Innovationen auf dem Gebiet der Rührtechnik

Was gibt es Neues bei Herbst?

An dieser Stelle wird über Interessantes aus dem Hause Herbst berichtet. Hierbei kann es sich z.B. um Informationen über unsere Produkte und aktuelle Projekte handeln.

Temperaturmesssystem mit Infrarotübertragung der Messwerte

Eine häufige Aufgabenstellung in Mischprozessen ist die Messung der Produkttemperatur, deren möglichst genaue Messung oft wichtig für die Prozessführung ist. Dabei spielt die Positionierung des Temperatursensors im Rührbehälter eine wesentliche Rolle. In der Regel sind die Temperaturfühler stationär angebracht; sie werden dann z. B. durch den Behälterboden, die Behälterwandung oder durch den Behälterdeckel in Kontakt mit dem Rührgut gebracht. Insbesondere bei mittel- bis hochviskosen Produkten ist dies nicht unproblematisch, da aufgrund der unterschiedlichen Temperatur über die Höhe des Rührbehälters keine repräsentativen Messwerte ermittelt werden. Auch das Strömungsfeld des Rührers hat einen nicht unerheblichen Einfluss auf die örtlich vorliegende Temperatur. Ebenso ist eine Temperaturdifferenz zwischen Behälterwand und Behältermitte zu registrieren. Eine Verbesserung erzielt man, wenn mehrere Temperaturfühler eingesetzt werden.
Eine optimale Temperaturmessung wird erreicht, wenn sich der Messsensor während des Mischprozesses durch das Rührgut bewegt. Dies ist bei Planetenrührwerken der Fall. Der Messsensor und ein Sender sind am Rührwerkzeug oder Wandabstreifer integriert. Die Bewegung des Sensors durch das Rührgut hat einen optimalen Wärmeaustausch zur Folge, und es wird eine repräsentative Produkttemperatur gemessen.
Der Sender sitzt über der Produktoberfläche, und mehrere Infrarotsendedioden übertragen die Messwerte berührungslos an einen Empfänger. Der Sender arbeitet mit einer Batterie, deren Lebensdauer etwa 3 Jahre beträgt. Der übliche Messbereich liegt bei ca. - 55 bis + 125 Grad Celsius. Standardmäßig beträgt die Auflösung 0,125 Grad Celsius.
In der Praxis hat sich das Messsystem bereits bestens bewährt. Selbst Produktablagerungen auf der Sendeeinheit, z. B. Creme, beeinträchtigen nicht die Übertragung der Temperaturmesswerte.
Dieses Temperaturmesssystem kann auch bei bestehenden Mischanlagen nachgerüstet werden. Die zugehörige Regelungs- und Steuerungstechnik kann mitgeliefert werden; sie wird dann individuell an den speziellen Mischprozess angepasst.

Entwicklung eines neuen Hochviskosmischers

Im Oktober 2004 hat uns das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit Finanzmittel für ein Forschungsprojekt genehmigt. Die Laufzeit des Projekts beträgt zwei Jahre und es wird in Kooperation mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik in Quakenbrück durchgeführt.
Projektziel ist die Entwicklung eines Mischers, der im Hochviskosbereich die Verarbeitung schwieriger, scherempfindlicher Rezepturen ermöglicht.
Die Umsetzung soll mit einem Doppelplanetenrührwerk erfolgen, bei dem beide Rührwerkzeuge in der Drehzahl und der Umlaufgeschwindigkeit voneinander unabhängig sind. Die erforderliche Antriebstechnik ist in Verbindung mit einer neuartigen Dichtungseinheit zu entwickeln, die den besonderen Anforderungen in sensiblen Produktionsbereichen (z.B. Pharmazie, Nahrungsmittelindustrie) gerecht wird.
Mit elektrisch beheizbaren Rührwerkzeugen soll außerdem das Wärmeübergangsverhalten optimiert werden.
Das Projekt soll mit der Fertigstellung und Erprobung eines Prototypen abgeschlossen werden, der ein optimiertes Verarbeitungsverhalten, insbesondere für stückige, schersensible Produkte der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, aufweist.

Homogenisator mit integrierter Spaltverstellung

Bereits im Oktober 2001 erhielten wir vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie den Zuwendungsbescheid für ein zweijähriges Forschungsprojekt, das sich mit der Entwicklung einer neuen Misch- und Dispergiereinheit mit produktspezifisch geregeltem Energie- und Schereintrag beschäftigte.
Auch dieses Projekt wurde in Kooperation mit dem Deutschen Institut für Lebensmitteltechnik in Quakenbrück durchgeführt.
Die Projektarbeiten zur Charakterisierung der Einflussparameter Drehzahl, Drehrichtung, Geometrie der Scherzone (Rotor und Stator) auf das Emulgierergebnis und den resultierenden Durchsatz, führten zur Entwicklung einer verstellbaren Dispergiereinheit.
Bei den experimentellen Untersuchungen bewährte sich besonders eine Rotor-Geometrie mit nur drei Förderelementen. Die eingesetzten Dreieckselemente ermöglichten bei optimierter Emulgierwirkung eine hohe Förderleistung. Als Stator kam in der Dispergiereinheit ein Spaltsystem mit zwei konzentrischen Ringen zum Einsatz. Während eine Modifizierung des Scherspalts keine wesentliche Beeinflussung des Emulgierergebnisses erkennen ließ, ohne dass eine deutliche Reduzierung des Durchsatzes resultierte, konnten über einen veränderlichen Stator bei hohem Durchsatz unterschiedliche Tropfengrößen eingestellt werden.
Die Wirkungsweise der neuen Dispergiereinheit in Verbindung mit der integrierten
Steuerungstechnik wurden anhand von Original-Rezepturen überprüft. Bei der Herstellung von Mayonnaise sowie einer kosmetischen Creme zeigte sich, dass mit Hilfe der verstellbaren Dispergiereinheit eine optimierte Produktqualität resultierte.
Durch die Verstellmöglichkeit kann auch gezielt die Scherwirkung reduziert werden und die Pumpleistung erhöht werden.
Anhand des mittleren Tropfendurchmessers in Abhängigkeit von der Anzahl der Homogenisator-Durchgänge konnte gezeigt werden, dass für viele Medien bereits nach etwa fünf Durchläufen eine ausreichende Homogenisierung erzielt wird.