Doppelwellenmischer Hohe Mischgüte und schonende Verarbeitung muss kein Widerspruch sein

Wer kennt ihn nicht, den kleinen Hunger zwischendurch. Viele von uns gönnen sich dann einen süßen Riegel gefüllt mit Cerealien, Fruchtstücken und mit feiner Schokolade umhüllt. Dass dieser wie erwartet schmeckt, dafür sorgen nicht zuletzt auch Doppelwellenmischer von Amixon.

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amixon GmbH

Haferflocken, Früchte, Nüsse – Müsliriegel zaubern mit vielfältigen Kombinationen Geschmackserlebnisse. Doch diese Vielfalt ist für die Produktion eine Herausforderung: Die Qualitätsaspekte einer Müslimischung sind neben der hohen Mischgüte, dass kein Feinanteil entsteht und dass Flocken nicht zerbrechen. Hier haben sich Amixon-Mischer bewährt.

Das Mischgefäß besteht aus zwei ineinander verschmolzene Zylinder. In deren Zentrum rotieren zwei Helix-Mischwerkzeuge gleichsinnig. Die Wendeln sind in der Sinconvex-Bauart gefertigt und weisen in etwa eine Steigung von 30 °C auf. Die Schraubenbandbreite ist so bemessen, dass mit einer Mischwerkumdrehung fast ein Viertel vom gesamten Mischrauminhalt gefördert wird. Die Schraubenbänder erfassen die Mischgüter in der Peripherie des Mischraumes und fördern sie aufwärts. Oben angekommen fließen die Mischgüter in den beiden Zentren des Gefäßes abwärts.

Der Mischeffekt erfolgt dreidimensional innerhalb der Grenzbereiche zwischen den zwei Makroströmungen. Vereinfacht ausgedrückt kann man den Vorgang wie folgt beschreiben: Die Aufwärtsschraubung der Mischgüter erfolgt zwangsweise durch die Schraubenband-Mischwerkzeuge, die Abwärtsströmung erfolgt auf natürliche Weise durch die Schwerkrafteinwirkung. Im Grenzbereich dazwischen findet der Platzwechsel statt.

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Aufgrund der totraumfreien Verströmung werden so nach ungefähr 20 Mischwerkumdrehungen technisch ideale Mischgüten erzielt, die in der Praxis nicht mehr verbesserbar sind. Der Mischvorgang ist besonders schonend und energieeffizient. Die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeuges ist in der Regel zwischen 0,5 m/s bis 3 m/s regelbar.

Der Mischeffekt ergibt sich dabei losgelöst von der Beschaffenheit der zu mischenden Güter. Bauartbedingt sind ideale Mischgüten bereits bei ca. zehn- bis fünfzehnprozentigem Füllgrad erzielbar, da der Verströmungseffekt unabhängig vom Füllgrad gleichermaßen stattfindet. Ein Mischer des Typs HM 10 000 kann somit bereits 1000-Liter-Ansätze ebenso gut mischen wie einen 10 000-Liter-Ansatz. Für den Produktionsprozess bedeutet dies, dass mit dem selben Mischer unterschiedliche Einzelkomponenten mit sehr differierenden Eigenschaften in einem Apparat vermischt werden können.

Ergebnisse aus kleinen Mischern, z.B. als Labormischer in der Produktentwicklung oder in der Qualitätssicherung eingesetzt, können als Scale-Up-Formulierungen ohne Einschränkungen bezüglich der Mischaufgabe und des Prozessablaufes auf größere Produktionsmischer umgesetzt werden. Antrieb und Lagerung befinden sich oberhalb des Mischraumes, so dass eine Berührung des Mischgutes mit der Antriebs- und Lagereinheit ausgeschlossen ist. Diese Konstruktion ist entsprechend der anwendbaren Lebensmittelbestimmungen zertifiziert und somit FDA-konform.

Können im Prozess Staubexplosion auftreten, lässt sich die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkes kleiner 1 m/s fixieren. Zudem führt Amixon die Mischer anhand der vom Auftraggeber definierten Zoneneinteilungen entsprechend der Atex-Bestimmungen aus – Zertifizierung inklusive.

Sicher reinigen

Alle produktberührten Teile des Mischraumes und das Mischwerk sind fugenfrei verschweißt und verschliffen. Rechte Winkel sind entsprechend der aktuellen EHEDG-Regularien und der 3-A-Sanitary-Standards ausgeführt. Die Oberflächengüte kann individuell an die Wünsche des Kunden angepasst werden. Die Oberflächengüten der produktberührten Bauteile werden immer individuell entsprechend der Anforderung festgelegt. Extrem geringe Rautiefen helfen Anhaftungen im Mischer zu vermeiden und den Reinigungsaufwand zu verringern. Weitere Faktoren, die in die Oberflächenbetrachtung einfließen, sind die Farbintensität der Mischgüter ein sowie die Art der Mischerreinigung – trocken oder nass.

Im Falle der süßen Riegel wird wert gelegt auf eine gute Nassreinigungshandhabung, da der Hersteller unterschiedlichste Sorten herstellt und somit den Mischer bei einem Wechsel der Zusammensetzungen als geschmacksneutralen Mischraum vorfinden möchte. Amixon hat für diesen Fall ein eigenes System mit dem Namen Waterdragon entwickelt. Es ist fest am Mischraum/Prozessapparat montiert und verbleibt dort dauerhaft. Für den Fall der Nassreinigung öffnet sich die Verschlussklappe in den Prozessraum und gibt den Raum zur Bewegung einer Rotationswaschlanze frei. Diese bewegt sich translatorisch in den Mischraum hinein. Vom Waschwasserdruck angetrieben, rotiert der Waschkopf und sieben Düsen bestrahlen den gesamten Prozessapparat.

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Konstruktionsbedingt reinigt und entleert sich das System selbsttätig vom Restwasser; darüber hinaus trocknet es sich auch selbsttätig. Zum Zweck der Trocknung werden große Mengen Warmluft durch den Hauptstutzen des Waterdragon eingetragen. Die Warmluft wird am Rotations-Waschkopf vorbei in den Mischraum geleitet. Erst nach der Trocknung fährt die Rotationswaschlanze wieder in die Parkposition und die Verschlussklappe verschließt den Prozessraum gas- und flüssigkeitsdicht.

Für die optische Kontrolle oder auch für die manuelle Reinigung sind Amixon-Mischer mit großzügig dimensionierten Inspektionstüren versehen, die nach dem patentierten Clevercut-Design gefertigt werden. Sie sind einfach und schnell bedienbar, sicherheitsverriegelt und sie verschließen den Produktraum gas- und wasserdicht. Eine O-Ring-Abdichtung ist produktnah installiert. Die Gesamtkonstruktion entspricht höchstem hygienischem Standard. Lage und Dimension der Inspektionstüren können individuell gemäß den Kundenwünschen angepasst werden.

Gleiches gilt für die Baumaße des Mischapparates. Auch hier werden individuelle Lösungen angeboten, die auf das Anliegen des Kunden zugeschnitten sind. Insbesondere ist es möglich, durch modulare Konstruktionstechniken von Amixon den Mischer integriert im Produktionsprozess zu visualisieren. Schon im Vorfeld können so Vorstellungen des Kunden konkretisiert werden und mögliche Probleme und Engpässe im Produktionsablauf erkannt werden.

Mischen und erwärmen

Auch für die Zugabe der einzelnen Komponenten kann der Amixon-Mischer individuell angepasst werden. Dabei spielt es für das Erzielen hoher Mischgüten keine Rolle, ob die Komponenten gemeinsam oder nacheinander separat über angeschlossene Zuleitungen zugegeben werden. Der Anschluss zu übergeordneten Prozessapparaten kann sowohl über Normverbindungen als auch entsprechend den vom Kunden gewünschten Standards erfolgen. Im Falle unserer süßen Riegel werden die einzelnen Komponenten über einen gemeinsamen Vorlage-Wägebehälter zugegeben.

Um die unterschiedlichen Müsli-Rezepturen für den fortlaufenden Produktionsprozess bereits während des Mischprozesses erwärmen zu können, ist der Amixon-Mischer mit einer Temperierung ausgestattet. Dabei gilt es, dass Produkt zu schonen, um seine Eigenschaften nicht zu verändern. Die Aufgabe der Temperierung liegt in diesem Falle darin, dass hier eine Vorwärmung des Mischgutes erfolgt. Im folgenden Prozessschritt soll nicht nur eine Umhüllung, z.B. mit cremig fließender Schokolade, erfolgen. Das erklärte Ziel dieses Prozessschrittes ist auch ein definiertes Eindringen der Flüssigschokolade in das zuvor temperierte Mischgut. Hierdurch werden sensorische Eigenschaften des Riegels begünstigt bzw. überhaupt erst erzielt.

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Die Temperierung erfolgt per Heißwasser und die doppelmantelige Ausprägung des Mischraumes. In besonderen Fällen wird auch das Mischwerk einschließlich der Welle, der Mischwerkarme und des Schraubenbandes beheizt.

Nach dem Mischprozess erfolgt die Entleerung des erwärmten Gutes durch Öffnen einer totraumfrei schließenden Bodenklappe. Amixon-Mischer können mit einer oder mit mehreren Austragsvorrichtungen ausgestattet, die in der Regel elektropneumatisch betätigt werden. So kann der Mischer bedarfsweise auch zwei Kompaktierlinien gleichzeitig beschicken.

* Der Autor ist Senior Sales Engineer bei Amixon, Paderborn.

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