Auswahl eines Rührwerks für Mischtanks mit hochviskosen Getränkesirupen

Ein Getränkesirup kann an der Oberfläche in Bewegung erscheinen, während er am Boden oder in der Nähe der Tankwand nur unzureichend durchmischt ist. Das kann zu ungleichmäßiger Süße, langsamer Erwärmung oder lokaler Überhitzung führen. Für Anwendungen mit hoher Viskosität sollten Sie zunächst einen wandnahen Ankerrührer mit einem Wendelrührer vergleichen: Ein Ankerrührer eignet sich häufig, wenn eine Erneuerung der wandnahen Produktschicht und eine mäßige Umwälzung des gesamten Füllvolumens ausreichen. Ein Wendelrührer kommt eher infrage, wenn viskoses Material gezielt von oben nach unten umgewälzt werden muss.

Die Auswahl lässt sich nicht allein anhand des Chargenvolumens und der Motorleistung treffen. Geben Sie die Viskosität über den gesamten Betriebstemperaturbereich an, bewerten Sie die Tankgeometrie und prüfen Sie das verfügbare Wellendrehmoment bei der erforderlichen Drehzahl. Wenn Pulver benetzt oder dispergiert werden müssen, kann eine separate Dispergiereinrichtung erforderlich sein. Eine Erhöhung der Drehzahl eines Rührwerks für die Gesamtumwälzung kann Luft eintragen, ohne das Einmischproblem zu lösen.

Legen Sie die Anforderungen an den Sirupprozess fest, bevor Sie Angebote vergleichen

Ein einzelner Viskositätswert, der an warmem, fertigem Sirup gemessen wurde, kann den anspruchsvollsten Betriebszustand verschleiern. Der Kaltstart, konzentrierte Zwischenstufen und Chargen mit Gummen oder suspendierten Feststoffen können deutlich unterschiedliche Belastungen verursachen. Bei scherverdünnenden Rezepturen müssen außerdem die Messbedingungen angegeben werden, da sich die scheinbare Viskosität mit der Scherrate ändert.

Stellen Sie Anlagenlieferanten ein Prozessfenster statt nur eines nominalen Rezepts zur Verfügung:

• Rheologie: Viskosität in Abhängigkeit von der Temperatur, Messverfahren und gegebenenfalls Scherratenabhängigkeit; geben Sie eine mögliche Fließgrenze oder zeitabhängiges Verhalten an.
• Chargengrenzwerte: minimales und maximales Arbeitsvolumen, Dichte, Feststoffgehalt und die Frage, ob das Rührwerk nach einem Stillstand wieder anlaufen muss.
• Reihenfolge der Zutatenzugabe: Flüssigkeitszugabe, Zuckerzugabe, Hydratisierung von Gummen, Mischen von Konzentraten und abschließende Verdünnung.
• Qualitätsgrenzwerte: zulässige Scherbeanspruchung, Lufteintrag, Temperaturschwankungen und Mischzeit.
• Thermische Anforderungen: Heiz- oder Kühlbedarf, Betriebsbedingungen der Versorgungsmedien und Temperaturgrenzwerte des Produkts.

Unterscheiden Sie zwischen Auflösen und Suspendieren oder Dispergieren. Das Auflösen von Zucker hängt von der verfügbaren Flüssigkeitsmenge, der Temperatur und der Umwälzung im Bereich der Kristalle ab. Bei der Zugabe von Gummen können schwer benetzbare Agglomerate entstehen. Auch wenn diese Aufgaben im selben Mischtank ausgeführt werden, können unterschiedliche Zugabemethoden erforderlich sein.

Anker- oder Wendelrührer: Vergleichen Sie die Strömungsführung

Ein Ankerrührer bewegt das Material in Wandnähe und kann durch Erneuerung der wandnahen Produktschicht die Wärmeübertragung unterstützen. Eine Bewegung in Umfangsrichtung ist jedoch kein Nachweis für eine vollständige Durchmischung. Fragen Sie, wie die vorgeschlagene Geometrie das Material vertikal bewegt, insbesondere in hohen Behältern oder im Bereich eines tiefen Bodens.

Ein Wendelrührer soll eine axiale Strömung erzeugen, die von einer Rückströmung in einem anderen Bereich des Behälters begleitet wird. Ob er geeignet ist, hängt von der Gesamtkonstruktion ab, nicht allein davon, dass ein spiralförmiges Rührblatt vorhanden ist. Fordern Sie eine Zeichnung an, aus der Wendeldurchmesser, Steigung, Abstände, Wellenposition und das Verhältnis zum normalen Flüssigkeitsstand hervorgehen.

Abstreifer können Ablagerungen auf Wärmeübertragungsflächen verringern, bringen jedoch Verschleißteile und zusätzliche hygienische Anforderungen mit sich. Prüfen Sie die Werkstoffverträglichkeit, die Befestigung, den Zugang zur Inspektion und das Austauschverfahren. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein Ankerrührer mit Abstreifern automatisch besser ist als eine passend ausgelegte berührungsfreie Konstruktion.

Prüfen Sie das Drehmoment unter den anspruchsvollsten Prozessbedingungen

Das Drehmoment bei niedriger Drehzahl ist ein wichtiges Auswahlkriterium. Das Wellendrehmoment entspricht der abgegebenen mechanischen Leistung geteilt durch die Winkelgeschwindigkeit. Die Nennleistung eines Motors allein belegt daher nicht, dass das Rührwerk eine kalte, konzentrierte Charge bei der vorgesehenen Betriebsdrehzahl bewegen kann.

Fordern Sie Angaben zum kontinuierlich verfügbaren Ausgangsdrehmoment, zum zulässigen Spitzendrehmoment, zur Getriebeauslegung und zum nutzbaren Drehzahlbereich an. Die Bewertung sollte Beschleunigung, Normalbetrieb und einen Wiederanlauf mit abgesetzten Feststoffen oder abgekühltem Sirup umfassen. Ein Frequenzumrichter ermöglicht die Drehzahlregelung, macht jedoch nicht jede Kombination aus Motor und Getriebe für den kontinuierlichen Betrieb bei niedriger Drehzahl geeignet. Die Motorkühlung und der verfügbare Drehmomentbereich sind weiterhin entscheidend.

Der Lieferant sollte außerdem Wellenfestigkeit und -durchbiegung, Rührwerksbelastung, Lager, Dichtungen und Montagebelastungen prüfen. Bei einem wandnahen Rührwerk müssen Fertigungstoleranzen, Wärmeausdehnung und Bewegungen unter Last berücksichtigt werden. Leistungsstärkere Motoren können eine ungeeignete Welle oder eine ungeeignete Behältermontage nicht ausgleichen.

Stimmen Sie das Rührwerk auf den Behälter und den Heizmantel ab

Zwei Tanks mit demselben Arbeitsvolumen können unterschiedliche Rührwerke erfordern. Ein schmaler, hoher Behälter bedingt einen längeren vertikalen Strömungsweg, während ein breiter Behälter den Rührwerksdurchmesser und die Belastung verändert. Bei minimalem Füllstand kann ein Teil der Wendel aus der Flüssigkeit herausragen oder ein sekundäres Rührwerk möglicherweise nicht wirksam fördern.

Betrachten Sie Bodengeometrie, Auslassposition und Einbauten gemeinsam. Konische Bereiche, Sonden und Ablassvertiefungen können schlecht durchströmte Zonen bilden. Leitbleche, die bei dünnflüssigeren Medien eine Drallbildung verhindern, können eine wandnahe Rührwerkskonstruktion behindern oder die Reinigung erschweren. Sie sollten daher nicht routinemäßig vorgesehen werden.

Bei einem Betrieb mit Heizmantel sind sowohl eine thermische als auch eine strömungstechnische Bewertung erforderlich. Eine größere Mantelfläche beseitigt keine stagnierende Produktschicht. Stellen Sie sicher, dass das Rührwerk das Material an der Wand erneuert, ohne wärmeempfindliche Zutaten unzulässigen Oberflächentemperaturen auszusetzen. Eine Temperaturmessung mit nur einer Sonde reicht nicht aus, um bei der Validierung die Gleichmäßigkeit der Charge nachzuweisen.

Druckbeständigkeit und Eignung zum Mischen getrennt bewerten

In einer Getränkelinie kann der Sirup gemischt werden, bevor ein separater Karbonisierungs- oder Druckhalteschritt erfolgt. Die1000L-Drucktanks für Schaumwein veranschaulichen eine andere Anwendung: Die aufgeführte Ausführung umfasst eine Konstruktion aus Edelstahl, einen Kühlmantel, eine RTD-Sonde, eine rotierende CIP-Sprühkugel und einen abgedichteten Druckbetrieb für die Schaumweinherstellung.

Diese Merkmale belegen nicht, dass die Tanks für das Mischen hochviskoser Sirupe geeignet sind. Spezielle Rührwerke für das Rütteln oder die Lagerung auf der Hefe dürfen nicht mit Anker- oder Wendelrührern gleichgesetzt werden. Wenn ein Druckbehälter für kombinierte Aufgaben in Betracht gezogen wird, lassen Sie das Rührwerk gesondert bewerten und bestätigen Sie den genauen zulässigen Druck, die Temperatur, die Dichtungsausführung und die Montagekonstruktion. Die veröffentlichten Betriebsdruck- und Höchstdruckangaben müssen vor der Auswahl mit der Behälterdokumentation abgeglichen werden.

Beziehen Sie die Reinigung in die mechanische Prüfung ein

Viskoser Sirup kann hinter Abstreifern, im Bereich von Wellendichtungen oder unter schlecht entwässerten Einbauten zurückbleiben. Die Edelstahlsorte allein sagt nichts über die Reinigbarkeit aus. Prüfen Sie Schweißnahtoberflächen, Spalten, Elastomere, Entwässerung und Zugänglichkeit produktberührter Komponenten im Hinblick auf die Rezeptur und die Reinigungschemikalien.

Eine rotierende Sprühkugel ist kein Nachweis dafür, dass alle Rührwerksoberflächen ausreichend gereinigt werden. Wendeln, Naben und Halterungen können Bereiche vor dem Sprühstrahl abschatten. Lassen Sie sich vom Lieferanten den Reinigungsablauf, eine gegebenenfalls erforderliche Rührwerksdrehung und den Bedarf an Inspektion oder Demontage erläutern. Bei der Auswahl zwischen Edelstahl 304 und 316 sollten die Zutatenchemie und die Reinigungsbedingungen berücksichtigt werden, nicht die Viskosität.

Überführen Sie die Vorauswahl in einen Abnahmetest

Vergleichen Sie die Angebote anhand desselben Prozessfensters. Die Prüfung sollte den plausiblen Fall mit der höchsten Viskosität, die relevanten Füllstände und die tatsächliche Reihenfolge der Zutatenzugabe umfassen. Ein Versuch mit Wasser kann den mechanischen Betrieb nachweisen, jedoch nicht die Strömung in konzentriertem Sirup validieren.

1. Definieren Sie die Mischgüte anhand von Proben aus repräsentativen oberen, mittleren und unteren Bereichen. Verwenden Sie eine geeignete Messgröße für die Zusammensetzung, etwa temperaturkorrigierte lösliche Feststoffe.
2. Erfassen Sie Mischzeit, Drehzahl, Produkttemperatur und Antriebsauslastung. Klären Sie, wie der gemessene Strom mit dem Drehmoment zusammenhängt, falls er als Belastungsindikator verwendet wird.
3. Prüfen Sie auf verbleibende Agglomerate, übermäßige Schaumbildung, stagnierende Bereiche und unzulässige Temperaturschwankungen.
4. Validieren Sie Entwässerung und Reinigung nach der anspruchsvollen Rezeptur, einschließlich zugänglicher Bereiche, in denen Rückstände verbleiben können.

Wählen Sie das Angebot, das die erforderliche Umwälzung und Reinigungsleistung innerhalb der kontinuierlichen mechanischen Grenzwerte nachweist. Wenn die Rezepturen sowohl leicht fließende Flüssigkeiten als auch sehr viskose Konzentrate umfassen, klären Sie, ob ein Rührwerk den gesamten Bereich abdecken kann oder ob getrennte Funktionen für die Gesamtumwälzung und die Dispersion sinnvoll sind.