Effektiv: Helix-Mischwerkzeuge, die in einem aufrecht stehenden Mischgefäß aus Konus und Zylinder rotieren.

Verfahrenstechnik Aromatherapie mit dem richtigen Dreh

16.03.2012

Die Rezepturen von Instant-Food sind vielfältig: mit zahlreichen Grund- und Zusatzstoffen wie flüssigen und pulverförmigen Aromen. Damit die Mischung am Ende stimmt, muss der eingesetzte Mischer äußerst flexibel arbeiten - mal besonders intensiv, mal besonders produktschonend oder auch entklumpend.

Süß, sauer, salzig, bitter und umami (herzhaft, fleischig) - was unsere Zunge wahrnehmen kann, ist begrenzt. Anders die Rezeptoren der Nasenschleimhaut, die mehr als vierhundert verschiedene Duftstoffe unterscheiden. Geruchs- und Geschmackssensoren nehmen gemeinsam über zehntausend verschiedene Aromen und Millionen von Duftstoffen wahr. Lebensmittelhersteller kreieren immer wieder neue Aromen - und werden so den Geschmacksvorlieben der Konsumenten in den verschiedensten Kulturkreisen und Erdteilen gerecht. Diese ändern sich zudem stetig. Bei der „Erfindung“ immer neuer süßer Instant-Güter, wie Getränkepulver, Milchmixgetränke, Joghurtdrinks, Tee, Energy-Drinks sowie Fruchtgummis und Bonbons, werden Flüssig- und Instantaromen in Pulverform eingesetzt. Die Herausforderungen an den Aromen-Aufbereiter sind zumeist ähnlich wie jene an den Lebensmittel-Endverarbeiter: Die Kunden sollen schnell bedient und die regionalen Geschmacksvorlieben punktgenau getroffen werden. Dabei müssen neben dem guten Geschmack auch Nachhaltigkeitsaspekte eines möglichst naturbelassenen, gesunden Lebensstils berücksichtigt werden. Nähr- und Genussmittel sollen weniger Salz, Zucker, Fett beinhalten und möglichst ohne Geschmacksverstärker zu einer ausgewogenen Ernährung beitragen. Die Marktprognose für Convenience-Lebensmittel - und zu diesen zählen dehydrierte Instant-Nährmittel - ist positiv, unter anderem aufgrund des wachsenden Mittelstands in den Schwellenländern. Anhand von Marktanforderungen wie Innovationstempo, Präsenz, Qualitätssicherung und Flexibilität haben verschiedenste Instant-Drink- und -Food-Produzenten ihre spezifischen Alleinstellungsmerkmale ausgeprägt. Bevor das Resultat der langen Instant-Food-Aufbereitungskette im Warenkorb des Konsumenten endet, muss die Ware gemischt, abgefüllt und versandt werden. Insbesondere der Mischvorgang ist qualitätsbestimmend, da hier maßgeblich die Eigenschaften beeinflusst werden: Homogenität, naturbelassene Anmutung, Rieselfähigkeit, Textur und Staubfreiheit sowie Lösungs- und Sinkverhalten während der Auflösung in Flüssigkeiten. Präzisionsmischer, mit denen Aromen und Nähr- und Genussmittel aufbereitet oder endverarbeitet werden, genießen den Ruf, besonders flexibel verwendbar zu sein. Eine ideale Mischwirkung beispielsweise wird durch dreidimensionale Totalverströmung erreicht. Bei Amixon-Mischern wird dazu das Haufwerk innerhalb des Mischgefäßes in Form einer Schubströmung durchmischt. Das Mischgefäß ist ein aufrecht stehender Konus mit oberseitigem Zylinder. In dessen Zentrum rotiert ein Helix-Mischwerkzeug, das auch Schraubenband genannt wird. Die Wendel weist in etwa eine Steigung von 20° auf. Die Schraubenbandbreite ist so bemessen, dass mit einer Mischwerkumdrehung bereits ein Fünftel vom gesamten Mischrauminhalt befördert wird. Das Schraubenband erfasst die Mischgüter in der Peripherie des Mischraums und fördert sie aufwärts. Oben angekommen fließt das Mischgut im Zentrum des Gefäßes abwärts. Der Mischeffekt erfolgt maßgeblich in den Grenzbereichen zwischen den zwei Makroströmungen. Vereinfacht ausgedrückt kann man den Vorgang wie folgt beschreiben: Die Aufwärtsschraubung der Mischgüter erfolgt zwangsweise durch das Schraubenband-Mischwerkzeug, die Abwärtsströmung erfolgt auf natürliche Weise durch die Schwerkrafteinwirkung. Im Grenzbereich dazwischen findet der Platzwechsel innerhalb des Partikelsystem statt.

Schonend oder intensiv...

Weitere Forderungen sind das schonende Homogenisieren und Intensivaufbereiten. Dies kann durch distributives Mischen erreicht werden. Aufgrund einer totraumfreien Verströmung werden damit nach etwa 70 bis 200 Mischwerkrotationen technisch ideale Mischgüten erzielt. Der Mischvorgang ist besonders energieeffizient. Die Umfangsgeschwindigkeit des Mischwerkzeugs (im Zylinderteil gemessen) ist meist zwischen 0,5 m/s und 2,5m/s regelbar. Bauartbedingt sind ideale Mischgüten bereits bei fünfprozentigem Füllgrad erzielbar, da der Verströmungseffekt unabhängig vom Füllgrad gleichermaßen stattfindet. Amixon definiert die Typbezeichnung der Mischer anhand des Nutzvolumens. Mischer des Typs AM 3000 können 400-Liter-Ansätze ebenso gut und schonend mischen wie 1000-Liter-Ansätze.Wünscht der Anwender ergänzende Aufbereitungsschritte wie Entklumpen, Dispergieren oder Agglomerieren, müssen zusätzlich scherende und verreibende Effekte bei erhöhtem Energieeintrag stattfinden. Im Amixon-Mischer geschieht das, indem die Mischwerkdrehfrequenz erhöht wird und zusätzlich Scher-Dispergierwerkzeuge betrieben werden. Insofern steht mit ein und demselben Mischer ein besonders schonender „Homogenisierer“ zum distributiven Mischen als auch ein „Intensiv-Dispergierer“ zum dispersiven Mischen zur Verfügung.

...eine Frage von Füllgrad und Frequenz

Für den Fall des dispersiven Mischens ist der Füllgrad zu erhöhen, sodass das Scher-Dispergierwerkzeug circa 30 bis 40 cm unterhalb des Füllstands vorgefunden wird. Je nach Baugröße beträgt dann der Mindestfüllgrad beim AM 3000 rund 400 Liter und beim AM 6000 etwa 600 Liter. Beschickt wird durch einen oder mehrere Stutzen oberhalb des Mischraums. Dabei kann das Mischwerk stillstehen - falls der Mischer zugleich als Dosierwaage fungiert - oder rotieren. Durch die gleichzeitige Rotation kann eine Charge nach der anderen schnell und ohne Unterbrechung vermischt werden. Nach dem Mischen öffnet eine totraumfreie Bodenarmatur und das Mischgut strömt durch einen Austragstutzen abwärts. Dieser Austragsvorgang ist entmischungsfrei; die Größe des Volumenstroms ist durch die Abmessung der Verschlussarmatur vorgegeben. Das besonders massiv gefertigte Mischwerkzeug ist in der Regel nur oben gelagert und nur von oben angetrieben. Die hygienische Wellenabdichtung garantiert einen staub- und kontaminationsfreien Betrieb - auch bei differierenden Systemdrücken innerhalb des Mischraums. So liegt beispielsweise ein Vakuum an, wenn das Mischgut per Saugpneumatik eingesogen wird. In besonderen Fällen wird der Mischraum vor der Beschickung evakuiert und mit Stickstoffgas geflutet. Erst dann erfolgt der Mischguteintrag. Mit einem sanften Stickstoffüberdruck während des Mischens und Austragens kann Luftsauerstoff vom Mischgut ferngehalten werden. In anderen Fällen wird der Mischraum per Druckpneumatik beschickt; auch dabei bleibt er gas- und staubdicht - dank besonderer Konstruktionselemente wie Wellenabdichtung, Bodenverschlussarmatur und Inspektionstür. Eine weitere Forderung der Anwender - die bequeme Zugänglichkeit und Einsicht in den Mischraum - gewährleisten großformatige Inspektionstüren. So kann die manuelle Trockenreinigung schnell und zuverlässig durchgeführt werden. Die Inspektionstür ist nach dem CleverCut-Verfahren gefertigt. Die in der Nut eingelegte O-Ringdichtung dichtet sehr nah am Produkt gas- und staubdicht. Diese Türdichtung ist sogar für die automatische Nassreinigung geeignet, da sie praktisch totraumfrei abdichtet. Sämtliche produktberührten Teile werden fugenfrei verschweißt und wahlweise verschliffen. Die Schliff- beziehungsweise Oberflächengüten der produktberührten Teile werden gemäß der jeweiligen Kundenspezifikation realisiert. Sogar eine spiegelblanke Politur kann geliefert werden. In besonderen Fällen werden die Oberflächen auch elektropoliert. Amixon dokumentiert die FDA-Konformität sämtlicher Polymerwerkstoffe und realisiert sowohl für den Trocken- als auch für den Nassbetrieb die aktuellen Vorgaben des EHEDG. Bedingt durch die konische Bauart werden die Schüttgüter bei langsam rotierendem Mischorgan entmischungsfrei ausgetragen - in aller Regel bis zum letzten Rest. Insofern kann der Anwender einen universell verwendbaren Präzisionsmischer sehr flexibel einsetzen. Auch die Nassreinigung kann automatisch erfolgen, indem Rotationswaschköpfe alle produktberührten Bauteile bestrahlen.Doch jeder Aufbereitungsbetrieb hat seine eigene Betriebsphilosophie. Insofern sind auch die Anforderungen an einen Aufbereitungsmischer stets individuell geprägt. Zur Verfahrenserprobung verfügt Amixon über mehr als 30 Testmischer in den Werkstechnika in Paderborn, Memphis und Osaka und Verfahrensingenieure mit langjährigen Marktkenntnissen. Der Einzel-Auftragsfertiger setzt Kundenwünsche detailgenau um, indem am Fertigungsstandort Paderborn ein Team von 110 Mitarbeitern ein besonders hohes Maß an Fertigungstiefe realisiert.

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