Welche Vorteile haben Vertikalmischer gegenüber Horizontalmischern bei großen Batchgrößen?
Vertikalmischer bieten bei großen Batchgrößen mehrere verfahrenstechnische und wirtschaftliche Vorteile. Sie sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn hohe Chargenvolumina, eine begrenzte Grundfläche sowie hohe Anforderungen an die Restentleerung und die Produktintegrität gegeben sind.
Aufgrund ihrer vertikalen Bauweise wird das Nutzvolumen primär über die Höhe und nicht über die Länge des Mischbehälters skaliert. Dadurch ergibt sich eine effiziente Nutzung der Grundfläche (Footprint). Somit benötigen Vertikalmischer bei mehreren Tonnen Chargenvolumen eine deutlich geringere Bodenfläche als Horizontalmischer.
Geringerer spezifischer Energieverbrauch: Da die Mischwerkzeuge eines Vertikalmischers in der Regel niedertourig rotieren, ist deren spezifischer Energieverbrauch geringer.
Schonende Materialbehandlung bei empfindlichen Produkten: Vertikalmischer arbeiten typischerweise mit geringeren Scherkräften und niedrigeren Umfangsgeschwindigkeiten der Mischwerkzeuge. Dadurch wird die mechanische Beanspruchung des Mischguts reduziert. Vertikalmischer eignen sich besonders für bruchempfindliche Granulate und Pellets, faserige oder fragile Materialien sowie abrasive Produkte, bei denen hohe Scherkräfte zu übermäßigem Verschleiß führen würden.
Die geringere Reibungs- und Scherbelastung reduziert zudem die thermische Erwärmung des Materials, was bei temperaturempfindlichen Rezepturen von Vorteil ist.
Hohe Flexibilität beim Füllgrad: Vertikalmischer mit konischem Mischraum können bereits mit einem Füllgrad von 10 % betrieben werden und liefern dabei ideale Mischgüten. Horizontalmischer benötigen in der Regel Mindestfüllgrade von etwa 30–40 % des Nennvolumens.
Wartungs- und Anlagentechnik-Vorteile: Bei Vertikalmischern können Antrieb und Lagerung meist oberhalb des Produktspiegels angeordnet werden. Es gibt nur eine Wellendurchführung und Wellenabdichtung. Das senkt das Leckagerisiko, vereinfacht die Wartung und verlängert die Standzeiten von Komponenten.
Trotz dieser Vorteile sind Vertikalmischer nicht für alle Anwendungen ideal. Bei kontinuierlichen Mischprozessen mit sehr kurzen Mischzeiten, starkem Flüssigkeitseintrag oder intensiver Agglomeration sind schnelllaufende Horizontalmischer häufig die bessere Wahl. Die Entscheidung für einen Vertikal- oder Horizontalmischer sollte daher immer an das konkrete Mischgut, die geforderten Prozesszeiten und die Anlagenperipherie angepasst werden.
Vertikal- statt Horizontalmischer: die konstruktiven Argumente von amixon®
Füllgradunabhängigkeit als Systemvorteil: Mischen unabhängig vom Füllgrad, Restentleerung bis zu 99,997 %.
amixon® Vertikalmischer (Vertikal-Einwellenmischer, Vertikal-Zweiwellenmischer, Konusmischer KoneSlid®, SpherHelics® und Gyraton®) erzielen über einen breiten Füllgradbereich höchste Mischgüten. Typischerweise können Füllgrade von etwa 10 bis 100 % variieren. Die erzielte Mischgüte entspricht einer Idealverteilung, die in der Praxis nicht verbessert werden kann.
Das SinConcave®/SinConvex®-Mischwerkhelix fördert das Produkt in der Peripherie des Mischraums nach oben. Im Zentrum des Mischraums strömt das Schüttgut durch die Schwerkraft nach unten. Diese Totalverströmung funktioniert unabhängig vom Füllgrad. Somit können die Chargengrößen in einem Mischer um eine Größenordnung variieren, ohne dass die Homogenität neu validiert werden muss.
Hinsichtlich Hygiene und Wartung gilt: Bei Horizontalmischern durchdringen die Wellenenden den Produktraum auf beiden Seiten. Die Dichtungen stehen unter Schüttgutdruck. Das erhöht das Risiko für Kontaminationen und den Wartungsaufwand.
Beim amixon® Vertikalmischer ist das Mischwerk dagegen ausschließlich oben gelagert und angetrieben. Es gibt keine produktberührte untere Wellendurchführung. Der Mischraum ist fugenfrei verschweißt und verschliffen, zudem sind die Auslauforgane totraumfrei ausgeführt. Dies bildet die Grundlage für EHEDG-, FDA- und 3-A-Konformität sowie eine validierbare Reinigung.
Entleerung und Bauform
Der tiefste Punkt des Konus-Vertikalmischers liegt in der Mitte. Rieselfähige Produkte werden dort schwerkraftunterstützt nahezu vollständig entleert. Mit Konusbauformen werden Entleerungsgrade bis zu 99,997 % erreicht. Auch Flachbodenmischer können derart hohe Restentleerungsgrade erzielen, sofern sie mit ComDisc®-Werkzeugen ausgestattet sind.
Vertikalmischer von amixon® sind in der Regel relativ kubisch konstruiert. Auf Wunsch können die Mischer aber auch besonders schlank oder besonders niedrig ausgeführt werden. Insofern passt sich amixon® den Raumverhältnissen des Kunden an.
Aufgrund ihrer kompakten Bauform lassen sie sich gut in bestehende Gebäude integrieren.
Produktschonung bei kurzen Mischzeiten
amixon® Vertikalmischer arbeiten mit niedertourigen Umfangsgeschwindigkeiten, typischerweise etwa 0,8 bis 3,5 m/s. Es gibt keine sogenannten Wurf- oder Prallzonen. Der Mischprozess verläuft partikelschonend. Dadurch bleiben die Partikelstrukturen weitgehend erhalten, und Coatings sowie Agglomerate werden geschont.
Der Vertikal-Zweiwellenmischer HM und der KoneSlid®-Mischer erreichen oft bereits in einem Drittel der üblichen Mischzeit die Zielmischgüte.
Den direkten Vergleich führt amixon® im Technikum durch – mit Originalprodukt und dokumentierter Bewertung von Mischgüte und Produktschonung.
Absicherung im amixon® Technikum
Vor der Investition steht der Nachweis im Technikum. Am Stammsitz in Paderborn stehen 35 Testanlagen in unterschiedlichen Baugrößen zur Verfügung.
Weitere Technika befinden sich in Japan, Indien, Thailand, China, Südkorea und den USA. Damit unterstreicht amixon® seine Trendsetter-Position im Wettbewerbsumfeld vertikaler Pulvermischer.
Die Versuche laufen mit Originalprodukten, realen Füllgraden und Chargengrößen sowie im vorgesehenen Temperatur- und Druckbereich. Bewertet werden die Mischqualität, die Produktschonung, der Energieeintrag, die Reinigbarkeit und die Reproduzierbarkeit.
Die Ergebnisse werden gemeinsam mit amixon® Experten ausgewertet und dokumentiert. So entsteht eine belastbare Entscheidungsgrundlage, die technische und wirtschaftliche Risiken vor der Investition reduziert.
Hygienic Design als Basis
Alle genannten Eigenschaften beruhen auf dem amixon® Hygienic Design.
Mischraum und Mischwerk sind fugenfrei verschweißt und verschliffen.
Das Mischwerk ist nur oben gelagert, sodass die kritische untere Wellendurchführung entfällt. Totraumfreie Auslauforgane und integrierte Waschlanzen erlauben eine validierbare Trocken- und Nassreinigung. Programmierbare Zielstrahlreiniger helfen, den Wasserverbrauch zu verringern. Darüber hinaus wird viel Zeit eingespart, da amixon® über eine Technologie verfügt, die es erlaubt, kaltes Wasser aus dem Mischraum restlos und schnell zu verdunsten, ohne dass Wärme zugeführt werden muss.
Große Clever-Cut®-Inspektionstüren mit dauerhaft totraumfreier OmgaSeal®-Dichtung ermöglichen einen ergonomischen Zugang zu allen produktberührten Flächen.