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  2. Anwendungsbeispiel: Allroundsystem für kontaminationsfreies Mischen

13.12.2016

Allrounder Containermischer:
Flexibel und kontaminationsfrei Mischen auf höchstem Niveau

Egal ob Instant-Kaffee am Morgen, der Proteinshake vorm Sport oder der Schokoriegel zwischendurch – fast alle verarbeiteten Lebensmittel die wir über den Tag zu uns nehmen bestehen aus einer Vielzahl verschiedener Inhaltsstoffe. Damit sich diese Einzelkomponenten am Ende optimal zu einem verzehrfähigen Produkt zusammenfügen, kommen in fast jeder Produktion Mischer zum Einsatz. In der Mischtechnik geht es vor allem darum, die Inhaltsstoffe einer Rezeptur möglichst schnell, homogen und produktschonend zu mischen – und zwar so, dass die qualitativen Merkmale der Endprodukte wie Konsistenz, Textur, Farbe und Geschmack bei jeder Mischung identisch sind. Erst das für die jeweilige Rezeptur optimale Mischverfahren bewirkt, dass unser Lieblings-Schokoriegel wie gewohnt gut schmeckt, oder dass sich das 3-in-1 Kaffeepulver jeden Morgen klumpenfrei auflöst. Die chargenübergreifende Reproduktion wichtiger Produktmerkmale ist daher essentiell für eine gleichbleibend hohe Endproduktqualität.

In diesem Fallbeispiel geht es um ein kroatisches Unternehmen, das Kaffee-Produkte, funktionale Nahrungsmittel, Snacks, aber auch Babynahrung und Produkte der Körperpflege herstellt. In der Produktion werden vor allem Schüttgüter wie Milchpulver, Zucker und verschiedene Flakes zu homogenen Mischungen verarbeitet. Für diese Aufgabenstellung suchte man ein geeignetes Mischverfahren. Die J. Engelsmann AG lieferte an diesen Produzenten bereits in den 90er Jahren einen hochwertigen Mischer für eine ähnliche Anwendung und wurde auch in diesem Fall wieder angefragt.

Bei einem Besuch im slowenischen Produktionsstandort wurden die Kundenanforderungen sowie die Integration des Mischers in den Produktionsprozess geklärt. Neben einem homogenen Mischergebnis forderte der Kunde vor allem kontaminationsfreie Abläufe, ein einfaches Handling sowie mehr Flexibilität bei der Umstellung der Produktion auf unterschiedliche Produkte – Anforderungen, denen der Containermischer JEL CM aus dem Hause Engelsmann ohne Abstriche gerecht wird. Dieser Mischer besteht im Grunde aus einer Rahmenkonstruktion mit eingebautem Motor, einer Containeraufnahmegabel, dem eigentlichen Container sowie einem Schaltschrank mit Bediendisplay. In diesem konkreten Fall benötigte der Kunde keine zusätzlichen Container, da er bereits Mehrere mit einem Fassungsvermögen von 1.000 Litern im Einsatz hat. In diesen Containern werden je nach Endprodukt bzw. Rezeptur die Inhaltsstoffe gesammelt, bevor diese gemischt werden. Im Vorfeld mussten daher Maße und Gewicht der eingesetzten Container aufgenommen werden, damit die Aufnahmegabel des Mischers entsprechend angepasst werden konnte. Um die Eigenschaften der zu mischenden Produkte besser einschätzen und ein perfektes Endergebnis garantieren zu können, fand noch vor der Auftragserteilung ein Versuchsaufbau im Technikum der Firma Engelsmann statt. Nachdem die fertig gemischten Produktproben vom Labor des Lebensmittelherstellers untersucht und für gut befunden wurden, erfolgte die Auftragserteilung und die Fertigung des Containermischers.

Der Mischprozess im Detail

Die Beschickung des Mischers erfolgt quasi mit der Aufnahme des Containers, in dem die jeweiligen Inhaltsstoffe im Vorfeld gesammelt wurden. Ein Gabelstapler nimmt diesen auf und fährt ihn zum Mischer, wo der befüllte Behälter in die geöffnete Aufnahmegabel abgelassen wird. Sitzt die Bauchbinde des Containers fest auf, wird der Verriegelungsbügel um den Container geschlossen und mittels Handrad befestigt. Erst wenn der Gabelstapler aus dem Drehbereich des Mischers gefahren und die Absperrung der Sicherheitsbühne geschlossen wurde, kann der Mischvorgang gestartet werden. Dazu muss der Bediener lediglich die gewünschte Mischzeit und Drehzahl in das im Schaltschrank eingebaute Touchscreen eintippen und auf Start drücken. Die Aufnahmegabel wird nun über den Motor in Rotation versetzt. Durch die 30/60 Grad Lage der Container-Seitenwände zur Drehachse entsteht eine Taumelbewegung, die eine gleichmäßige Verteilung der Einzelkomponenten nach dem Prinzip des Freifallmischens bewirkt. Die Produktpartikel werden angehoben und rutschen bzw. fallen in das Mischgut zurück, wodurch auch bei Kleinstmengen eine intensive Durchmischung erreicht wird. Durch diese Rotation und die schräge Anordnung der Behälterwände entsteht darüber hinaus ein besonders schonender Mischeffekt, der auf dem Zusammenspiel der Massen- und Reibungskräfte beruht – ohne den Einsatz einer Mischhilfe. Vier hydraulische Spannvorrichtungen an der Aufnahmegabel sorgen dafür, dass der Container auch während dem Mischvorgang fest in der Gabel verankert bleibt. Druckabfälle werden dank dem eingebauten Druckregler sofort erfasst, sodass der Container automatisch nachgespannt wird. Sollte ein kompletter Druckausfall eintreten schaltet sich der Mischer aus Sicherheitsgründen ab. Nach Ablauf der vorgegebenen Mischzeit bleibt der Container in Ausgangsstellung stehen. Nachdem der Bediener den Verriegelungsbügel geöffnet hat, wird das Mischbehältnis bequem mittels Hubfahrzeug entnommen und zum nächsten Bearbeitungsschritt gefahren. Ohne zusätzlichen Reinigungsaufwand kann der Betreiber nun direkt den nächsten Container einspannen – völlig unabhängig davon, ob es sich um eine andere Rezeptur handelt. Dies gestattet größtmögliche Flexibilität in der Produktion, da auch kurzfristig auf andere Produkte umgestellt werden kann. Der eingesetzte Container übernimmt also von der Beschickung bis zur Entleerung gleich mehrere Funktionen: er dient als Transportgefäß vor und nach dem Mischen, als Behälter während des Mischens sowie als Vorlagebehälter für die spätere Weiterverarbeitung, was neben dem wirtschaftlichen Vorteil auch eine eindeutige Chargenrückverfolgung ermöglicht. Die große Besonderheit von Containermischern liegt jedoch darin, dass eine Produktkontamination praktisch ausgeschlossen werden kann, da es sich hierbei um ein geschlossenes System handelt, in das zu keiner Zeit Fremdkörper eindringen können. Gerade in der streng regulierten Lebensmittelbranche ist dieser Aspekt für die Produzenten enorm wichtig, da bei Nichteinhaltung der gesetzlichen Vorschriften abgesehen von Imageschäden mitunter hohe Straf-und Entschädigungszahlungen drohen. Da neben der Produkt- auch die Bedienersicherheit oberste Priorität hat, wurde auf dem Schaltschrank eine Meldelampe eingebaut, die durch grünes bzw. rotes Aufleuchten signalisiert, ob der Mischvorgang noch läuft und wann der Drehbereich des Mischers gefahrlos betreten werden kann.

Neben dem Mischen von Feststoffen ist der JEL CM auch für Sonderzwecke einsetzbar, wie z.B. zum Auflösen von Feststoffen in Flüssigkeiten, Polieren von Metall- und Kunststoffteilen, Bewegung träger Medien zur Vermeidung von Strukturänderungen und Reinigung von Behältern mit Lösungsmitteln. Der kontaminationsfreie Betrieb sowie die Option einer ATEX- und GMP Ausführung verbunden mit der Anpassungsfähigkeit an verschiedenste Containergrößen und Produkte, machen den Containermischer zu einem echten Allrounder, von dessen Vorteilen nicht nur die Lebensmittelbranche profitieren kann. Nach einer abenteuerlichen Anlieferung in Slowenien, bei der die Maschine mit Hilfe eines Krans in den 1. Stock der Produktionshalle gehoben werden musste, begleitete ein Team von Engelsmann die Montage und übernahm die Schulung und Einweisung des Bedienpersonals. Dank der reibungslosen Inbetriebnahme und der neu gewonnenen Flexibilität in seiner Produktion, überlegt der Betreiber nun auch weitere Produktionsstandorte mit JEL CM Mischer auszustatten.