In der Lebensmittelindustrie ist es nicht möglich, allein durch Einbringen einer hohen Mischenergie eine gute Qualität im Produkt zu erreichen. Im Gegensatz zu anderen industriellen Schüttgütern kann eine zu hohe Friktion die gewünschten physikalischen Eigenschaften zerstören. Die dabei entstehende Wärme kann die Produktqualität beeinträchtigen. Viele Ausgangsprodukte sind schwer miteinander mischbar, andere verlieren schnell ihre sensorischen Qualitäten.
Damit das Endprodukt den gewünschten Ansprüchen genügt, muss die verfahrenstechnische Auslegung von Mischprozessen auf alle Inhaltsstoffe abgestimmt werden. Ein Kriterium dabei sind die Mischeigenschaften der Ausgangsprodukte. Viele lassen sich nicht ohne Weiteres vollkommen homogen vermischen. Materialien mit verschiedenen Dichten oder Partikelgrößen benötigen angepasste Behandlungen, um das gewünschte Mischergebnis zu erreichen. Leichte und große Partikel schwimmen auf und müssen untergezogen werden. Das ist zum Beispiel beim Untermischen getrockneter Petersilie in Gewürzmischungen der Fall. Beim Mischen von Flüssigkeiten mit festen Stoffen können hingegen Verklumpungen auftreten: Eingebrachte Öle oder wässrige Geschmacksträger vermischen sich am Ort der Einbringung und verteilen sich nicht im gesamten Produkt.
Zudem muss der Einfluss der Mischenergie betrachtet werden. Eine hohe Mischerdrehzahl kann die Materialien beschädigen oder zerstören. So müssen etwa Tee oder Müsli schonend gemischt werden. Dazu werden spezielle Mischwerkzeuge eingesetzt, die keine hohen Scherkräfte aufbringen. Nicht zuletzt spielt der Einfluss der Wärmeenergie eine qualitätserhaltende Rolle. Während des Mischvorgangs wird ein Teil der Mischenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Zudem muss der Prozess für das gewünschte Mischergebnis bei bestimmten Materialien durch zusätzliche Beheizung unterstützt werden. Jedoch kann eine zu große Wärmeeinwirkung Geschmack, Farbe oder mechanische Eigenschaften bestimmter Produkte beeinträchtigen. Geschmacksträger oder Duftstoffe können sich verflüchtigen, Proteine zerstört werden oder Farbpigmente sich verändern. Besonders empfindlich reagieren Gewürze oder Milchprodukte.
Reproduzierbares Ergebnis
Die verfahrenstechnische Auslegung des Mischprozesses muss ein konstant reproduzierbares Mischergebnis unter Beibehaltung aller relevanten Produkteigenschaften ergeben. Die dabei zur Verfügung stehenden Möglichkeiten lassen sich unter den Kategorien „Verbesserung des Mischverhaltens“ und „Erhaltung der Produkteigenschaften“ zusammenfassen. Für eine Verbesserung des Mischverhaltens kann Wärme eingesetzt werden. Viele Produkte lassen sich im erwärmten Zustand besser vermischen. Der Eintrag kann über die Kontaktwärme des beheizbaren Doppelmantels erfolgen. Die Produktumwälzung während des Mischvorgangs sorgt für eine gleichmäßige Entwicklung. Bei fetthaltigen Stoffen ist zusätzlich eine präzise Temperaturregelung nötig.
Eine weitere Möglichkeit zur Entwicklung der Produkteigenschaften ist die Zugabe von Flüssigkeit. Wenn Fest-flüssig-Mischungen in ihrer gewünschten Endkonsistenz zu hochviskos für einen effektiven Mischprozess sind, kann Flüssigkeit hinzudosiert werden. Das geschieht auch zum Anlösen einzelner Ausgangsstoffe, um die Verbindungsfähigkeit zu erhöhen. Da so der Feuchtigkeitsgehalt im Endprodukt über das gewünschte Maß hinaus erhöht wird, kann er durch eine nachgeschaltete Trocknung reguliert werden. Durch das langsame Eindüsen von flüssigen Bestandteilen lassen sich Klumpen im Ansatz unterbinden oder zumindest reduzieren. Dies führt zu einer kontinuierlichen und gleichmäßigen Benetzung aller Partikel.
Zerhacker können im Eindüsebereich der Flüssigkeiten zur Erzeugung einer turbulenten Phase genutzt werden. Dadurch können die Flüssigkeiten optimal eingebracht werden. Lässt sich dabei die Klumpenbildung nicht vollständig verhindern, können die entstehenden Agglomerate mit Zerhackern auch noch während des Mischprozesses zerkleinert werden. Hierbei zerteilen schnell rotierende Klingensätze die Agglomerate bis zur gewünschten Partikelgröße. Eine Verbesserung lässt sich ebenfalls durch die Erhöhung der Mischerdrehzahl erzielen.
Um die Qualität zu erhalten, kann die Mischdrehzahl angepasst werden. AVA-Mischer bieten eine breite Spanne an regelbaren Mischerdrehzahlen. Durch einen intensiven Mischprozess lässt sich die absolute Mischzeit verkürzen, was ein Mehr an Chargen in der Produktion zur Folge hat. Jedoch sind nicht alle Produkte für derart hohe Drehzahlen geeignet. Um die Materialien nicht durch die Mischenergie zu zerstören, wird die Mischerdrehzahl je nach Stabilität des Ausgangsprodukts angepasst. Dementsprechend werden leicht zerbrechliche Materialien besonders schonend gemischt.
Verringerung der Wärmezugabe und Vakuum
Der Einsatz von Wärme erfolgt zur Verbesserung der Mischfähigkeit der Ausgangsstoffe. Die einzelnen Produkte reagieren dabei unterschiedlich auf die Höhe der Temperatur oder die Dauer, in der sie der Temperatur ausgesetzt sind. So wird der Wärmeeintrag exakt auf die Produktcharakteristika abgestimmt. Zudem kann das Aufheizen und Abkühlen bei besonders empfindlichen Produkten verkürzt werden, um unnötige Temperaturbelastung zu vermeiden.
Daneben werden zugegebene Flüssigkeiten nach dem Anlösevorgang meist durch eine Vakuumtrocknung wieder entfernt, um die gewünschte Restfeuchte einzustellen. Der Einsatz des Vakuums hat eine Verringerung des Dampfdrucks zur Folge, wodurch häufig eine geringere Temperatur ausreicht. Somit kann die Wärmebelastung auf einem niedrigen Niveau gehalten werden.
Über die gesteuerte Zugabe der Inhaltsstoffe kann man auch die Qualität erhalten. Manchmal sind nur wenige Bestandteile sehr empfindlich gegenüber Wärme oder hohen Scherkräften, was durch späteres Zugeben dieser Komponente ausgeglichen werden kann. Alternativ zur Kontaktwärme kann das Ausgangsprodukt durch Eindüsen von Wasserdampf erhitzt werden. So werden heiße Kontaktflächen vermieden, die sich negativ auswirken können.
Für bestmögliche Mischergebnisse bietet die AVA Mischtechnik eine vielseitige Grundlage. Die richtige Kombination von Mischzeit, Wärmezufuhr, Trocknung und Vakuum kann im AVA-Technikum auf verschiedenen Maschinengrößen und Mischsystemen getestet und angepasst werden. Zudem werden bei den Versuchen Informationen über Mischverhalten, Temperaturbeständigkeit und Konsistenz gewonnen. Aus den Daten wird eine individuelle verfahrenstechnische Auslegung erstellt. Bei gleichbleibender Qualität der Rohstoffe lassen sich die Mischergebnisse reproduzieren.
