Stoffvermengung Die kurze Geschichte der Stoffvermengung - hs-tumbler
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Stoffvermengung
Die kurze Geschichte der Stoffvermengung
MBA, Bernhard Hukelmann, Dipl.-Ing.(FH)
Akademische Betrachtung
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Für das Vermengen von Stoffen werden Scherwirkungen benötigt! Die
Bestandteile werden unter mechanischer Einwirkung eines „Rührers“
aneinander „vorbeigeschoben“.
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Das Rührwerkzeug erreicht bei jeder Umdrehung eine Teilmenge des
Prozessvolumens.
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Das Gefäß, in welchem der Vorgang stattfindet, hat eine passive Rolle
und wird meistens nicht näher betrachtet.
Bild: https://pixabay.com/de/
Vermengen Version 0.1
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Aktives Werkzeug: Hand
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Passives Werkzeug: Gefäß
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Verarbeitung: Satzweise / Batch
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Erreichbares Volumen: Teilmenge des
Gesamtvolumens je Knetvorgang
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Nebenparameter: Verarbeitungszeit und
Reinigungsdauer nicht relevant
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Fokus: Werkzeug Hand
Die menschliche Hand als Werkzeug
Bilder: https://pixabay.com/de/
Vermengen Version 1.0
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Aktives Werkzeug: Hand, Rührer
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Passives Werkzeug: Gefäß
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Verarbeitung: Satzweise / Batch
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Erreichbares Volumen: Teilmenge des
Gesamtvolumens je Umlauf
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Nebenparameter: Verarbeitungszeit und
Reinigungsdauer nicht relevant
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Fokus: Manueller Rührer
Bilder: https://pixabay.com/de/
Vermengen Version 2.0
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Aktives Werkzeug: (Manuell) geführter
motorisierter Rührer
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Passives Werkzeug: Gefäß
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Verarbeitung: Satzweise / Batch
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Erreichbares Volumen: Vermengt Teilmenge des
Gesamtvolumens je Umlauf
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Nebenparameter: Reinigungsdauer gewinnt
Bedeutung
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Fokus: Automatisierter Rührer
Bilder: https://pixabay.com/de/, https://www.amazon.de/PRIXTON-leistungsstarkem-Geschwindigkeiten-kontinuierlicher-Geschwindigkeit/dp/B081NLNC4M, https://www.pharma-food.de/horizontal-mischer/
Vermengen Version 2.1
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Aktive Werkzeuge: Mitnehmer der Wandung
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Passives Werkzeug: Gefäß, Schwerkraft
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Verarbeitung: Satzweise / Batch
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Erreichbares Volumen: Vermengt Teilmenge des
Gesamtvolumens je Umlauf
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Nebenparameter: Verarbeitungs- und
Reinigungsdauer sind relevant
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Fokus: Umlaufendes Gefäß mit Mitnehmer (Rührer)
Bildquellen: https://henneken-tumbler.de/produkte/tumbler/typ-mvt/; https://www.obi.de/baugeraete-baumaschinen/betonmischer-125-l/p/6876288
Vermengen Version 3.0 Industrie
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Aktive Werkzeuge: Mitnehmer, Propeller, Knethaken, etc.
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Passives Werkzeug: Gefäß mit großen Volumina,
Erdanziehung (g)
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Verarbeitung: Satzweise / Batch
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Erreichbares Volumen: Vermengt Teilmenge des
Gesamtvolumens je Umlauf
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Nebenparameter: Verarbeitungszeit und Reinigungsdauer
sind relevant
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Fokus: Mitnehmer, Rührer, Knethaken, (Rührer) etc.
Bildquellen: https://www.ulbricht-nahrungsguetertechnik.de/maschinenbau/tumbler-detail;
https://www.koenig-rex.com/de/produkte/Kneten-Heben/Spiralknetmaschine.php; https://de.wikipedia.org/wiki/Datei:BE-Schnitt1.png
Vermengen Version 4.0 Industrie
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Aktives Werkzeug: kleines, nicht rotierendes Gefäß
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Verarbeitung: Satzweise- / Batch- kontinuierlich
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Erreichbares Volumen: Die gesamte Prozessmasse je
Umlauf
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Nebenparameter: Sehr kurze Verarbeitungszeit, Geringe
Reinigungsdauer durch Austausch der Prozessbehälter
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Fokus: Gefäß (Prozessbehälter)
Stoffvermengung Aktuell
Der Fokus in der Entwicklung bei Stoffvermengungen galt bisher dem
„Rührer“
Ein Rührer wird bei jeder Umdrehung immer nur einen „Teil“ der Prozessmenge erreichen.
Wir bei hs-tumbler benötigen
„keine RÜHRER“
Unsere aktiven Werkzeuge sind das Mischgefäß und die erzeugten G-Kräfte
100% der Prozessmenge werden in jedem Vorgang erreicht
hs·tumbler - Rührerloses Mischen Unsere Innovation / Was wir anders machen: Der hs-tumbler erzeugt Scherkräfte, die das Prozessgut (100%) auf sich selber ausübt, um die Stoffe zu mischen, kneten, rühren, walgen, etc. Physik: Ein Objekt das auf einer Bahnkurve bewegt wird, wie z.B. einem Kreis, erfährt eine andauernde Beschleunigung (z.B. Fliehkraft). Die Beschleunigung ist eine g-Kraft (1 g = 9,81 Nm). Die Geschwindigkeit mit der die Bahnkurve durchlaufen wird, hat Einfluss auf die eintretenden g-Kräfte
hs·tumbler - Modelle
hs-tumbler Industrieskalierung hs-tumbler Gastroskalierung
Stellfläche 1,6m x 1,6m, 4 Prozessbehälter a 5 - 15kg Stellfläche 0,8m x 0,8m, 1 Prozessbehälter max. 5kghs·tumbler - Lernvideo https://www.youtube.com/watch?v=bbvvUaG0GiM
hs·tumbler - Prozessbehälter
15 kg Prozessbehälter für den 5 kg Prozessbehälter für den manuellen 3,5 kg Prozessbehälter
automatisierten Produktwechsel in der Produktwechsel (Labor) für den manuellen
Industrie Produktwechsel Gastro
(oben rein, unten raus)hs·tumbler – Bahnkurve Der Prozessbehälter fährt auf einer elektronisch einstellbaren Bahnkurve immer gleichzeitig in zwei Richtungen (X und Y). Der zügige Lauf des gefüllten Prozessbehälters auf der Bahnkurve verursacht die Einleitung der Scherwirkung in das Prozessgut. Kreis als Sonderform einer xy-Bewegung Acht als Sonderform einer xy-Bewegung Belibige Lissajous Figur - xy-Bewegung Rpm1:Rpm2 = 1:1; Phase 90 Grad Rpm1:Rpm2 = 1:2; Phase 90 Grad Rpm1:Rpm2 = 1:1,5; Phase 0 Grad
hs·tumbler – Stoffdynamik Die Bahnkurve könnte während der Prozessdauer geändert werden. (Zukünftige Optimierungsmöglichkeiten) Bahnkurve für Durchmischung von Teig Bahnkurve für das Kneten von Teig Bahnkurve für das Rundwirken von Teig Das ist, als wenn man während des Prozesses den Rührer tauschen könnte! Hinweis: Diese Möglichkeit wird bisher nicht verwendet. Aktuell werden fixe, dem Optimum angenäherte, Kurvenformen verwendet!
hs·tumbler - Leistungsfähigkeit
Auszug für Prozesszeiten zu industriellen Produkten, die wir bisher getestet haben:
Hähnchenbrust für Kochschinken:
Gesteakt, nicht Injektiert, Aufguss 16% = 15 Sekunden
Injektiert, nicht Gesteakt,Aufguss 16% = 20 Sekunden Die Prozessdauer für den Einzelprozess
Nicht Injektiert, nicht Gesteakt, Aufguss 16% = 30 Sekunden
steigt bei einigen Produkten um den
Putenbrust für Kochschinken: Faktor
Gesteakt, nicht Injektiert, Aufguss 16% = 20 Sekunden
Injektiert, nicht Gesteakt,Aufguss 16% = 25 Sekunden
120
Nicht Injektiert, nicht Gesteakt, Aufguss 16% = 35 Sekunden
Schweine Ober- und Unterschale für Kochschinken:
Gesteakt, nicht Injektiert, Aufguss 16% = 180 Sekunden
Injektiert, nicht Gesteakt,Aufguss 16% = 180 Sekunden
Nicht Injektiert, nicht Gesteakt, Aufguss 16% = 240 Sekunden
Pizzateig aus Weizenmehl, Öl, Wasser, Salz, Hefe = 30 Sekunden
Zartmachen von Rippchen mit Aufguss 12% = 120 Sekunden
Marinieren von Chicken Wings mit Aufguss 12% = 35 Sekundenhs·tumbler - Leistungsfähigkeit Die Prozesse laufen für einige Produkte um 120-fach schneller. Bei gleicher Leistungsfähigkeit wie ein großvolumiges Industriegerät, darf der hs-tumbler wesentlich kleiner sein. Rechenbeispiel: 40kg je 30 Sekunden sind: 60s*40kg/30s/min*60min/h = 4,8 t/h 60kg je 30 Sekunden sind: 60s*60kg/30s/min*60min/h = 7,2 t/h 60kg je 180 Sekunden sind: 60s*60kg/180s/min*60min/h = 1,2 t/h Da der Pozess schnell ist, kann nun erstmals Inline (!) gearbeitet werden. Das ermöglicht eine neue Prozessgestaltung. Zudem kann die Lakeaufbereitung, der Injektor und / oder der Steaker entfallen! Bei anderen Produkten sind das z.B. der Ballenteiler beim Teig.
hs·tumbler - Leistungsmerkmale
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100% der Prozessmasse im Eingriff
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(fast) Kontinuierlich statt satzweise Verarbeitung damit die Möglichkeit
zur „Inline-Verarbeitung“
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Vereinfachung / Ersatz von vor- oder nachgelagerten Prozessen
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Einfache Reinigung / schneller ProduktwechselTesten Sie uns! MBA Bernhard Hukelmann, Dipl.-Ing. (FH) Prof.-von-Klitzing-Str. 11, 49610 Quakenbrück, Mob.: 0176 39400549, Tel.: 05431 0568305, Mail.:Bernhard.Hukelmann@hs-tumbler.de
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