Гигиенический дизайн на примере смесителя для детского питания (часть 1)

Существует большой рынок сбыта для промышленного производства детского питания из сухого молока. Особенно в Азии очень высок спрос на качественную продукцию европейского производства. Производители детского питания несут большую ответственность. Детское питание должно быть здоровым и на 100% чистым. Эти высокие требования к качеству могут быть достигнуты только если все компоненты производятся на надежных технологических установках. Этап процесса смешивания имеет решающее значение для качества продукта, так как именно здесь микрокомпоненты, такие как пробиотики и пребиотики, минеральные элементы и микроэлементы, такие как цинк, медь, селен или хром должны быть точно смешаны перед упаковкой товара. Стадия процесса смешивания также имеет важное значение, так как он должен проходить с минимальной затратой энергии, чтобы сохранить структуру частиц сырья. Детское питание должно быть непыльным, быстро диспергируемым, надежно смачиваемым, быстро растворимым и однородным. Таким образом, именно «мгновенные характеристики» и питательный состав определяют качество детского питания.

Современная фасовочно-упаковочная машина может обрабатывать объемные потоки до 20 м³/ч, т.е. около 10 т/ч. Для этого необходимы соответствующие логистические концепции для обеспечения задействованных отдельных компонентов, их дозировки и соответствующей технологии смешивания. Прецизионные смесители с объемом партии в 10 м³ и более используются для одновременной подачи сырья на несколько линий розлива. Смесители меньшего размера с объемом партии от 1 до 2 м³ используются для снабжения одной линии розлива и работают в соответствии с концепцией конечной линии.

Основные требования к смесительному оборудованию: Идеальное качество смешивания в течении короткого времени, особенно бережное обращение с сырьем с учетом сохранения структуры частиц, отсутствие пыли, хорошая оседаемость и растворимость, а также быстрая и полная выгрузка. Превосходная гигиена и эргономичный дизайн, обеспечивающий тщательную химчистку резервуара, также важны, как и автоматическая очистка без мёртвых зон.

Одним из решений является представленный ниже двухвальный смеситель обеспечивающий особенно щадящее смешивание и идельное качество.

Прецизионный смеситель пищевых ароматизаторов

amixon® Двухвальный смеситель и принцип потока

Смесительный резервуар состоит из двух объединённых цилиндров. В его центре в одном направлении вращаются два спиральных смесительных инструмента. Спирали изготовлены по конструкции SinConvex® и имеют наклон в 30°. Ширина спиральной ленты подобрана так, чтобы один оборот смесительного механизма обеспечивал перемешивание четверти всего смешиваемого материала. Винтовые ленты собирают смешиваемый материал на периферии смесительной камеры и направляют его вверх. Оказавшись на верху, смешиваемый материал стекает вниз по двум центрам сосуда. Эффект перемешивания происходит трехмерно в граничных областях между двумя макропотоками. Простыми словами процесс можно описать следующим образом: Подача смешиваемого материала вверх осуществляется в принудительном порядке при помощи винтовых лент, а вниз он опускаестя под воздействием силы тяжести. В граничной области происходит смена местоположения частиц.

Благодаря полному отсутствию мёртвого пространства, технически идеальное качество смесей, которое практически невозможно улучшить, достигается за 20—90 оборотов смесительного механизма. Процесс смешивания особенно щадящий и энергоэффективный. Периферическая скорость перемешивающего устройства обычно регулируется в диапазоне от 0,5 м/с до 3 м/с.

Благодаря специальной конструкции, идеальное качество смешивания достигается уже при объёмном кпд в 10-15%, так как эффект потока не зависит от степени наполнения цилиндра. Таким образом, смеситель типа HM 10000 справляется с загрузкой от 1000 до 1300 литров также хорошо, как с 10000 литрами.

Bild eines Mischer HM 10.000

Двухвальный смеситель с рабочим объемом 10 м³, с 4 свободными от мертвого пространства разгрузочными элементами, функционирующими одновременно. Смеситель имеет 8 смотровых люков CleverCut®.

Заполнение смесителя отдельными компонентами происходит последовательно или одновременно через одну или несколько форсунок над смесительной камерой. При этом смеситель может быть остановлен, если он находится на датчике нагрузки и служит в качестве весов для дозирования, или вращаться, если нужно смешать одну партию за другой быстро и без перерыва. После завершенного процесса смешивания (приблизительно 1-4 минуты) открывается напольный клапан, свободный от мертвого пространства, и смесь стекает вниз через выпускной патрубок. Такая разгрузка исключает расслоение. Скорость разгрузки определяется размерами разгрузочного клапана.

В случае крупносерийного производства необходимо упомянуть два важных преимущества для пользователей: 1. Для каждой партии необходимо проанализировать и сбросить только один образец. 2. Смеситель может загружать сразу несколько линий розлива. Процессы заполнения и производства происходят отдельно друг от друга. Очистка смесителя возможна даже если системы наполнения еще работают.

По запросу, смесительная камера может быть изготовлена устойчивой к вакууму и давлению. Например, при подаче смеси с помощью всасывающей пневматики, возникает вакуум. В особых случаях смесительная камера перед загрузкой освобождается от атмосферного кислорода за счет применения вакуума в прибл. 50 мбар абсолютного давления. Затем смесительная камера заполняется газообразным азотом. Только после этого происходит подача смешиваемого вещества. Небольшое избыточное давление азота от 50 до 100 мбар поддерживается в смесительной камере во время смешивания и разгрузки, чтобы предотвратить окисление смеси. В других случаях в смесительную камеру подается напорная пневматика. Смесительная камера остается газо- и пыленепроницаемой даже во время работы под избыточным давлением. Особую важность здесь представляют элементы конструкции уплотнения вала, нижней запорной арматуры и смотровой двери.

Проверка и очистка. Абсолютная свобода от аллергенов может быть обеспечена только в многоцелевой установке по переработке сыпучих материалов путем тщательной влажной или мокрой очистки. Смесители amixon® снабжены системами WaterDragon® для автоматической влажной чистки и сушки оборудования. Некоторые из этих устройств прочно прикреплены к смесительной камере. При влажной очистке заглушки смесительного цилиндра открываются, освобождая пространство для движения моечного устройства, которое поступательно перемещается в смесительную камеру. Вращающаяся головка системы снабжена тремя распылителями, которые орошают всю смесительную камеру водой под давлением в 3,5 бара. В зависимости от размера и конструкции смесителя amixon®, необходимы 3, 4 а иногда и 5 промывочных головок для увлажнения всей смесительной камеры и всех зон смесительного инструмента. Сушка оборудования осуществляется путем подачи теплого воздуха в систему WaterDragon®.

undefined
Процесс очистки с вращающимися моечными головками











undefined
WaterDragon®; слева - режим мойки, справа - режим сушки

undefined
Смотровой люк CleverCut® с уплотнением без мертвого пространства стабильно газо- и водонепроницаем.

Практически каждое предприятие по переработке сыпучих материалов имеет свою собственную философию работы. Таким образом, требования к перерабатывающему смесителю всегда индивидуальны. Для проведения технических тестов amixon® использует около 30 испытательных смесителей, расположенных в Падерборне, США, Японии, Китае, Таиланде и Индии. Инженеры-технологи обладают многолетними знаниями рынка на всех континентах. Как изготовитель по индивидуальному заказу, amixon® осуществляет требования заказчиков вплоть до мельчайших деталей. На производственной площадке amixon® в Падерборне команда из 142 сотрудников изготовляет оборудование по индивидуальному заказу, учитывая даже мельчайшие требования заказчика.