Hygieeninen suunnittelu: esimerkkinä vauvanruoan sekoittamiseen käytettävä sekoitin

Teollisesti maitojauhejohdannaisista valmistetulle vauvanruoalle on suuret myyntimarkkinat. Esimerkiksi Aasiassa on Euroopassa valmistetuille laatutuotteille erityisen suuri kysyntä.

Vauvanruokavalmistajilla on suuri vastuu. Vauvanruoan on oltava terveellistä ja sataprosenttisen puhdasta. Nämä korkeat laatuvaatimukset täyttyvät vain, kun raaka-ainekomponentit valmistetaan prosessiturvallisissa järjestelmissä. Sekoittaminen prosessivaiheena on laadun kannalta merkittävä, sillä ennen tavaran pakkaamista on sekoitettava kaikkein pienimmät komponentit, kuten pro- ja prebiootit sekä kivennäis- ja hivenaineet, kuten sinkki, kupari, seleeni tai kromi. Sekoittamisivaiheelle luo lisävaatimuksia se, että vaihe pitää toteuttaa mahdollisimman pienellä energiansyötöllä, jotta raaka-aineiden hiukkasrakenne säilyy. Vauvanruoan on nimittäin oltava pölytöntä, nopeasti dispergoituvaa, varmasti kostuvaa, nopeasti liukenevaa ja homogeenista. Näin vauvanruoan laadun määrittävät sen ”valmisruokamaiset” ominaisuudet ja ravitsemusfysiologinen koostumus.

Sekoitusteknologia osana elintarviketeollisuuden laitteistoa

Moderni täyttö- ja pakkauskone voi työstää virtaamia, jotka ovat 20 m³/h, mikä tarkoittaa noin 10 t/h. Tämä vaatii vastaavia logistiikkakonsepteja mukana olevien yksittäisten komponenttien toimittamiseksi ja niiden annostelemiseksi sekä sopivaa sekoitusteknologiaa. Toisaalta käytetään tarkkuussekoittimia, joiden erävolyymi on 10 m³ tai enemmän, jotta voidaan syöttää samanaikaisesti useampia syöttölinjoja, toisaalta pienempiä sekoittimia, joiden erävolyymi on noin 1–2 m³, kun ne on kohdistettu yhdelle täyttölinjalle ja toimivat end-of-the-line-konseptin mukaisesti.

Näin sekoistuslaitteistolle asetetut vaatimukset ovat yhdenmukaisia: ihanteellinen sekoitelaatu lyhyillä viiveajoilla, erityisen hellävarainen aineksen käsittely hiukkasrakenteen säilymistä silmällä pitäen, paras mahdollinen pölyttömyys, hyvä uppoavuus ja nopea liukenevuus sekä nopea ja jäämätön tyhjeneminen. Täydellinen hygienia ja tarkastusystävällinen rakenne, jotta perusteellisten kuivapuhdistustoimenpiteiden suorittaminen ergonomisesti on mahdollista, ovat yhtä tärkeitä kuin automaattinen puhdistus – aina kun se on mahdollista.

Kaksiakselinen pystysekoitin HM

Seuraavaksi kuvailtava kaksiakselinen pystysekoitin HM ratkaisee nämä tarpeet, sillä se tarjoaa erityisen hellävaraisen työtavan ja erinomaiset sekoituslaadut ruoantuotannossa.

undefined

amixon®in kaksiakselinen sekoitin ja virtausperiaate

Sekoitusastia käsittää kaksi sisäkkäin työnnettyä sylinteriä. Niiden keskiössä pyörii kaksi kierteistä sekoitinosaa samansuuntaisesti. Kierteet on valmistettu SinConvex®-rakennustavalla ja niiden nousu on noin 30 astetta. Spiraalisekoittimen leveys on mitattu siten, että yksi sekoitinosan kierros siirtää miltei neljänneksen koko sekoitusrummun sisällöstä. Kierteiset sekoitinterät tarttuvat sekoitusrummun reunoilla olevaan sekoitettaviin aineisiin ja kuljettavat niitä ylöspäin. Saavuttuaan ylös virtaavat sekoitettavat aineet jälleen alaspäin kummankin astian keskiosassa. Sekoitusvaikutus tapahtuu kolmiulotteisesti kahden makrovirtauksen raja-alueiden välissä. Yksinkertaistetusti menettelyä voidaan kuvailla seuraavasti: sekoitettavien aineiden ylöspäin syöttö tapahtuu väistämättä kierteisellä sekoitusosalla, virtaus alaspäin tapahtuu luonnollisesti painovoiman vaikutuksesta. Hiukkasjärjestelmän sisäinen siirtyminen tapahtuu välialueella.

Koska virtauksessa ei ilmene kuolleita alueita, saadaan noin 20–90 sekoittimen kierroksen jälkeen teknisesti ihanteellisia sekoitelaatuja, joita ei voi käytännössä enää parantaa. Sekoitustoimenpide on erityisen hellävarainen ja energiaa säästävä. Sekoitinosan kehänopeus on yleensä säädettävissä 0,5–3 m/s välille.

Rakennustavasta riippuen ihanteelliset sekoitelaadut saavutetaan jo n. 10–15 prosentin täyttöasteella, sillä virtausvaikutus on tasainen täyttöasteesta riippumatta. HM 10 000 -tyypin sekoitin pystyy siten sekoittamaan jo 1 000–1 300 litan seoksia yhtä hyvin kuin 10 000 litran seoksia.

Bild eines Mischer HM 10.000
Kaksiakselinen sekoitin, jonka käyttökelpoinen tilavuus on 10 m³ ja jossa on neljä samanaikaisesti ilman kuolleita alueita toimivaa poistoelintä. Sekoittimessa on 8 CleverCut®-tarkastusovea.

Syöttö sekoittimeen erilliskomponenteilla tehdään yhdellä tai useammalla täytöllä sekoitusrummun päältä, peräkkäin tai samanaikaisesti. Tällöin sekoitin voi olla pysähtyneenä silloin, kun sekoitin toimii voima-anturien varassa annosteluvaakana – tai se voi pyöriä silloin, kun tarkoituksena on sekoittaa erä toisensa jälkeen nopeasti ja keskeytyksettä. Sekoitusprosessin (n. 1–4 minuuttia) jälkeen aukeaa pohjaventtiili, jossa ei ilmene kuolleita alueita, ja sekoitettu materiaali virtaa sekoittimen poistosuuttimen kautta alas. Tämä poistotoimenpide ei pura seosta, ja virtaaman voimakkuus on määritelty sulkuventtiilin mitoituksella.

Suurivolyymisen tuotannon yhteydessä on mainittava kaksi tärkeää etua käyttäjälle: 1. Eräkohtaisesti on analysoitava ja palautettava vain yksi näyte. 2. Sekoitin pystyy täyttämään useampia täyttölaitteistoja. Täyttö ja tuotanto tapahtuvat toisistaan irrallisesti, joten sekoitin voidaan puhdistaa samalla, kun täyttölaitteistot ovat vielä käynnissä.

Sekoitusrumpu valmistetaan pyynnöstä tyhjiö- ja painekestäväksi. Näin saadaan esimerkiksi aikaan tyhjiö, kun sekoitettava aine on imetty paineilmaimulla sisään. Erityistapauksissa sekoitusrummusta tyhjennetään ilman happi ennen täyttöä saamalla aikaan 50 mbaarin tyhjiön. Sekoitusrumpuun täytetään sitten typpeä ja sekoitettavaa ainetta syötetään vasta sen jälkeen. Sekoittamisen ja tyhjennyksen jälkeen sekoitusrummussa pidetään yllä hellävaraista typen 50–100 mbaarin ylipainetta, jotta ilman happi pidetään loitolla sekoitettavasta aineesta. Muissa tapauksissa sekoitusrummun täyttö tapahtuu paineilmakuljetuksella. Myös ylipainekäytön aikana sekoitusrumpu pysyy kaasu- ja pölytiiviinä. Näin ollen rakennuselementit, kuten akselitiivisteet, pohjan sulkuventtiili ja tarkastusovi, ovat erityisen tärkeitä.

Tarkastus ja puhdistus

Soluvaa ainesta työstävän monitoimilaitteen absoluuttinen allergeenivapaus voidaan varmistaa vain perusteellisella kostea- tai märkäpuhdistuksella. amixon® mahdollistaa märkäpuhdistuksen ja kuivauksen automaattisesti WaterDragon®-järjestelmällä. Tällaisia laitteita löytyy sekoitusrummusta useita kappaleita kiinteästi ja pysyvästi asennettuina. Märkäpuhdistuksen yhteydessä sekoitusrummun sulkutulppa aukeaa ja antaa tilaa pyörivän pesuputken liikkeelle. Se etenee translatorisesti sekoitusrummun sisään. Vedenpaineen ollessa n. 3.5 baaria pesupää alkaa pyöriä, ja kolme suutinta suihkuttavat koko sekoitusrummun. amixon®-sekoittimen koosta ja toteutuksesta riippuen tarvitaan kolme tai neljä ja nykyisin myös viisi pesupäätä koko sekoitusrummun ja kaikkien sekoitusosan alueiden kastelemiseksi. Lopuksi tehdään kuivaus, joka tapahtuu syöttämällä lämmintä ilmaa WaterDragon®-järjestelmään.

undefined
Pesutoimenpide pyörivillä pesupäillä











undefined
WaterDragon®: pesutoiminto vasemmalla, kuivaustoiminto oikealla

undefined
CleverCut®-tarkastusovi ilman kuolleita alueita on jatkuvasti kaasu- ja vesitiivis

Käsin tehtävässä kuivapuhdistuksessa suuret tarkastusovet mahdollistavat puhdistushenkilökunnalle kätevän pääsyn laitteeseen. Ovet on valmistettu CleverCut®-menetelmällä. Uraan sijoitettu O-rengastiiviste on kaasu- sekä pölytiivis, ja se tiivistää erittäin lähelle tuotetta käytännössä ilman kuolleita alueita.

Miltei jokaisessa soluvia aineksia työstävässä yrityksessä on oma toimintaperiaatteensa. Täten myös valmistussekoittimille asetetut vaatimukset ovat luonteeltaan aina yksilöllisiä. Menetelmien testaamiseksi laiterakentajalla on yli 30 testisekoittajaa seitsemässä teknisessä laitoksessa maailmanlaajuisesti. Käyttöinsinööreillä on monivuotinen eri maanosien markkinatuntemus. Paderbornissa toiminta keskittyy yksittäiselle valmistuspaikalle, jossa 130 työntekijän tiimi huolehtii erityisen suuresta valmistussyvyydestä. Sen vuoksi amixon® pystyy toteuttamaan asiakkaan erikoistilaukset yksityiskohtaisen tarkasti.