Homogenisieren So homogenisieren Sie Schüttgüter staubfrei und schonend

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Staub ist lästig. In der Produktion von pulvrigen Lebensmitteln gefährden Stäube Mensch, Maschine und Produktqualität. Doch mit der richtigen Mischtechnik haben sie keine Chance.

Die Fähigkeit Pulver zu vermischen und zu benetzen ist ähnlich alt wie die menschliche Zivilisation. Drogisten und Färber nutzten Mörser und zerstampften Pulverpartikel in Tiegeln, um die Oberflächen der Mischgutpartikel zu vergrößern. Auf diese Weise hat man das Zerkleinern und das Schüttgutmischen gleichzeitig erledigt. Aus streng wissenschaftlicher Sicht hat man noch weitere Veränderungen an den Pulverpartikeln vorgenommen. Elektronenmikroskopische Betrachtungen zeigen, wie vielfältig und individuell sich Pulverpartikel im Mischprozess verändern können. Klumpiges Pulver desagglomeriert, Partikel brechen und verrunden, trockene Partikel benetzen und ummanteln sich mit feineren Fraktionen, dispers vorliegende Partikel agglomerieren, Absorber können Pulver entfeuchten, unter Druck und Reibung können Dispersionen kristallisieren.

Wo entsteht Staub?

Überall dort, wo pulvrige Güter verarbeitet werden, treten Stäube auf. Ihre unangenehme Eigenschaft ist, dass sie durch kleinste Leckagen entweichen können. Beispielsweise aus Big Bags, Mischern, Silos, Rohrleitungen oder aus Abfüllanlagen. Stäube können lange in der Luft schweben und sich überall ablagern. Das geschieht bevorzugt auf horizontalen Flächen. Im Falle eines Luftzugs wirbeln sie erneut auf und schweben in der Luft.

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Manche Stäube sind hygroskopisch; sie absorbieren die Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft und benetzen all die Flächen, auf denen sie ablagern. Das erschwert die Reinigung. Stäube können korrodierend, oxidierend, brennbar, und sogar explosiv sein. Das ist immer dann der Fall, wenn sie organischen Ursprungs sind; wenn sie sehr fein und trocken vorliegen. In der Arbeitsumgebung sind Stäube immer lästig, sie beeinträchtigen unser Wohlbefinden und reizen die Atemwege. Austretende Stäube sind teuer, sie stellen Materialverlust dar und bedingen Entsorgungskosten. Pulvrige Güter wie beispielsweise backfertige Mehle, Dessertprodukte, Instantgetränke, Sportlernahrung, die von Konsumenten endverbraucht werden, sind in der Regel staubarm oder staubfrei.

Wie lassen sich Stäube binden?

Schüttgüter lassen sich binden, indem man diese sanft befeuchtet. Dazu muss eine extrem kleine Menge an Flüssigstoff in große Pulvermengen verteilt werden. Dadurch agglomerieren staubfeine Partikel miteinander oder sie heften sich an größere Partikel. Schon kleinste Mengen einer Flüssigkeit – wie niederviskose Öle mit geringer Oberflächenspannung – können hilfreich sein, um Staubemissionen zu vermeiden. Voraussetzung aber ist, dass die Flüssigkeit gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche des Schüttgutes verteilt wird. Zweistoffdüsen – auch Atomizing Nozzles genannt – können geeignete Flüssigkeiten mikrofein vernebeln. Dabei ist es besonders hilfreich, dass diese Düsen das Mischgut fluidisieren.

Wie vermeidet man Stäube?

Damit innerhalb des Schüttgutes kein Staub entsteht, sollte man Abrieb an den Partikeln vermeiden. Hier deutet sich ein Zielkonflikt an: Wie kann man eine ideale Homogenität durch Mischen erreichen, ohne dabei die Partikel zu brechen, zu zerkleinern oder zu verrunden. Gelöst werden kann das Problem nur, wenn es gelingt, eine ideale Mischgüte bei minimaler Energieaufwendung herbeizuführen. Ein KoneSlid-Mischer aus dem Hause Amixon realisiert schonendes Pulvermischen. Das dauert nur 30 bis 120 Sekunden. Diese Mischer werden bevorzugt eingesetzt,

• wenn viele sprühgetrocknete Agglomerate am Mischprozess beteiligt sind. Das sind beispielsweise Milchpulverderivate für diätetische Nährmittel wie Babynahrung, Wirkstoffe aus der Gefriertrocknung, Instantgetränke, Eistee, Cappuccino, aber auch medizinische Wirkstoffe, biologische Substrate, Enzyme…

• für Gewürze, Tee, Müsli, Fettpulver oder Lecithinpulver.

KoneSlid-Mischer wurden entwickelt, um in sehr kurzer Zeit ideale Mischgüten zu erzielen. Auch der Entleervorgang ist nach wenigen Sekunden abgeschlossen.

Lassen sich auch große Mengen Schüttgut schonend homogenisieren?

Es ist von großem Vorteil, wenn ein Produktionsleiter über homogen gemischte Rohstoffe verfügen kann. Das begünstigt anschließende Prozessschritte und garantiert die gleichbleibende Qualität des Endproduktes. Sollen großen Mengen homogenisiert werden, leisten Gyraton-Mischer von Amixon einen wertvollen Beitrag. Beispielsweise wenn es gilt, den Inhalt eines 40-Fuß-Hochseecontainers (ca. 70 m³ Schüttgut) zu homogenisieren.

Die Mischwerkwendel rotiert langsam und durchmischt alle Volumenteile von unten nach oben. Dabei gleitet die Mischwerkwendel langsam an der Mischraumwandung entlang – ähnlich wie ein Kreisel. Auch ein Gyraton- Mischer kann die Mischgüter restlos austragen, wenn er mit ComDisc- Werkzeugen ausgestattet wird.

Ein großvolumiger Gyraton-Mischer kann sogar als kontinuierlicher Mischer arbeiten. Das Mischverfahren basiert auf der kontinuierlichen Kesselströmung. Normalerweise müssten gravimetrisch arbeitende Dosiersysteme eingesetzt werden. Die sind im Gegensatz zu Chargenwaagen aber relativ teuer. Selbst wenn die Befüllung des Mischers chargenweise „getaktet“ wird, kann das gemischte Produkt kontinuierlich ausgetragen werden. Der Mischprozess funktioniert sogar unabhängig von der Anzahl der Komponenten, solange sie ähnlich groß bemessen sind. Das Endprodukt ist umso homogener

• je kleiner die eingefüllten Batches sind,

• je konstanter deren Gewicht ist,

• je regelmäßiger die Zeittakte sind,

• je höher das Füllniveau eingestellt ist.

Es werden hohe Mischgüten erreicht. Das Mischprinzip des Gyraton-Mischers ist sehr robust und ist für nahezu alle Schüttgutarten geeignet. Dabei können sich Partikelgrößen, Schüttgewichte, Fließfähigkeiten oder Feuchtegrade sogar signifikant unterscheiden.

Wie pilotiert man den geeigneten Mischer?

Pulvermischer sind in der Regel langlebig. Sie arbeiten oft mehr als 20 Jahre, manchmal sogar 40 Jahre. Insofern ist es ratsam, eine anstehende Investitionsentscheidung abzusichern. Die hier beschriebenen Mischsysteme können Interessierte im Technikum von Amixon testen. Hier gewinnen Anlagenbetreiber und Hersteller gemeinsam wichtige Erkenntnisse. Dafür stellt Amixon viele verschiedene Testapparate zur Verfügung.

Der Alltag eines industriellen Mischbetriebes ist von Wiederholungen geprägt. Da muss jedes Detail bedacht werden. Gut wenn man diese Fragen schon während der Pilotierung und Testphase beantworten kann:

• Erhalt der Partikelstrukturen: Wie effizient wird gemischt?

• Flexibilität: Wie stark dürfen Füllgrade variieren?

• Effizienz: Wie gut funktioniert die Selbstreinigung und Restentleerung?

• Produktionssicherheit: Genügt ein kontrollierender Blick in den Mischer?

• Akzeptanz und Ergonomie: Wie schnell lassen sich Inspektionsöffnungen öffnen und schließen?

• Anlagensicherheit: Sind Inspektionstüren dauerhaft dicht?

• Ausschluss von Kontamination: Wie lange dauert eine Trockenreinigung?

• Beherrschung der Mikrobiologie: Wie lange dauert eine Nassreinigung und Trocknung?

Amixon auf der Interpack 2023: Halle 1 / Stand D18

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