10.03.2010: Kombinierte Mischverfahren realisieren

Systemlösungen für Qualitätsprodukte der Lebensmittelindustrie

Neben dem klassischen Verfahrensschritt des Mischens ist es mit Mischerlösungen der Paderborner Gebrüder Lödige Maschinenbau GmbH verfahrenstechnisch auch möglich, die in der Lebensmittelindustrie meistens erforderlichen zusätzlichen Prozessschritte zu kombinieren. So können zum Beispiel arbeitsintensive Vormischungen entfallen. Auch viskose und pastöse Produkte können mit entsprechendem Equipment hochwertig und hygienisch einwandfrei verarbeitet werden.

Die Erfindung des Pflugscharmischers hat die Misch- und Aufbereitungstechnik geprägt. Zahlreiche patentierte Innovationen basieren auf diesem System. Im Lödige-Mischer wird die homogene Zufallsmischung in kürzester Mischzeit erzielt. In einem liegenden zylindrischen Mischbehälter rotieren als Mischelemente die auf einer horizontalen Welle nach einem speziellen System angeordneten Pflugscharschaufeln. Größe, Anzahl, Positionierung, geometrische Form und Umfangsgeschwindigkeit der Mischwerkzeuge sind so aufeinander abgestimmt, dass sie die in den Behälter eingefüllten Komponenten in eine dreidimensionale Bewegung versetzen. Dabei wird das Material ständig und komplett von den Mischwerkzeugen erfasst.

Die so im Mischgut hervorgerufene Turbulenz lässt die Bildung toter oder bewegungsarmer Zonen nicht zu und bewirkt eine schnelle und exakte Vermischung. So können auch Komponenten mit extrem unterschiedlichen Schüttgewichten und Strukturen miteinander vermischt werden. Selbst das Einmischen von Aerosilen erfolgt homogen und ohne Entmischung. Durch die Vereinzelung der Partikel in der Wirbelschicht sind das Zumischen von Flüssigkeiten und die Ummantelung der Partikel ohne Probleme möglich. Falls erforderlich kann der Mischprozess durch hochtourig drehende Messerköpfe unterstützt werden. Durch die spezielle Formgebung der Mischelemente wird in der Radialbewegung das Mischgut wieder von der Trommelwand abgehoben und so ein Quetschen der Partikel zwischen der Behälterwand und den Mischwerkzeugen vermieden. Das Schleuder- und Wirbelverfahren ist daher prädestiniert für die Durchführung von besonders schonenden Mischprozessen bei fragilen und wärmeempfindlichen Stoffen. Modifizierte Pflugscharschaufeln erlauben bei reduzierten Drehzahlen eine intensive und schonende Vermischung bruchempfindlicher Komponenten. Abhängig von den Produkteigenschaften ist ein Absenken der Umfangsgeschwindigkeit auf unter 1 m/s möglich.

Diskontinuierlich im horizontalen System
Bei besonderen Anwendungen oder speziellen Komponenteneigenschaften kann dieser Effekt durch modifizierte pflugscharähnliche Schaufeln, so genannteBecker-Schaufeln, noch spezifischer erreicht werden. Bei speziellen Mischaufgaben und besonders bei kombinierten Verfahren kann es erforderlich werden, die Mischwirkung des Schleuderwerks zu unterstützen. Dies geschieht durch den Einsatz separat angetriebener, hochtourig rotierender Messerköpfe. Die kurze Mischzeit bei optimal angepasster Antriebsleistung sorgt für minimierten Energieverbrauch. Ebenso können bei angepasster Werkzeugkonfiguration pumpfähige Massen und Pasten aufbereitet werden. Lödige Mischer sind wartungsarm und hoch verfügbar. Die Mischer können CIP-fähig ausgerüstet werden und bieten somit auch bei mikrobiologisch kritischen Komponenten höchsten Hygienestandard.









Kontinuierliches Mischen und Granulieren
Der kontinuierliche Pflugscharmischer arbeitet ebenfalls nach dem von Lödige in die industrielle Mischtechnik eingeführten Schleuder- und Wirbelverfahren. Die Mischwerkzeuge werden spezifisch auf die jeweilige Aufgabenstellung abgestimmt. Die Durchsatzleistungen dieses Mischsystems sind hoch und können abhängig von Verweilzeit, Füllgrad und Komponenteneigenschaften variiert werden. Durch die Vereinzelung der Partikel in der Wirbelschicht ist auch im kontinuierlichen Prozess das Zumischen von Flüssigkeiten und die Ummantelung der Partikel sehr gut möglich. Der kontinuierliche Prozess kann bei Füllgraden zwischen zwanzig und fünfzig Prozent ohne Beeinträchtigung der Mischgüte gefahren werden. Die Mischwerkzeuge sind so eingestellt, dass für die Dauer der Verweilzeit eine ständige Rückvermischung stattfindet, bevor das fertige Mischgut über die Entleeröffnung der weiteren Verarbeitung zugeführt wird. Die Einstellung der Größe der Entleeröffnung mittels Schieber oder verstellbarem Wehr beeinflusst die Verweilzeit maßgeblich. Anlagenbedingte Dosierschwankungen können mit diesem System gut kompensiert werden.

Kombination bewährter Prinzipien
Der Lödige Dispergiermischer LDM kombiniert zwei bewährte Verfahrensprinzipien: einen horizontalen Mischer und einen integrierten Homogenisator. Der innovative Mischertyp ist damit für nahezu alle Anwendungen in der Lebensmittelindustrie geeignet, in denen pastöse und halbfeste Stoffe verarbeitet werden, bei denen hohe Mischgüte erforderlich ist und bei denen in einem oder mehreren Prozessschritten homogenisiert werden muss. Das Ergebnis sind stabile Emulsionen mit sehr kleinen Tröpfchen und einer engen Verteilung. Die horizontale Anordnung des Mischers ermöglicht höchste Mischgüten in kurzer Zeit.

Seine Bauhöhe liegt deutlich unter der von vergleichbaren vertikalen Produktionsmaschinen. Er ist leichter zu reinigen als diese und die Restmengen nach der Entleerung sind minimal. Weitere Vorteile dieser Bauart sind große Flächen für die Entgasung und für eine aktive Wärmeübertragung. Im Unterschied zu Feststoffmischern ist das Mischwerk des LDM speziell für die Herstellung von pastösen Produkten mit wandgängigen Abstreifern ausgerüstet. Zur Reinigung lässt sich die Drehrichtung ändern. Die Abstreifer heben sich dann von der Wand ab und reinigen sich selbstständig. Wo bei herkömmlichen horizontalen Mischern die Entleerklappe sitzt, ist beim LDM direkt ein Hochleistungshomogenisator angeflanscht. Seine Pumpwirkung sorgt für ein ständiges Umwälzen der entstehenden Emulsion. Abhängig von der gewünschten Produktführung ist dabei eine Ringleitung mit der Möglichkeit vorgesehen, einen kurzen Weg (short loop) oder einen langen Weg (long loop) zu realisieren. Das fertige Produkt wird ebenfalls über diese Leitung entleert. Zur optimalen Temperierung der Prozesse ist die Maschine mit einem Doppelmantel ausgestattet. Der Flüssigkeits- oder Feststoffeinzug kann wahlweise von oben oder direkt in der Scherzone des Homogenisators erfolgen. Die Prozessanlage ist CIP-geeignet und erfüllt alle Vorgaben der Good Manufacturing Practices (GMP). Angeboten werden Standardausführungen von 130 bis 10.000 Litern und Sondergrößen auf Wunsch.

Neue Modelle in ersten Anwendungen
Ende Dezember 2009 ist das erste Modell des neuen Dispergiermischers LDM 2000 erstmals in einer Kundenapplikation in Betrieb gegangen. Das Gerät, mit dem Chargen von 1.500 kg hergestellt werden können, wird dabei für die Herstellung von Haarpflegeprodukten eingesetzt, eignet sich aber ebenso für Lebensmittelanwendungen. Gegenüber herkömmlichen Dispergiermischern wurde beim LDM 2000 das Prinzip des horizontalen Pflugscharmischers genutzt. Neben der geringen Bauhöhe zeichnet sich die Anlage durch kurze Prozesszeiten beim Aufheizen und Abkühlen der Produkte aus. Der Mischer besteht aber nicht nur aus dem eigentlichen Mischraum sondern besitzt auch einen Homogenisator am Trommelboden, der die Emulsionen herstellt.

Der Homogenisator hat durch seine besondere Bauweise auch eine Pumpwirkung, so dass für den Produkt-Loop und auch für die Reinigung keine zweite Pumpe erforderlich ist. Die Steuerung für die Gesamtanlage wurde im Hause Lödige programmiert und gehört ebenfalls zur Turn-Key-Installation. Auf der diesjährigen POWTECH vom 27. bis 29. April 2010 in Nürnberg wird Lödige vor allem den überarbeiteten Wirbelschichtprozessor LFP 8 in neuem Design in den Mittelpunkt stellen. Auch er ist seit November 2009 in einer ersten Kundenanwendung im Einsatz. Bei der Überarbeitung wurde ein besonderer Fokus darauf gelegt, die Maschine als leicht zu bewegende und kompakte Einheit auszuführen, welche auch durch normale Türöffnungen transportiert werden kann. Der für den Laboreinsatz bis hin zu Pilotphasen konzipierte LFP 8 ist mit Wechselbehältern ausgestattet und kann mit Chargengrößen von 300 g bis 8 kg betrieben werden. Neben einer SPS-Steuerung mit Touch Panel verfügt er über viele messtechnische Features, eine integrierte Waage und die Möglichkeit zum Messdatentransfer mittels USB-Anschluss. Optional kann die Maschine explosionsgeschützt ausgeführt werden. ct
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