Wie Ketchup den Weg zu kürzeren Prozessen weist

Ein wesentlicher Nachteil konventioneller Technologien in der Verfahrenstechnik ist, dass die eingesetzte Leistung auf ein zu großes Volumen verteilt wird. Es findet keine intensive Wirkungskonzentration der eingesetzten Maschinenleistung auf ein kontrolliertes Volumen statt. Die eingesetzte Leistung verteilt sich oft sogar auf den gesamten Behälterinhalt. Dies macht Fertigungsprozesse langsam und ineffizient. Ein konventionelles Rührwerk kann zwar bei minimalem Leistungsbedarf aufgrund einer nahezu turbulenzfreien laminaren Strömung im Behälter mit geringer elektrischer Leistung und einem kleinen Motor die komplette Behälterflüssigkeit bewegen. Bewegen ist aber nicht Mischen. Dementsprechend dauern turbulenzfreie Rührprozesse ewig.

Der entscheidende Ansatzpunkt, um die Effizienz von Fertigungsprozessen zu steigern sowie den Energiebedarf und die Prozesszeiten massiv zu senken ist eine drastische Erhöhung der Intensität aller entscheidenden Misch-, Dispergier- und Pulverbenetzungsprozesse – und dies nicht nur um den Faktor zwei oder zehn, sondern um mehrere Größenordnungen. Ystral setzt dieses Prinzip der Prozessintensivierung beispielsweise mit dem Inline-Dispergierer Conti-TDS zur Benetzung und Dispergierung von Pulvern außerhalb des Behälters sowie dem Leitstrahlmischer zur Chargenhomogenisierung innerhalb des Behälters um. Bei beiden Maschinen ist die Wirkung auf das kleinstmögliche Volumen konzentriert.

30.000-fach höhere volumenspezifische Leistung

Die Inline-Pulverbenetzungs- und -Dispergiermaschine Conti-TDS von Ystral konzentriert die gesamte Leistung beim Eintragen von Pulvern in Flüssigkeiten in einer Dispergierzone mit einem effektiven Volumen von nur etwa einem viertel Liter, während sie die Flüssigkeit gleichzeitig im Kreislauf mit dem Prozessbehälter fördert, in welchem ein Leitstrahlmischer für eine homogene und schnelle Durchmischung installiert ist. Verglichen mit einem im Behälter betriebenen Dissolver erzeugt die Conti-TDS eine etwa 30.000-fach höhere volumenspezifische Leistung. Diese konzentrierte Leistung ist entscheidend für den Dispergiererfolg und damit die Frage, ob Agglomerate aufgebrochen werden oder nicht. Über ein Rotor-Stator-System baut der Inline-Dispergierer zugleich tausendfach höhere Scherkräfte auf.

Effektive Homogenisation im Prozessbehälter mit dem Leitstrahlmischer

Der Leitstrahlmischer von Ystral konzentriert die intensive turbulente Vermischung unmittelbar im Mischkopf, während der restliche Behälterinhalt laminar umgewälzt wird. Aufgrund der in dieser Mikromischzone erzeugten Turbulenz benötigt ein solcher Mischer eine höhere Leistung als ein einfacher konventioneller Rührer, der keine Turbulenz erzeugt. Weil die Mischzeiten bei einem Leitstrahlmischer jedoch je nach Produkt um bis zu 90 Prozent reduziert werden, beträgt der Energiebedarf trotz zwei- bis dreifach höherer Leistung weniger als ein Drittel.

Praxisbeispiel: Ketchup

Im Werk eines Ketchup-Herstellers müssen pro Tag 200 t Zucker in kaltem Essigwasser gelöst werden. Dies dauerte bisher 6 bis 7 Stunden pro Silolastzug Zucker. Der Hersteller suchte nach einer Möglichkeit, diesen Prozess zu beschleunigen. Zunächst wurde erwogen, die Temperatur zu erhöhen. Das wäre zwar möglich gewesen, hätte jedoch eine enorme Energieverschwendung bedeutet. Auch Inline-Löseanlagen wurden angefragt. Die Kosten waren viel zu hoch.

Mit Mischtechnologie von Ystral gelang es, diesen Prozess bei reduzierten Kosten drastisch zu beschleunigen – denn der Hauptgrund für die lange Lösezeit war die konventionelle Rührtechnik im Großlöser. Im Versuch konnte Ystral demonstrieren, dass sich Zucker durch den Einsatz eines Leitstrahlmischers von Ystral und durch die Wahl der korrekten volumenspezifischen Leistung bei den vorgegebenen Temperaturen und Konzentrationen in genau 900 Sekunden lösen lässt – egal, ob im Becherglas, im 1.000-l-Behälter oder im 50-m³-Großlöser, immer in genau 900 Sekunden. Der Einsatz der Leitstrahl-Mischtechnologie im Großlöser wurde ein enormer Erfolg.

Produktionskosten um zwei Drittel reduzieren

Beim Umstieg von konventionellen auf moderne Technologien in der Verfahrenstechnik ist eine drastische Reduzierung der Produktionskosten möglich – und das nicht nur aufgrund der geringeren Energiekosten. Berücksichtigt man darüber hinaus noch weitere Kostenblöcke wie Rohstoffkosten und Arbeitskosten sowie Kosten für Additive, die beim Einsatz moderner Mischtechnologie entweder reduziert (zum Beispiel Entlüfter und Entschäumer) oder komplett weggelassen werden können (zum Beispiel Netzmittel), fallen die Kostenvorteile einer modernen Prozessanlage noch deutlich höher aus.