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Summary

Vertikalmischer sind Chargenmischer mit stehendem Behälter, in denen ein einzelnes Mischwerkzeug das Gut vertikal umwälzt. Der Bautyp eignet sich besonders für die Flüssigkeitszugabe über Sprühlanzen und für das gleichmäßige Coating von Partikeln.

Wissenswertes zum Vertikalmischer: Prinzip, Flüssigkeitszugabe und Coating

Ein Vertikalmischer ist ein Chargenmischer mit stehendem Behälter, in dem ein einzelnes Mischwerkzeug das Gut von unten nach oben fördert und entlang der vertikalen Mischwerkzeugachse der Schwerkraft gehorchend frei nach unten strömen lässt. Diese dreidimensionale Umwälzung erfasst die gesamte Charge bei geringem Energieeintrag und niedriger Scherbelastung – auch dann, wenn sich die Komponenten in Schüttdichte, Partikelgröße und Fließeigenschaften deutlich unterscheiden.

Die hervorragende raumbeherrschende Umwälzung macht den Bautyp besonders geeignet für die Flüssigkeitszugabe: Über Sprühlanzen (Sprühverfahren) wird das umgewälzte Gut gleichmäßig benetzt, ohne dass lokale Überfeuchtung entsteht. Maßgeblich für das Ergebnis sind Dosierrate, Tropfengröße und das Verhältnis der Zugabemenge zur Aufnahmekapazität des Pulvers (Pulverbenetzung, Pulverbefeuchtung). Entstehen dabei Klumpen, lassen sie sich durch zusätzliche Desagglomeration auflösen.

Auf demselben Prinzip beruht das Coating, bei dem Partikel mit einer definierten Schicht umhüllt werden; hier entscheidet die Mischzeit über Schichtdicke und Gleichmäßigkeit. Auswahlkriterien sind Chargengrößen, Feuchteanteil, Klebeneigung und der geforderte Ummantelungsgrad.

Auswahlmatrix

KriteriumLeitfrageKonsequenz für die Auswahl
FlüssigkeitsanteilWie hoch ist der Anteil der flüssigen Phase am Chargengewicht?Bis zu wenigen Prozent genügt die Zugabe auf die bewegte Oberfläche. Darüber sind Zugabestelle, Sprühbild und Zugabedauer eigens auszulegen und zu testen.
Viskosität und Temperatur der FlüssigkeitIst die Flüssigkeit bei Zugabetemperatur sprühfähig?Öle und Fette sind zum Teil durch temperierte Leitungen und Düsen zu dosieren. Sonst entstehen Tropfen statt Sprühkegel und damit lokale Überfeuchtung.
ZugabestelleWird in das umgewälzte Gut, in den Produktstrom oder auf die Behälterwand gesprüht?Zugabe ausschließlich in das bewegte Gut. Sprühen auf Wand oder ruhende Schicht führt zu Anhaftungen und Klumpen.
Aufnahmekapazität des TrägerpulversWie viel Flüssigkeit bindet das Pulver, bevor es klebt?Begrenzte Zugabemenge je Charge und zulässige Dosierrate. Diese Grenze wird im Versuch bestimmt, nicht gerechnet.
KlumpenbildungNeigt das Gut nach der Benetzung zu Agglomeraten?Entscheidet, ob desagglomerierende Zusatzwerkzeuge nötig sind oder die Mischbewegung allein ausreicht.
Coating: ZielzustandSoll gleichmäßig umhüllt oder nur eingemischt werden?Umhüllen verlangt eine definierte, gleiche Verweilzeit aller Partikel im Sprühbereich – Einmischen nicht.
ScherempfindlichkeitDarf die aufgebrachte Schicht nicht wieder abgetragen werden?Niedrige Werkzeuggeschwindigkeit und begrenzte Nachmischzeit, sonst Abrieb der Umhüllung.
Staub- und FeinanteilEntsteht beim Benetzen Staub, oder bindet der Feinanteil ab?Der Feinanteil wird gezielt gebunden; durch Prozesssteuerung wird das Erzeugen von Feinanteil gezielt vermieden.
Reinigung nach FettzugabeTrocken oder feucht, in welchem Intervall?Fettige Rückstände verlangen feuchte Reinigung. Zugänglichkeit von Düsen und Sprühlanzen wird damit zum Auswahlkriterium.
TeilchargenbetriebWird die Maschine auch teilbefüllt gefahren?Sprühbild und Dosierrate müssen für den kleinsten Füllgrad gelten, nicht nur für Volllast.

FAQ

Das Benetzen von Pulvern mit Ölen oder Fetten ist ein zentraler Verfahrensschritt in vielen Industrien (Lebensmittel, Futtermittel, Pharma, Chemie, Kosmetik). Ziel ist eine homogene, klumpenfreie Verteilung der viskosen Flüssigphase im Pulver, ohne unerwünschte Agglomerate.

amixon® löst das mit der Kombination aus raumkontrollierendem SinConvex®-Mischwerk und Schneidrotor: Die Flüssigkeit wird per Lanze oder Zweistoffdüse direkt in den Aktionsbereich des Schneidrotors dosiert und mikrofein verteilt – der Mischraum bleibt frei von Anhaftungen. Temperierbare Doppelmäntel halten Fette prozesssicher niedrigviskos.

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Die häufigsten Fehler sind Überfüllung, Unterfüllung, die Verwechslung von Gewicht und Arbeitsvolumen, das isolierte Verändern des Füllgrads sowie die Annahme, längeres Mischen könne eine falsche Befüllung ausgleichen. Überfüllung begrenzt die Produktbewegung; Unterfüllung kann Totzonen, Stoßbelastung und ungleichmäßige Bearbeitung verursachen.

Die vertikale SinConvex®-Mischwendel fördert das Produkt wandnah nach oben und ermöglicht eine zentrale Rückströmung. Nach der Fördergleichung steigt der Umwälzvolumenstrom mit dem Füllgrad; zugleich steigt die Chargenmenge proportional. Bei geometrisch vergleichbaren Bedingungen kann die spezifische Umwälzleistung deshalb über einen breiten Füllgradbereich erhalten bleiben.

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Die Auswahl eines industriellen Gewürzmischers mit integrierter Flüssigkeitsdosierung erfordert eine ganzheitliche Betrachtung verfahrenstechnischer, dosiertechnischer, hygienischer, sicherheitstechnischer und wirtschaftlicher Aspekte. Im Folgenden sind die wichtigsten Kriterien systematisch zusammengefasst.

amixon® kombiniert dafür SinConcave®/SinConvex®-Wendelmischwerk und Schneidrotoren: Die Öl-/Fettzugabe erfolgt per Lanze oder Zweistoffdüse direkt im Aktionsbereich des Schneidrotors – mikrofeine Verteilung ohne lokale Überbenetzung, der Mischraum bleibt frei von Anhaftungen. Temperierbare Flüssigstoffgefüße halten Fette prozesssicher niedrigviskos.

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Zum Einbringen von Ölen und Fetten in Instant-Suppenpulver eignen sich vor allem Innenmischflügel, Schneidrotoren, Messerköpfe, Helixwendeln und Paddelwerkzeuge. Je nach Rezeptur kommen hochtourige Werkzeuge wie Schneidrotoren oder Messerköpfe zum Einsatz, um Agglomerate sicher aufzulösen. Wenn hingegen empfindliche Bestandteile geschont werden sollen, werden schonendere Werkzeuge wie Helixwendeln oder Pflugscharen verwendet.

amixon® bringt Öle, Fette und Flüssigaromen klumpenfrei in Pulver ein, indem die Flüssigkeit direkt in den Bereich höchster Mischaktivität dosiert wird. Das SinConcave®/SinConvex®-Helixmischwerk fördert dabei ständig frisches Pulver in die Benetzungszone, während der Schneidrotor die Flüssigphase fein verteilt. Durch Temperierung, präzise Dosierstrategie und abgestimmte Mischintensität lassen sich auch viskose oder feste Fette gleichmäßig einarbeiten. Das Verfahren ist auf reproduzierbare, hygienische und produktschonende Mischprozesse ausgelegt.

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Für Gewürzmischungen mit Ölzugabe eignen sich vor allem hygienische Präzisionsmischer wie Pflugscharmischer, Helix- und Konusmischer sowie Doppelwellen-Paddelmischer, kombiniert mit feiner Sprühdüsentechnik, Choppern und präziser Drehzahl- und Dosierregelung, um das Öl gleichmäßig zu verteilen und Klumpenbildung zu vermeiden.

amixon® dosiert Öle, Fette und Flüssigaromen direkt in den Wirkbereich des Schneidrotors, wo sie mikrofein verteilt werden; das SinConcave®/SinConvex®-Mischwerk fördert dabei ständig frisches, unbenetztes Pulver in die Benetzungszone, sodass der Mischraum frei von Anhaftungen bleibt. Bei kleinen Zugabemengen erzeugt die Zweistoffdüse die feinste Zerstäubung, bei höheren Fettanteilen erfolgt die Zugabe sequenziell mit Zwischenmischphasen. Je nach Aufgabe kommen die Vertikalmischer VM und HM, SpherHelics® und KoneSlid® oder die Konusmischer AM und AMK zum Einsatz; die Mischintensität ist stufenlos einstellbar, der Füllgrad zwischen 10 und 100 % frei wählbar.

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Vertikal-Einwellenmischer können über einen Behältermantel, temperierte Mischwellen, temperierte Helix- oder Schraubenbandwerkzeuge, Deckel und kritische Einbauten beheizt oder gekühlt werden. Der Doppelmantel ist die grundlegende Lösung; temperierte Innenwerkzeuge erweitern die Wärmeübertragungsfläche und sind besonders für Vakuumtrocknung, pastöse Produkte, Kristallisationsprozesse und anspruchsvolle Reaktionen interessant.

amixon® Vertikal-Einwellenmischer können Heizen und Kühlen als integrierte Prozessfunktion übernehmen. Die Temperierung reicht vom beheiz- oder kühlbaren Doppelmantel bis zur vollständigen Temperierung von Mischwelle, Armen, Helix, Mannöffnungen, Austragsorganen und Brüdenfiltern. Als Wärmeträger dienen Wasser, Dampf oder Thermalöl; abhängig von der Medienversorgung kann ein System sowohl Heiz- als auch Kühlaufgaben abdecken.

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Vertikal-Zweiwellenmischer bieten beim Vermischen und Befeuchten kohäsiver Pulver eine intensive, dreidimensionale Umwälzung und eine gute Grundlage für die gleichmäßige Einarbeitung von Flüssigkeiten. Zudem bieten sie konstruktive Vorteile bei der Begrenzung von Anbackungen und der Entleerung. Fließeigenschaften können unter definierten Belastungsbedingungen beispielsweise mit einem Jenike-Schergerät über Fließfunktion charakterisiert werden. Die endgültige Auslegung von Mischer, Flüssigkeitsdosierung und Austrag sollte für jede Rezeptur mit praxisnahen Mischversuchen validiert werden.

Der amixon® Vertikal-Zweiwellenmischer HM verbindet eine intensive dreidimensionale Verströmung mit einer anpassbaren, bei Bedarf besonders schonenden Mischwirkung. Er eignet sich zum Homogenisieren und Befeuchten kohäsiver Pulver sowie für feuchte, pastöse und teigartige Produkte. SinConvex®- und SinConcave®-Helixmischwerkzeuge verbessern die Produktverströmung und unterstützen eine sehr gute Entleerung, MultiPane® ermöglicht eine besonders schonende Homogenisierung empfindlicher Partikel, und Schneidrotoren können die Desagglomeration beschleunigen. ComDisc® unterstützt eine weitgehende Restlosentleerung, DosiFlap® ermöglicht das kontrollierte Befüllen von Big Bags und Containern, während WaterDragon® programmierbare Zielstrahlreinigung mit einer wirkungsvollen Trocknungsfunktion verbindet. Damit lässt sich der HM an hohe Anforderungen an Mischgüte, Produktschonung, Hygiene, Abfüllung und Anlagenverfügbarkeit anpassen.

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Eine gleichmäßige Schichtdicke beim Ummanteln von Pulverpartikeln mit einer gesprühten Suspension oder Lösung im Vertikalmischer entsteht durch das abgestimmte Verhältnis von Sprührate und Produktumwälzung. Jedes Partikel muss die aktive Sprühzone während der Dosierzeit ausreichend häufig durchlaufen. Die Flüssigkeit muss als feiner, gleichmäßig verteilter Tropfenauftrag auf die bewegte Partikeloberfläche treffen und anschließend ausreichend Zeit zum Spreiten sowie zur kontrollierten Verdunstung, Trocknung oder Verfestigung erhalten.

Zu hohe Sprühraten, große Tropfen, instabile Suspensionen, zu lange klebrige Oberflächen, unzureichende Trocknung oder zu geringe Produktumwälzung fördern Agglomerate und ungleichmäßige Schichten. Zu hohe Mischintensität kann dagegen frische Beschichtungen abtragen, Partikelbruch verursachen, Feinstoff bilden und das Produkt erwärmen.

Die optimale Prozessführung verbindet deshalb stabile Suspensions- oder Lösungseigenschaften, feine Zerstäubung, passende Düsenposition, kontrollierte Temperaturführung, moderate und kontinuierliche Produktumwälzung, geeignete Verfestigungsbedingungen und eine ausreichend lange, aber nicht überlange Nachmischzeit. Die endgültige Auslegung muss mit Originalprodukt erfolgen. Schichtdicke, Schichtverteilung, Agglomeratanteil, Abrieb, Produkttemperatur und Austragsstabilität lassen sich nicht mit einer einzelnen Formel zuverlässig vorhersagen. Belastbare Ergebnisse entstehen durch repräsentative Coatingversuche, geeignete Analytik und die systematische Optimierung von Sprührate, Tropfengröße, Suspensionseigenschaften, Temperatur, Mischintensität und Füllgrad.

Eine gleichmäßige Schichtdicke beim Ummanteln von Pulverpartikeln mit einer gesprühten Suspension oder Lösung entsteht durch einen schonenden, kontinuierlichen Produktkreislauf und einen fein abgestimmten Flüssigkeitsauftrag. Die Sprührate darf die Umwälzrate des Mischguts nicht übersteigen. Jedes Partikel soll die Sprühzone mehrfach durchlaufen und dabei schrittweise kleine Mengen Beschichtungsstoff aufnehmen.

amixon® Vertikalmischer können mit niedrigen Werkzeugumfangsgeschwindigkeiten arbeiten und erzeugen eine dreidimensionale Produktumwälzung ohne ausgeprägte Wurf-, Prall- oder Quetschzonen. Dadurch lassen sich Coatings, Agglomerate, Kristalle und sprühgetrocknete Partikel bei passender Auslegung schonend verarbeiten. Temperierung und Vakuum können die Verdunstung und Aushärtung der Beschichtung beschleunigen und ermöglichen mehrstufige Coatingprozesse mit wiederholtem Sprühen, Verteilen und kontrolliertem Verfestigen.

Zuschaltbare Schneidrotoren können bei Bedarf lokal Agglomerate aufschließen oder die Verteilung hochviskoser Suspensionen unterstützen, ohne die Gesamtcharge dauerhaft stark zu beanspruchen. Die endgültige Auslegung von Sprührate, Tropfengröße, Temperatur, Vakuum, Mischintensität und Stufenprofil wird mit Originalprodukt im Technikum bestimmt und als reproduzierbare SPS-Rezeptur dokumentiert.

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Ein idealtypischer Aufbau führt Rohstoffe nach einer schonenden Kontrollsiebung in gravimetrische Dosierstationen und von dort über kurze, ruhige und geschlossene Übergaben direkt in den Mischer. Nach dem Mischen folgt ein möglichst direkter, gleichmäßiger und fallhöhenarmer Austrag zur Abfüllung oder zum Folgeprozess.

Ein idealer Prozessaufbau verbindet Siebung, Dosierwiegen, Mischen und Abfüllung über kurze, gas- und staubdichte sowie hygienegerecht ausgeführte Schnittstellen. Sanitärflansche und sterilisierbare Anschlüsse können dort eingesetzt werden, wo Produkt, Reinigungs- oder Prozessanforderung dies erfordern.

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