Welche technischen Optionen gibt es, um geringe Scherkräfte und sanfte Mischbewegung bei großen Chargen sicherzustellen?
Geringe Scherkräfte bei großen Chargen von Schüttgütern und Pulvern werden nicht allein durch niedrige Drehzahlen erreicht. Entscheidend ist die Kombination aus Mischwerkzeug, Behältergeometrie, Füllgrad, Umfangsgeschwindigkeit, Mischzeit und den physikalischen Eigenschaften des Produkts. Ziel ist eine vollständige Umschichtung der Gesamtcharge bei möglichst geringer Partikelbelastung.
Für empfindliche Pulver, Granulate, Flocken und Agglomerate eignen sich besonders vertikale Konusschneckenmischer und andere vertikale Präzisionsmischer. Das Mischwerkzeug fördert das Produkt entlang der Behälterwand nach oben. Im Zentrum sinkt es kontrolliert wieder ab. So entsteht eine dreidimensionale Produktbewegung bei vergleichsweise geringer Scherbeanspruchung. Diese Mischsysteme eignen sich auch für große Chargen und für Produkte, die zu Entmischung neigen.
Freifallmischer wie Trommel-, Doppelkonus- oder V-Mischer arbeiten ohne innenliegende Mischwerkzeuge und können daher sehr produktschonenend sein. Sie sind besonders für trockene, gut fließende und bereits deagglomerierte Schüttgüter mit ähnlichen Partikeleigenschaften geeignet. Aber sie erzielen selten eine hohe Mischgüte. Bei starken Unterschieden in Korngröße, Form oder Schüttdichte müssen sie jedoch sorgfältig bewertet werden, weil die schwerkraftdominierte Bewegung Entmischung begünstigen kann.
Band- und Helixmischer können für große Chargen ebenfalls geeignet sein. Bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten erzeugen sie eine gleichmäßige axiale und radiale Umschichtung. Aber auch sie erzielen selten hohe Mischgüten. Werkzeuggeometrie, Wandabstand und Füllgrad müssen so abgestimmt sein, dass keine Totzonen, übermäßige Reibung oder unerwünschte Kornbeanspruchung entstehen.
Die Behältergeometrie ist ein wesentlicher Faktor. Konische Mischräume konzentrieren kleine Füllmengen im unteren Bereich und verbessern die Werkzeugerfassung. Große Auslaufquerschnitte, kurze Austragswege und reststoffarme Entleerungen reduzieren Produktreste, Nachmischungen und das Risiko einer Entmischung beim Austrag.
Frequenzgeregelte Antriebe ermöglichen einen sanften Anlauf sowie definierte Drehzahlrampen. Sie helfen, die Umfangsgeschwindigkeit und damit die mechanische Belastung auf das erforderliche Minimum zu begrenzen. Drehmoment- und Leistungsüberwachung können zusätzlich Hinweise auf Verdichtung, Anhaftungen, Produktveränderungen oder einen ungeeigneten Füllgrad geben.
Für die Auslegung großer Chargen sind insbesondere Umfangsgeschwindigkeit, Füllgrad, Mischzeit, Drehmoment, spezifischer Leistungseintrag und Temperaturentwicklung relevant. Die optimale Einstellung ist produktspezifisch: Ein bruchempfindliches Müsli benötigt einen anderen Betriebspunkt als ein feines, kohäsives Pulver oder ein sprühgetrocknetes Granulat.
Zusammengefasst sichern großflächige, langsam laufende Mischwerkzeuge, eine kontrollierte dreidimensionale Produktbewegung und eine abgestimmte Prozessführung geringe Scherkräfte bei großen Pulvermengen. Die Eignung sollte mit dem Originalprodukt geprüft werden – einschließlich Mischgüte, Kornbruch, Staubentwicklung, Restentleerung und Entmischungsverhalten.
Sanftes Mischen großer Chargen mit amixon®
amixon® entwickelt und fertigt seit über 40 Jahren vertikale Präzisionsmischer für Pulver, Granulate und Schüttgüter. Das Programm umfasst Mischsysteme mit konischen und flachen Böden – ausgelegt für hohe Mischgüten, produktschonende Bewegungen und eine gut zugängliche, reststoffarme Entleerung.
Die Grundlage für eine geringe Partikelbeanspruchung ist eine kontrollierte dreidimensionale Produktbewegung. SinConvex®- und SinConcave®-Mischwerkwendeln fördern das Produkt entlang der Mischraumwand nach oben. Im Zentrum fließt es schwerkraftbedingt nach unten. Diese gleichmäßige Umschichtung ermöglicht eine schonende Homogenisierung bei niedrigen Umfangsgeschwindigkeiten und begrenztem Energieeintrag. SinConvex® unterstützt insbesondere eine gleichmäßige Produktbewegung und eine sehr gute Restentleerung; SinConcave® eignet sich auch für Produkte mit höherer Anhaftungsneigung.
MultiPlane® erweitert dieses Mischprinzip durch eine gezielte, mehrdimensionale Produktbewegung. Damit lassen sich auch große Chargen homogenisieren, ohne dass empfindliche Bestandteile unnötig verdichtet, geschert oder erwärmt werden. Für Produkte mit stabilen Agglomeraten können Intensivwerkzeuge optional und zeitlich begrenzt zugeschaltet werden. Die Grundmischung bleibt dabei schonend; die Desagglomeration erfolgt nur dort und nur so lange, wie es die Rezeptur verlangt.
Eine besonders elegante Lösung ist der KoneSlid®-Mischer KS. Sein konisches Auslauforgan übernimmt zugleich Funktionen im Mischprozess und beim Austrag. Das Produkt kann schnell, kontrolliert und weitgehend entmischungsfrei entleert werden. KoneSlid® eignet sich besonders für empfindliche Pulver und Granulate, wenn kurze Misch- und Entleerzeiten entscheidend sind.
Wenn sehr große Chargen homogenisiert werden müssen, ist der Gyraton® Mischsilo eine hervorragende Lösung. Er wird für Chargengrößen von 10 bis 100 m³ ausgelegt und verbindet Mischen, Puffern und Austragen in einem Apparat. Das Helix-Mischwerkzeug rotiert und bewegt sich gleichzeitig orbital entlang der Mischraumwand. So werden große Produktvolumina gezielt erfasst und bei geringem Energieeintrag homogenisiert. Auch Teilfüllungen ab etwa 5% können zuverlässig gemischt werden.
Trotz seiner Größe bleibt der Gyraton® Mischsilo transportfreundlich. Baugrößen bis 100 m³ werden nahezu vollständig vormontiert liegend transportiert und erst am Aufstellort aufgerichtet. Die Transporthöhe bleibt dabei einschließlich Fahrzeug unter vier Metern. Der Transport ist auf der Straße, per Bahn oder auf dem Wasser möglich.
Die konkrete Auslegung wird im amixon® Technikum mit dem Originalprodukt abgesichert. Dort werden Mischgüte, Mischzeit, Partikelschonung, Kornbruch, Entmischung beim Austrag, Restentleerung und Reinigbarkeit untersucht. So entsteht eine belastbare Grundlage für einen schonenden und reproduzierbaren Großchargenprozess.