Scale-up beim Feststoffmischen
Scale-up von Mischern steht regelmäßig an, wenn im Labor entwickelte und erprobte Mischungen in größeren Mengen gebraucht werden, bzw. wenn nach Abschluss der Entwicklung eine Produktion aufgenommen werden soll. Dabei ist eine Vielzahl von Kriterien zu beachten. Wieder einmal hat ein Kunde bestätigt, dass er im 1-Liter-Mischer entwickelte Rezepturen ohne Qualitätsänderung auf größere EIRICH-Mischer übertragen kann.
In allen Branchen steht regelmäßig die Aufgabe an, die Werte einer Laboranlage auf eine Produktionsanlage zu übertragen (Bild). Dies ist oft nicht einfach. Beim Scale-up wächst das Volumen des Mischgutes mit der dritten Potenz, die Wandflächen des Aggregats jedoch nur mit der zweiten Potenz. Bei Schubmischern (wie z.B. Ringtrog- und Planetenmischern) und bei Wurfmischern (z.B. Pflugscharmischern) werden deshalb zusätzliche Werkzeugsätze benötigt; die Leistungsdichte im Mischgut ändert sich. Beim Pflugscharmischer kommt hinzu, dass zur Unterstützung des Mischprozesses bzw. zur Desagglomeration von Feinststoffen schnellläufige Messerköpfe erforderlich sind, deren Wirkung Literaturangaben zufolge nicht scale-up-fähig ist.
Insbesondere für Entwickler ist es wünschenswert, den Prozess ab einer bestimmten (Labor-) Mischergröße auf einfache Weise auf größere Aggregate übertragen zu können. Dann ist es von Vorteil, wenn der Labormischer ein Mischer ist, dessen Mischprinzip ein einfaches Upscaling ermöglicht. Auf den ersten Blick überrascht, dass EIRICH-Kunden regelmäßig mitteilen, dass sie ohne Änderung der Mischparameter dieselbe Mischgüte im kleinen wie im großen Mischer erreichen. So gibt es z. B. Trockenmörtelhersteller, die Kleinmengen (wie Muster von Neurezepturen oder Nachlieferungen, auch von Farbputzen) in einem 150-l-Mischer aufbereiten, und die Großmengen in einem 3000-l-Mischer produzieren. Warum ist dies möglich?
Die Gründe sind einfach. Systembedingt wird für EIRICH-Mischer zwischen 1 l und 3000 l nur ein einziges Mischwerkzeug benötigt, der sogenannte Wirbler. Der drehende Behälter transportiert das Mischgut, das Werkzeug muss nur noch mischen. Dazu braucht es nahezu keine Bodenberührung, Reibung und Verschleiß sind minimiert. Deshalb können die Werkzeuge, wenn gewollt, auch schneller laufen. Dazu kommt: Der Leistungseintrag in das Mischgut kann über die Art des Mischwerkzeugs, über die Werkzeuggeschwindigkeiten sowie die Drehrichtung sehr genau definiert werden. Die jeweilige Aufgabenstellung definiert diese Parameter, diese bleiben dann beim Up-scaling meist unverändert. Innerhalb einer Umdrehung des Behälters werden 100 % des Mischguts vom Werkzeug bewegt; der Mischer mischt deshalb ohne Entmischen.
Die systembedingten Eigenschaften der EIRICH-Mischtechnik ermöglichen so eine einfache Übertragbarkeit der Prozessparameter auf die Produktionsmaschinen; meist kann man ohne erneute aufwendige Anpassungsarbeiten in die Produktion gehen. In den Technika an allen EIRICH-Standorten weltweit stehen Mischer in Baugrößen ab 1 l für Versuche bereit. Die vielseitigen Möglichkeiten beim Mischen, Granulieren, Coaten, Kneten und Dispergieren können damit allen Interessierten aufgezeigt werden.
