Fünf problematische Pulver und Tipps zur Verarbeitung

1.      Säuglingsnahrung erfordert besondere Umsicht

Beim Mischen von Pulvern müssen Sie die aufgewandte Kraft stets gegen die Beschädigung der empfindlichen Zutaten abwägen. Im Falle von Säuglingsnahrung bestehen 90 Gewichtsprozent der Zutaten aus Milchpulver oder anderen Milchderivaten. Es handelt sich um fragile Zutaten, die schonend behandelt werden müssen. Ein Doppelwellen-Paddelmischer ist dafür besonders gut geeignet, denn trotz hoher Flexibilität für verschiedene Rezepturen werden alle Zutaten schonend behandelt.

Doch Pulverprodukte wie Säuglingsnahrung, Magermilchpulver und Molkeproteinkonzentrat müssen auch durch die Anlage befördert werden. Auch dabei können empfindliche Partikel Schaden nehmen oder die Pulverbestandteile sich entmischen, wenn Sie nicht vorsichtig sind.

Schnecken- oder Vibrationsförderer eignen sich für die Förderung über sehr kurze Distanzen. Für weitere Strecken müssen jedoch pneumatische Förderer eingesetzt werden. Diese nutzen entweder eine Sogwirkung (Vakuumsystem) oder Druckluft, die in ein Rohr geblasen wird und das Produkt so von A nach B fördert.

Dabei besteht ein Unterschied zwischen dem Fördern von Pulvern in einer mageren und einer dichten Phase – je nach Relation von Pulver und Luft. Was die Luftgeschwindigkeit anbelangt, werden die meisten mageren Pulver produktabhängig mit 15 bis 35 m/s befördert. Die magere (oder leichte) Phase wird für 95 % der Pulverprodukte verwendet, da der Großteil der Pulver während des Transports nicht schnell beschädigt wird.

Dagegen beträgt die Luftgeschwindigkeit in der dichten Phase lediglich 2 bis 10 m/s, damit das Pulverprodukt sich nicht entmischt oder Schäden erleidet. In diesen typischen Anwendungen wird ein Fördersystem für dichte Phasen benötigt: nach einem Sprühtrockner, nach einem Pulvermischer und vor einer Verpackungsmaschine.

Die Wahl einer dichten Phase kann entscheidend für den Erhalt der Homogenität von Säuglingsnahrung nach dem Mischen sein. Bei Tetra Pak haben wir Praxiserfahrung und kennen uns mit der Komplexität von Technologien für dichte Phasen aus. Dieses Fachwissen ist nötig, denn je langsamer die Luftgeschwindigkeit, desto höher das Risiko von verstopften Rohrleitungen. Denken Sie auch daran, dass die Rohre, durch die das Pulver befördert wird, Bögen und Ventile aufweist – und dass es darin zu Verwirbelungen kommen kann.

2.      Wie man winzige Mengen für große Chargen dosiert

Moderne Lebensmittelhersteller formulieren Produkte, die globalen Nachfragen nach Wellness und Nährstoffen Rechnung tragen. Es werden verstärkt Produkte gewünscht, die einen zusätzlichen Gesundheitsnutzen bieten, beispielsweise in Form von zugesetzten Proteinen, Mineralien, Vitaminen oder Probiotika. Das ist ein Grund dafür, dass das Mischen von Pulvern heute so kompliziert ist.

Manchmal möchten Kunden eine sehr geringe Menge einer bestimmten Zutat in die Pulvermischung geben. Vielleicht sind es nur wenige Gramm (vgl. Foto) auf eine Tonne Produkt, die gleichmäßig in die gesamte Charge gemischt werden müssen. Es könnte sich um Spurenelemente handeln, mit denen Säuglingsnahrung angereichert wird, oder einen Sportzusatz auf Basis von Molkenprotein. Ein Beispiel wäre die Zugabe von 45 mg Eisen pro Kilogramm Mischung, also 0,45 %.

Wenn eine bestimmte Zutat weniger als 0,5 % der Rezeptur ausmacht, empfehlen wir eventuell, einen Premix herzustellen, in dem diese Zutat mit einer anderen, in größerer Menge benötigten Zutat vermengt wird. Dabei könnte es sich um das Basispulver oder einen Träger wie Laktose oder Maltodextrin handeln. Auf diese Weise kann der Premix in einer Dosierung von 2 % oder mehr zur Hauptmischung gegeben werden. Das ermöglicht eine homogenere Vermengung als bei separater Dosierung der Spurenelemente usw. allein. Der Premix wird in einem kleineren Mischer, der für den Zweck geeignet ist, hergestellt.

3.      Wieso sind 3-in-1-Mischungen so kompliziert?

3-in-1 bezeichnet eine Mischung, die typischerweise Trockenmilch (Milchpulver) oder Kaffeesahnepulver, Kaffee und Zucker enthält. Man gibt einen Löffel davon in eine Tasse und gießt die Mischung mit heißem Wasser auf. Dieses Convenience-Produkt enthält manchmal etwa 50 % Zucker. Das Problem ist, dass Kristallzucker eine hohe Dichte von etwa 0,9 kg/l aufweist, Milchpulver dagegen nur eine Dichte von 0,5 kg/l. Dieser Unterschied muss beim Beladen des Mischers berücksichtigt werden. Ein Beispiel: Bei einem Doppelwellen-Paddelmischer mit einer Kapazität von 1000 Litern darf das Volumen der Mischung 50 % der Füllkapazität nicht überschreiten, da die Kräfte und das Drehmoment, die zum Bewegen des Kristallzuckers erforderlich sind, ansonsten zu einer Überlastung des Motors führen würden.

Wer eine Weile in der Pulververarbeitung tätig war, weiß, dass die Pulverdichte zu den wesentlichen Eigenschaften gehört, die beim Mischen, Fördern oder mechanischen Verarbeiten beachtet werden müssen. Allerdings wissen nur wenige, dass der entscheidende Faktor gar nicht die Dichte selbst, sondern vielmehr die Reibung ist. Reibung hängt neben der Dichte auch von Form, Härte und Oberflächenenergie der Pulverpartikel ab.

Wir haben in unserem Entwicklungszentrum für Pulver in Frankreich ein Experiment mit einem interessanten Resultat durchgeführt: In einen Doppelwellen-Paddelmischer wurden 700 kg Kristallzucker gegeben. Anschließend wurde die Belastung der Paddel gemessen. Der gemessene Wert halbierte sich nach der Zugabe von 300 kg Milchpulver, obwohl der Mischer ein viel größeres Gewicht zu verarbeiten hatte. Das Milchpulver bedeckte einen Teil der Zuckerpartikel, sodass die Reibung an den Paddeln abnahm.  Das zeigt, dass man immer die gesamte Rezeptur berücksichtigen muss, wenn es um die Belastung geht. Auf diese Weise können Sie genau bestimmen, wie viel Pulver Sie Ihrem Mischer bei 3-in-1-Mischungen zumuten können und so die maximale Produktionskapazität ausnutzen.

Wann immer möglich, sollten Sie Mischtests im Pilotmaßstab durchführen, um die effizienteste Mischdauer und Ladekapazität für eine Rezeptur zu ermitteln.

4.      DHA und ARA bleiben hängen

DHA steht für Docosahexaensäure, ARA für Arachidonsäure. Beide sind langkettige Fettsäuren und werden manchmal als Zusatz für Säuglingsnahrung verwendet.

DHA- und ARA-Pulver sind in der Pulververarbeitung für ihre Klebrigkeit berüchtigt. Allerdings gibt es unterschiedliche Arten dieser Pulver mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die meisten DHA- und ARA-Arten haften stärker an den Innenseiten des Mischers an als andere Bestandteile. Das kann ein Problem sein, denn ein Teil dieser klebrigen Zusätze geht möglicherweise bei der Reinigung verloren oder wird nicht hinreichend mit den restlichen Bestandteilen der Säuglingsnahrung vermengt.   

Unser Team für die Pulververarbeitung hat kürzlich eine Option für Pulvermischer entwickelt, die Luftstrahlen nutzt. Die Luftstrahlen werden direkt auf die Seiten des Mischers gerichtet und lösen mit kurzen Stößen beim Entleeren dort anhaftendes Pulver, sodass es sich in der Luft befindet und sich mit der Mischung vermengt. Wir bezeichnen die Technik als „Luftspülung“ und reduzieren so den Aufbau klebriger Zutaten im Mischer und Produktverluste. Das neue Tetra Pak® Air Jet-Reinigungssystem für Pulver hat sich bereits in der Praxis bei der Entfernung bestimmter DHA- und ARA-Ablagerungen bewährt.

5.      Hafermehl fließt nicht gern

Getränke auf Haferbasis erfreuen sich zunehmender Beliebtheit und das erfolgreiche Original Oatly hat viele Nachahmer gefunden. Doch das dafür verwendete Hafermehl lässt sich nur schwer in einen Mischer geben, denn es ist alles andere als fließfreudig.

Kunden, die Haferdrinks herstellen, schütten das Mehl vielleicht im Rahmen eines Pulver-zu-Flüssigkeitsprozesses über einen Trichter in eine Dispergieranlage. Vor allem das Hafermehl fließt jedoch schlecht und hängt im Trichter fest. Das lässt sich durch Schwingböden oder Schwingwände oder eine Druckluftspülung vermeiden. 

Bei Tetra Pak verfügen wir über detailliertes Know-how in Bezug auf die Auslegung von Trichtern und Anschlussleitungen. Die Trichter werden häufig individuell und passend zu einem bestimmten Pulver angefertigt, damit die Wände im richtigen Winkel stehen und passende Optionen wie Schwingmotoren oder Luftspülungen integriert werden können.

Mit gutem Rat an Ihrer Seite

Aus all diesen Beispielen wird deutlich, dass die Kenntnis der Pulvereigenschaften von entscheidender Bedeutung für die Auswahl des richtigen Verfahrens und der richtigen Ausrüstung ist, und zwar nicht nur für das Mischen, sondern auch für die Auslegung des Trichters und der pneumatischen Förderung. Ganz gleich, wie knifflig die Zutat ist, es gibt eine Lösung, sie zu verarbeiten – und wir kennen sie.