Prozesse, Rohstoffe und Endprodukte ändern sich immer schneller. So werden Produktpaletten erweitert oder neue pulverförmige Rohstoffe und Additive eingesetzt, die ganz anders verarbeitet werden müssen. Zum Beispiel entfallen durch neue kaltquellende Verdicker energieintensive und störanfällige Kochprozesse. Allerdings bringen die neuen Rohstoffe auch Herausforderungen mit sich: Sie verklumpen deutlich stärker und erfordern eine intensivere Dispergierung.
Oft kommt der Einsatz neuer pulverförmiger Rohstoffe auf Initiative der Einkaufsabteilung zustande, wenn kostengünstigere Varianten beschafft werden. Diese sind meist grobkörniger und schwerer zu verarbeiten, da sie intensiver dispergiert werden müssen. Gleichzeitig steigen die Kundenanforderungen an die Qualität kontinuierlich.
Viele Rohstoffe verfügen zudem über erweiterte Funktionen, wie beispielsweise emulgierende Stärken, kationisierende Stabilisatoren, modifizierte Proteine oder Füllstoffe mit aktiven Zusatzfunktionen. Ihre Verarbeitung ist komplex: Einfaches Einrühren reicht nicht aus. Häufig erfordern sie in den einzelnen Prozessphasen unterschiedliche Behandlungsschritte – zu Beginn intensive Scherkräfte, danach sind sie sehr empfindlich gegenüber Scherung.
Grobkristalline, lösliche Pulver müssen zunächst im Boden des Behälters stark aufgewirbelt werden, da sie sich sonst wegen Überkonzentration nicht auflösen. Nach der Lösung reichen minimale Mischbewegungen. Bei hochviskosen Medien verhält es sich anders: Wird zu intensiv gemischt, kann die eingeschlossene Luft nicht entweichen, weil sie durch die Mischbewegung immer wieder nach unten gezogen wird. Daher müssen viele Prozessparameter variabel und prozessphasenspezifisch einstellbar sein.
Flexibilität als wirtschaftlicher Erfolgsfaktor
Es ist weder wirtschaftlich noch praktikabel, Anlagen für jede neue Aufgabe umzubauen oder zusätzliche Maschinen zu installieren. Nachträgliche Ergänzungen verursachen Projektkosten und Produktionsausfall. Häufig sind neue Rohrleitungen, TÜV-Abnahmen oder Erweiterungen der Steuerung notwendig, was die Folgekosten deutlich erhöht. Deshalb sind vorausschauende Planung, einfache Umrüstbarkeit und Flexibilität entscheidende Investitionskriterien.
Das Unternehmen reagiert auf diese Anforderungen mit modularen, flexibel einsetzbaren Maschinen, Anlagen und Steuerungen. Die Conti-TDS-Maschinen sind speziell dafür entwickelt, Pulver staubfrei in Flüssigkeiten einzusaugen und zu dispergieren. Anders als bei konventionellen Verfahren erzeugen sie in der Dispergierzone ein starkes Vakuum, das das Pulver direkt hineinzieht.
Pulver enthalten in der Regel 75 bis 98 Volumenprozent Luft, die sich unter Vakuum stark ausdehnt. Je näher das Pulver der Dispergierzone kommt, desto größer ist das Vakuum und desto weiter entfernt sind die einzelnen Partikel voneinander. So können die Pulverpartikel unter maximaler Turbulenz vollständig benetzt und kolloidal aufgeschlossen werden, ohne Agglomerate zu bilden. Die Luft aus dem Pulver koaguliert unter der Zentrifugalkraft zu großen Blasen, die zusammen mit der Flüssigkeit zum Prozessbehälter transportiert werden und dort entweichen.
Modulare Technik für maximale Anpassungsfähigkeit
Die Optimierung der Dispergierbedingungen erfolgt über die Auswahl der Pulvereinlassgeometrie, Werkzeuge und die Steuerung der Prozessparameter. Mehr als 60 Werkzeugvarianten stehen für verschiedene Anforderungen zur Verfügung, auch Kombinationen verschiedener Dispergierbedingungen sind möglich. Die Dispergierkammer ist modular aufgebaut, Werkzeuge und Einlässe sind kompatibel und einfach austauschbar – so lässt sich die Maschine schnell an neue Aufgaben anpassen.
Die Pulvereintragsgeschwindigkeit wird an die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit angepasst. So lässt sich beispielsweise der Viskositätsanstieg bei Verdickungsmitteln, der Temperaturanstieg bei exothermen Reaktionen und generell der Konzentrationsanstieg während einer Prozesspassage steuern.
Die Scherbeanspruchung wird über die Drehzahl geregelt, sowohl beim Eintrag des Pulvers als auch beim möglichen Nachdispergieren. In vielen Fällen genügt die kontrollierte Dispergierung während des Pulvereintrags, die nur wenige Millisekunden dauert. Agglomerate werden sofort aufgelöst, die Primärpartikel vollständig benetzt, und eingeschlossene Luft wird abgeschieden. Dieses Verfahren zeichnet sich durch besonders intensive, schnelle Dispergierung und maximale Ausnutzung der pulverförmigen Inhaltsstoffe aus. Es wird in der Lebensmittelherstellung, bei Pharmazeutika, Kosmetika, Farben, Lacken und chemischen Produkten eingesetzt.
Das Hauptanwendungsgebiet der Maschine ist das staubfreie Einsaugen und Dispergieren von Pulvern. Darüber hinaus kann die Maschine auch schwer mischbare Flüssigkeiten (unterschiedliche Polaritäten, Oberflächenspannungen, Viskositäten, Dichten) sowie Gase in Flüssigkeiten einbringen, was das Anwendungsspektrum deutlich erweitert.
Weltweite Standardisierung bei maximaler Flexibilität
Für Prozesse ohne Pulver- oder Flüssigkeitseintrag, die ausschließlich dispergieren sollen, gibt es Werkzeuge, mit denen sich die Maschine mit wenigen Handgriffen in eine High-Shear-Dispergiermaschine mit Schergradienten über 100.000 s⁻¹ umbauen lässt. Der Umbau ist einfach und erfordert nur das Lösen von zwei Schrauben und den Austausch zweier Bauteile.
Für global agierende Hersteller von Konsumgütern – sowohl im Food- als auch Non-Food-Bereich – bietet das Unternehmen ein spezielles Konzept: Basismaschinen, die an allen Stromnetzen und lokalen Standards betrieben werden können und auf eine breite Produktpalette ausgelegt sind. Die Maschinen sind weltweit austauschbar, Ersatzteile identisch.
Werkzeug-Kits mit nur drei bis vier Teilen ermöglichen eine schnelle und einfache Umrüstung, sodass weltweit identische Produkte in gleicher Qualität gefertigt werden können. Dieses modulare Konzept hat sich in der Praxis hervorragend bewährt.
In einem Beispielwerk zur Herstellung von Holzlacken mit über 400 Rezepturen und variablen Chargengrößen wurden bisher 20 Dissolver eingesetzt. Die gesamte Produktion lässt sich heute mit zwei Doppeltankanlagen abdecken. Diese Anlagen sind mit jeweils zwei unterschiedlich großen Prozessbehältern ausgestattet und können flexibel mit einem der beiden Behälter arbeiten. Dosierung, Pulverzuführung und Steuerung sind nur einmal notwendig.
Die Chargengrößen reichen von 100 bis 3.000 l, die Reinigung erfolgt vollautomatisch. So decken die Anlagen die gesamte Bandbreite der Rezepturen und Volumina ab – effizient, transparent und flexibel. Die bisherigen 20 Dissolver werden nicht mehr benötigt.
