei rotierenden Mischwerkzeugen?
Wie ist der Temperaturverlauf während des Mischprozesses?
Welche Art der Flüssigkeitszugabe wird verwendet?
Wie lange dauert der Mischprozess?
Muss sich das Mischwerkzeug (müssen sich die Mischwerkzeuge) drehen, damit das Mischgut entleert werden kann?
Wie lange dauert der Entleervorgang?
Wie groß ist die Gefahr einer unbeabsichtigten Beeinflussung der Partikelstruktur während des Entleervorgangs?
Welcher Entleerungsgrad kann erreicht werden?
Kann die Mischgutentleerung in gewichtsmäßig definierten Portionen erfolgen?

In der industriellen Praxis ist es von Vorteil, über Präzisionspulvermischer zu verfügen, die in vielerlei Hinsicht ein Höchstmaß an Flexibilität bieten.

Ein Beispiel hierfür ist der Konusmischer Typ AM:

Die Chargengröße eines Konusmischers (AM) kann von 10 % bis 100 % des Nennvolumens variieren.
Die Baugröße AM 100 kann Chargen von 10 bis 100 Liter mischen. Ein Konusmischer AM 30 000 kann Chargen von 1.500 bis 30.000 Liter mischen.
Fließfähige Pulver werden nahezu vollständig ausgetragen.
Die Restlosentleerung kann bis zu 99,98 % und besser betragen.
Ein und derselbe Mischer kann extrem schonend homogenisieren
Mit dem gleichen Mischer kann durch Änderung der Fahrweise auch intensiv desagglomeriert werden.
Er kann auch hochviskose Flüssigkeiten in Pulver einmischen.
Er kann Agglomerate zerkleinern.
Er kann vollautomatisch nass gereinigt werden.

Die Liste der Beispiele ließe sich beliebig fortsetzen:

Aktivatoren oder Katalysatoren,
Antibiotika,
Säuglingsnahrung,
Backmittel
Bakterienkulturen, Konservierungsstoffe, Gewürze,
Batteriemassen
Dotierung von Farbstoffen
Düngemittel
Duromere und Elastomere,
Einfärbung,
FDA-konforme Masterbatches für die Medizintechnik,
Feuerlöschpulver,
Feuerlöschpulver
Hochtemperaturwerkstoffe,
Hydrokolloid-Zubereitungen,
Inhalate
Instantpudding,
Jodierung von Speisesalz,
Kaffee, Sportlernahrung,
Keramikpulver als Dielektrikum in Elektrokondensatoren.
Getreide,
organische und anorganische Farbpigmente,
Pflanzenschutzmittel (Fungizide, Herbizide, Insektizide),
Phosphorsäurederivate für Colagetränke,
Pigmente,
Pulverlack-Dryblends mit Harzen und Füllstoffen,
Rohstoffaufbereitung,
Schmerzmittel
Sprengstoffe,
Supraleiter
Tabak
Trennmittel,
Trockensuppen
Vitaminpräparate usw.
Waschmittel,
Wirkstoffgemische (hochkonzentriert) als Premix homogenisieren und in Trägerstoffen dispergieren:
Vieles mehr

Viele Hersteller von Präzisionspulvermischern verfügen über Technika und Versuchsmischer. Tests sollten immer dann durchgeführt werden, wenn ein neues Produkt auf den Markt kommt oder wenn ein neuer Pulvermischer angeschafft werden soll.