Produkte, mit denen Menschen weltweit täglich in Berührung kommen, bestehen aus Pulvern.

Dieser Artikel behandelt:

  • Die Bedeutung des Mischens von Pulvern, Körnern und Granulaten
  • Die wichtigsten Mischmechanismen
  • Die verschiedenen Mischmethoden

Die unterschiedlichen Arten von Pulvermischern sowie ihre spezifischen Vor- und Nachteile sind im Artikel Arten von Mischern für Pulver zu finden.

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Vorteile des Mischens von Pulvern, Körnern und Granulaten

Ein Pulver ist ein Feststoff, der aus sehr kleinen Körnern besteht. Pulver können kristalline reine chemische Substanzen sein, aber auch Mischungen verschiedener reiner Substanzen. Ebenso gibt es Pulver aus Mischungen, bei denen jedes Korn ein Gemisch ist. In vielen Industrien werden Pulver verwendet. Denken Sie dabei an die Pharmazie, wo ein wesentlicher Teil der Medikamente aus Pulver besteht oder aus ihnen hergestellt wird. Auch in der Chemie werden zahlreiche Pulver produziert und verwendet.

Zudem werden in Tierfuttermitteln, sowohl für Haustiere als auch für die Landwirtschaft, viele Pulver und Körner eingesetzt. Dabei geht es nicht nur um Zusätze wie Vitamine und Mineralien, sondern auch um Produkte wie Getreide und Soja, die die Basis für Tierfutter bilden.

Produkte, mit denen Menschen weltweit täglich in Berührung kommen, bestehen aus Pulvern. Denken Sie an Kaffee, Tee, Zucker und Gewürzmischungen. Zudem gibt es viele Produkte, für die Pulver als Basis verwendet werden, wie Mehl für Brot, Zwieback und Kekse. Aber auch Kakao und Zucker in Schokoladentafeln, Hagelzucker oder Süßigkeiten. Viele Pulver werden als Hilfsstoffe in anderen Produkten verwendet, wie Mais- oder Kartoffelstärke in Suppen und Saucen. Duft-, Farb- und Aromastoffe, Konservierungsmittel und zugesetzte Vitamine sind ebenfalls Beispiele für Pulver, die in zahlreichen Produkten verwendet werden.

Abgesehen davon, dass Pulver direkt für die Zubereitung von Lebensmitteln verwendet werden, bieten sie auch die technologische Lösung, sie relativ einfach zu lagern, zu transportieren und weiter zu verarbeiten. Aus diesem Grund werden Pulver in zahlreichen Industrien eingesetzt.

Recycling
Hundefutter
Babymilchpulver

Die drei wichtigsten Mischmechanismen

Die Funktionsweise der in der Industrie eingesetzten Mischer basiert nahezu immer auf einem oder mehreren der folgenden Mechanismen:

  • Konvektion
  • Diffusion
  • Schub

Das Mischen durch Konvektion bedeutet, dass dynamische Bereiche mit Pulverpartikeln durch den Mischer bewegt werden. Diese Bereiche sind dynamisch, da sie sich ständig verändern. Sie werden beispielsweise durch Mischgase oder durch Zentrifugalkräfte in einer Trommel angetrieben. Aufgrund der Konvektion kann der Grad der Segregation schnell reduziert werden. Große dynamische Bereiche von Pulverpartikeln werden in kleinere Bereiche umgewandelt, wodurch eine immer größere Fläche für den Kraftaustausch entsteht, was das Mischen der verschiedenen Zutaten beschleunigt. Fluidisation, wie sie in den Dinnissen Pegasus Dual-Paddle-Mischern auftritt, ist eine Form des konvektiven Mischens. Im Fluidbett können sich die Partikel frei bewegen, wodurch ein viel schnellerer Mischvorgang entsteht.

Ähnlich wie beim Mischen von Flüssigkeiten kann beim Mischen eines Pulvermengsels auch Diffusion auftreten. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Konvektion ist Diffusion ein relativ langsames Mechanismus, das dafür sorgt, dass Pulverpartikel einzeln im Gemisch verteilt werden. Diffusion tritt beispielsweise auf, wenn ein Rührer entlang eines Partikels kratzt. Dadurch werden einige Pulverpartikel an der Kontaktfläche in Bewegung gesetzt, die dann unter dem Einfluss der Schwerkraft einen anderen Platz im Gemisch einnehmen.

Das dritte Mischmechanismus ist Schub. Wenn zwei dynamische Bereiche mit Pulver in einem Pulvermengsel mit unterschiedlicher Geschwindigkeit aneinander vorbeibewegen, kann an der Kontaktfläche dieser Bereiche Schub auftreten. Zunächst können einzelne Pulverpartikel unabhängig voneinander vom einen Bereich in den anderen übergehen. Darüber hinaus verursacht der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den verschiedenen dynamischen Bereichen eine Oberflächenspannung an den Kontaktflächen. Aufgrund dieser Oberflächenspannung können sich die dynamischen Bereiche des Pulvers in Stücke zerfallen.

In der Praxis treten diese drei Mischmechanismen während des Mischvorgangs häufig gleichzeitig auf. Es kann auch während des Mischens eine Verschiebung von einem Mischmechanismus zum anderen stattfinden. So kann es beispielsweise zu Beginn des Mischvorgangs zu einer dominierenden Konvektion kommen, die während des Mischens zunehmend durch Diffusion ersetzt wird. In der Praxis ist es oft schwierig, eindeutig zu unterscheiden, welches Mischmechanismus vorherrscht.

Mengen - diffusie
Illustratie over diffusie mengen
Mengen - convectie
Illustratie van convectie menging

Das Prinzip hinter dem Tap-Density-Tester ist das Hausner-Verhältnis. Dabei wird davon ausgegangen, dass stark kohäsive Pulver auch starke gegenseitige Anziehungskräfte besitzen. Diese helfen, die Schwerkraft zu überwinden, sodass die Partikel sich selbst in leeren Räumen stützen können

Ontdek de verschillende mengmethoden

Das Mischen erfolgt immer mit einer Kombination der folgenden Komponenten:

  • Eine statische oder dynamische Mischkammer
  • Statische oder dynamische Wellen oder Rührwerke
  • Schotten

Es gibt eine große Vielfalt an Mischern auf dem Markt, die jeweils ihre eigenen spezifischen Merkmale sowie Vor- und Nachteile haben. Die Qualität all dieser Mischer kann in verschiedene Qualitätsaspekte unterteilt werden. Der wichtigste Qualitätsaspekt ist die Funktionalität des Mischers. Ist der Mischer in der Lage, das Produkt ausreichend homogen zu mischen? Was als „ausreichend homogen“ gilt, hängt vom Produkt ab. Die Anforderungen an die Verteilung von Probiotika in Babymilchpulver oder Wirkstoffen in Medikamenten werden anders sein als an die Verteilung der verschiedenen Komponenten in Müsli.

Ein weiterer wichtiger Qualitätsaspekt sind die verwendeten Materialien zur Herstellung des Mischers. An einen Mischer, der mit abrasiven oder korrosiven Stoffen wie Zement, Salzen und Säuren arbeitet, werden andere Anforderungen gestellt als an Mischer, die Lebensmittel wie Kaffee, Kakao oder Mehl verarbeiten. Aber auch innerhalb dieser Gruppen gibt es spezifische Anforderungen, die bestimmte Materialien erfordern. Zu den verwendeten Materialien zur Herstellung von Mischern gehören unter anderem Stahl, RVS304, RVS316, Hardox, Hastelloy und Manganstahl.

Zusätzlich bestimmt das zu mischende Pulver die Dichtungen. Wenn Produkte wie Silica im Gemisch verwendet werden, sind andere Dichtungen erforderlich, als wenn Kunststoffgranulate gemischt werden müssen.

Die Qualität des Mischers wird auch durch die getroffenen Entscheidungen hinsichtlich Design, Dimensionierung, Konstruktion, Oberflächenbehandlung und funktionale Details wie die verwendeten Komponenten für Motoren, Zylinder und Ventile sowie elektrische Komponenten bestimmt.

Juul Jenneskens

Name: Juul Jenneskens
Berater

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Wurde das Design aus der Perspektive der Betriebskosten (OPEX) oder der Kapitalausgaben (CAPEX) entwickelt? Das bedeutet, wurde der Mischer so günstig wie möglich gebaut, um die anfängliche Investition so niedrig wie möglich zu halten, wobei der Fokus auf CAPEX liegt? Oder liegt der Schwerpunkt auf OPEX? Ist der Mischer zuverlässig und kann er über einen langen Zeitraum ohne ungeplante Ausfallzeiten betrieben werden? Verhindert das Design eine Kontamination des Produkts mit Schmierölen oder -fetten? Zudem spielt die Fertigungsqualität eine Rolle: Ist die Schweißqualität gut? Wurden die Schweißnähte geschliffen? Entspricht der Ra-Wert den festgelegten Anforderungen? Wurde eine gute Konservierung wie Viwateq® angewendet, damit sich Pulver weniger an den Wänden ablagern, eine Kontamination verhindert wird und die Reinigungszeit verkürzt wird? Wie oft muss Wartung durchgeführt werden? Welche Art von Wartung muss vorgenommen werden? Wie steht es um den Energieverbrauch des Mischers? Kurz gesagt, es gibt viele Aspekte, die bei der Wahl eines Mischers berücksichtigt werden müssen.