Was sind typische Chargenspannen und Durchsätze, die ein moderner Vertikalmischer abdecken kann?
Typische Chargenspannen und Durchsätze moderner Vertikalmischer
Moderne Vertikalmischer sind für ein breites Einsatzspektrum ausgelegt – vom Labor bis zur Großproduktion. Sie bieten eine große Bandbreite an Chargengrößen und Durchsätzen. Diese sind abhängig von der Bauform, der Werkzeuggeometrie, den Produkteigenschaften (Schüttdichte, Fließverhalten, Feuchte, Partikelgröße) sowie dem geforderten Mischgütegrad.
Typische Chargengrößen (Nutzvolumen)
- Labor- und Technikumsmaschinen: ca. 5–100 Liter (typischer Einsatz in F&E, Rezepturentwicklung und Musterproduktion).
- Pilot- und Kleinserienanlagen: ca. 100–500 Liter.
- Produktionsmischer (mittleres Segment): ca. 500–3.000 Liter.
- Großmischer: ca. 3.000–10.000 Liter, in Sonderausführungen bis über 30.000 Liter Nutzvolumen.
- Silomischer/Spezialanwendungen: Für große Chargen, beispielsweise in der Kunststoff- oder Lebensmittelindustrie, sind Volumina bis etwa 100.000 Liter (ca. 100 m³) möglich.
Der nutzbare Bereich wird durch den zugelassenen Füllgrad bestimmt. Marktüblich ist ein vergleichsweise enges Füllgradfenster, das nur einen Teil des geometrischen Volumens nutzt. Moderne Bauarten können je nach Schüttgutverhalten und Mischkinematik auch bei deutlich reduzierten Füllgraden noch eine gute Mischgüte erzielen. Das macht sie für variierende Chargengrößen geeignet.
Typische Durchsätze
Vertikalmischer arbeiten überwiegend im Batchbetrieb. Der Durchsatz ergibt sich aus der Chargengröße, der Mischzeit und den Nebenzeiten (Beschickung, Entleerung, Reinigung).
Die Mischzeiten betragen typischerweise 30 Sekunden bis 10 Minuten, bei zusätzlichen Prozessschritten (z. B. Coating, Granulieren, Trocknen) auch länger.
Batchzyklen: Je nach Automatisierungsgrad und Produkt sind es meist 3 bis 20 Chargen pro Stunde.
Stundendurchsatz:
- im Labormaßstab: wenige kg/h,
- in der Produktion: einige Tonnen pro Stunde bis zu über 60 Tonnen pro Stunde bei großen Anlagen und gut fließenden Schüttgütern.
Beispiel: Ein Vertikalmischer mit 2.000 Litern Nutzvolumen und einem Schüttgewicht von 0,5 kg/l erreicht bei einem Betrieb mit vier Chargen pro Stunde einen theoretischen Durchsatz von rund 4.000 kg/h.
Einflussfaktoren auf Chargenspanne und Durchsatz
- Produkteigenschaften: Kohäsive Pulver, feuchte oder stark reibende Schüttgüter erfordern längere Mischzeiten als freifließende Granulate.
- Geforderte Mischgüte: Höhere Homogenitätsanforderungen (z. B. CV unter 2–5 %) verlängern die Mischzeit und reduzieren den effektiven Durchsatz.
- Entleer- und Beschickungsgeometrie: Auslaufstutzen, Fördertechnik und die Fließfähigkeit des Materials beeinflussen die Nebenzeiten und somit die Zahl der Chargen pro Stunde.
- Reinigungsanforderungen: Häufige Produktwechsel und hohe Hygienestandards erhöhen die Reinigungszeiten. Eine gute Zugänglichkeit (Inspektionstüren, CIP-Systeme) verbessert hingegen die effektive Anlagenverfügbarkeit.
- Betriebsbedingungen: Der Temperaturbereich, das Druckniveau (z. B. Vakuum bis Überdruck), die ATEX-Anforderungen und die zulässige Scherbelastung des Produkts wirken sich auf die Auslegung aus und beeinflussen somit indirekt die erreichbaren Durchsätze.
Empfehlung zur Auslegung
Für eine belastbare Auslegung eines Vertikalmischers sollten Mischversuche mit dem realen Produkt durchgeführt werden. Dabei sind folgende Faktoren zu berücksichtigen:
- die geforderte Homogenität und die zulässige Mischzeit,
- die Empfindlichkeit gegenüber Scherung,
- die Schüttdichte und das Fließverhalten sowie
- die geplante Produktionslogistik (reiner Batchbetrieb vs. quasikontinuierlicher Betrieb).
Diese Faktoren werden systematisch bewertet, um die passende Baugröße, das Füllgradfenster und die erwartbare Durchsatzleistung festzulegen.
Chargenspannen und Baugrößen: Das amixon® Raster reicht von 5 Litern bis 100 m³
Je nach Bauart können moderne Vertikalmischer sehr kleine bis sehr große Chargen abdecken. Bei amixon® reicht das Spektrum von ca. 5 Litern bis 50.000 Litern; für Großchargen bietet der Gyraton® sogar bis zu 100 m³.
Was amixon® besonders macht
Die wichtigste Besonderheit der amixon® Konusmischer ist ihr sehr großer nutzbarer Volumenbereich. Sie können pulverförmige Stoffe bereits bei ca. 5–10 % Füllgrad homogen mischen und arbeiten je nach Produkt bis zu etwa 100 % des nutzbaren Volumens sehr stabil. Dadurch deckt ein einziger Mischer oft eine Chargenspanne von etwa 1:10 ab, ohne dass für wechselnde Losgrößen zwingend eine Zweitmaschine nötig ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass sich der Füllgrad bei Feststoffmischern auf den Nutzraum des Mischers bezieht und nicht auf eine vollständige Befüllung. Bei Pulvern ist immer ein Gasraum notwendig, damit das Schüttgut aufgelockert und überhaupt homogen bewegt werden kann. Anders als bei niedrigviskosen Flüssigkeiten ist eine Vollfüllung daher nicht sinnvoll.
Bei Konusmischern ist genau diese Flexibilität besonders ausgeprägt: Sie liefern über einen großen Füllgradbereich gleichbleibend gute Mischqualitäten.
Typische Baugrößen und Durchsätze
- Einwellenmischer EM: ca. 5 bis 200 Liter.
- Containermischer COM: ca. 100 bis 4.000 Liter.
- Vertikal- und Konusmischer VM, HM und AM sowie Mischtrockner-Reaktoren VMT und AMT: auf Wunsch in 100-Liter-Schritten von 100 bis 50.000 Litern erhältlich.
- Gyraton® GM: für Großchargen bis etwa 100 m³ ausgelegt, bei sehr geringer Antriebsleistung.
- AMK für kontinuierliche Prozesse: etwa 1 bis 135 m³/h.
Wichtiger Praxispunkt für die Auslegung
Für den Preis-Leistungs-Vergleich ist das Pflichtenheft entscheidend. Dort sollten minimale und maximale Chargenmasse sowie die minimale und maximale Schüttdichte der fertigen Mischung angegeben werden. Nur so lässt sich das tatsächlich benötigte Arbeitsvolumen eines Mischers korrekt bestimmen.
Beim Vergleich verschiedener Fabrikate dürfen Typenbezeichnungen nicht direkt gegenübergestellt werden, weil Hersteller ihre Baugrößen unterschiedlich definieren. Manche beziehen sich auf das Bruttovolumen, andere auf das Nettovolumen beziehungsweise Nutzvolumen. Ein fairer Vergleich ist nur möglich, wenn das tatsächlich nutzbare Volumen gleich angesetzt wird.
Als grobe Orientierung gilt: Das Bruttovolumen liegt bei vielen Mischern deutlich über dem nutzbaren Volumen; die exakte Relation muss jedoch immer herstellerspezifisch geprüft werden.
Warum das für amixon® besonders relevant ist
amixon® Konusmischer sind deshalb so flexibel, weil sie nicht nur große Chargen, sondern auch wechselnde Losgrößen wirtschaftlich abdecken können. Das ist besonders wertvoll für Betriebe mit häufigen Produktwechseln, variablen Chargengrößen oder mehreren Rezepturen auf derselben Linie.
Technikum als Absicherung
Vor einer Investition empfiehlt sich bei amixon® die Absicherung im Technikum. Dort werden Versuche mit Originalprodukt, realen Füllgraden und den vorgesehenen Temperatur- und Druckbedingungen durchgeführt. Bewertet werden Mischqualität, Produktschonung, Energieeintrag, Reinigbarkeit und Reproduzierbarkeit im späteren Serienbetrieb.