Centra prób, czyli techniczne ośrodki badawcze w skali półprzemysłowej, stanowią w Niemczech centralne ogniwo między próbami laboratoryjnymi a przemysłową produkcją seryjną proszków spożywczych i niespożywczych. Oferują one usługi mieszania na zlecenie oraz usługi testowe, dzięki którym receptury, procesy i produkty są opracowywane, sprawdzane i zabezpieczane pod kątem skalowania w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.

Zadania i korzyści centrów prób

Centra prób służą jako ogniwo łączące rozwój zorientowany na produkt z produkcją wielkoprzemysłową. Ich najważniejszymi zadaniami są sprawdzenie wykonalności, rozwój procesu, optymalizacja procesu i zabezpieczenie skalowania.

Umożliwiają one wyznaczenie i dostosowanie parametrów, takich jak czas mieszania, prędkość obrotowa, stopień napełnienia i wprowadzanie energii, dla przejścia ze skali laboratoryjnej do skali produkcyjnej. Jednocześnie przedsiębiorstwa mogą zlecać etapy produkcji na zewnątrz, bez konieczności inwestowania we własne instalacje, na przykład na potrzeby partii pilotowych, wprowadzeń na rynek, szczytów obciążenia lub procesów specjalnych.

Dostęp do centrum prób zmniejsza ryzyko inwestycyjne i rozruchowe, skraca czasy rozwoju i zapobiega blokowaniu własnych linii produkcyjnych przez serie prób.

Typowe usługi

Badania wykonalności i opracowywanie receptur

Sprawdza się, czy różne materiały sypkie dają się mieszać, na przykład proszki kohezyjne, swobodnie płynące lub higroskopijne. W tym celu ustala się parametry procesowe, takie jak czas mieszania, prędkość obrotowa, geometria narzędzia, stopień napełnienia i kolejność dodawania składników, oraz ocenia się jakość mieszania i skłonność do segregacji.

Próby skalowania w górę i w dół

Receptury laboratoryjne są sprawdzane w instalacjach półprzemysłowych i przenoszone na większą skalę. Wykorzystuje się do tego geometrycznie podobne mieszalniki oraz bezwymiarowe liczby charakterystyczne i teorie podobieństwa, aby dostosować prędkość obrotową, wprowadzanie energii i czas mieszania zgodnie ze skalą.

Procesy technologiczne dla materiałów sypkich

Typowe procesy obejmują mieszanie na sucho, mieszanie na mokro, granulowanie, powlekanie, aglomerację natryskową, procesy fluidalne, mieszanie próżniowe, suszenie kontaktowo-próżniowe, mieszanie w atmosferze inertnej oraz przesiewanie, klasyfikację, mielenie i kompaktowanie.

Dostępne technologie mieszania

Do realizacji zadań mieszania na zlecenie i prób w centrach prób dostępne są zwykle różne systemy mieszające. Należą do nich mieszalniki okresowe, takie jak lemieszowe, swobodnego spadku, bębnowe, stożkowe lub pionowe, jak również ciągłe systemy mieszające dla dużych wydajności.

Uzupełniająco stosuje się mieszalniki intensywne do rozbijania aglomeratów oraz łagodne metody mieszania dla wrażliwych produktów. Dzięki temu można dobrać odpowiedni typ mieszalnika do danej receptury i późniejszej skali produkcyjnej.

Towarzysząca analityka

Jakość procesów mieszania jest często zabezpieczana obszerną analityką. Należą do niej analiza wielkości cząstek, właściwości sypkie i płynięcia, analityka wilgotności i suszenia oraz badania jakości mieszania i jednorodności.

W obszarze spożywczym dochodzą dodatkowo badania mikrobiologiczne i sensoryczne. W obszarze niespożywczym na pierwszy plan wysuwają się raczej badania chemiczne, fizyczne lub związane z bezpieczeństwem technicznym.

Ramowe warunki higieniczne i związane z bezpieczeństwem technicznym

Dla proszków spożywczych obowiązują podwyższone wymagania higieniczne i regulacyjne. Należą do nich projektowanie zgodne z EHEDG, higieniczne powierzchnie, dobra zdolność do czyszczenia, materiały zgodne z FDA oraz HACCP, a często również wymagania IFS lub BRC.

Przy proszkach niespożywczych na pierwszy plan wysuwają się ochrona przed zużyciem, odporność chemiczna i ochrona przeciwwybuchowa. Zależnie od zastosowania dochodzą koncepcje ATEX, inertyzacja, uziemienie, odpylanie lub rozwiązania typu containment.

Podsumowanie

Centra prób w Niemczech umożliwiają przedsiębiorstwom z branż spożywczej i niespożywczej opracowywanie, testowanie i doprowadzanie do gotowości produkcyjnej nowych produktów proszkowych i procesów przy niskim ryzyku, wysokiej gęstości danych i w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.