DE10202084A1 - Misch- und Homogenisiermaschine - Google Patents

Misch- und Homogenisiermaschine

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Misch- und Homogenisier-Maschine und ein Verfahren zur Herstellung von Produkten, die bei Erwärmung oder Kühlung bei einer bestimmten Temperatur oder in einem kleinen Temperaturbereich schmelzen bzw. erstarren, wie z. B. Suppositorien, Lippenstifte und ähnliche Produkte, und die als flüssige Dispersion (Suspension) aus der Misch- und Homogenisier-Maschine entleert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft Misch- und Homogenisier-Maschinen, insbesondere zur Herstellung von Produkten, die bei Erwärmung/Kühlung bei einer bestimmten Temperatur oder in einem kleinen Temperaturbereich schmelzen/erstarren, wie z. B. Suppositorien oder Lippenstifte.
    • Stand der Technik
  • Bei der Herstellung von Suppositorien und Lippenstiften wird zunächst eine Dispersion, meistens eine Suspension, aus den verschiedenen Rohstoffen produziert, wobei ein wesentlicher Anteil der Rohstoffe aus Pellets und/oder Paraffinplatten besteht, der zuvor geschmolzen werden muss. Um Sedimentationen nach dem Dosieren der Dispersion in den Formen der Suppositorien- bzw. Lippenstift-Gieß/Form-Maschinen zu vermeiden, ist eine Temperierung der Dispersion, insbesondere bei Suspensionen, auf einen geringfügig oberhalb der Erstarrungstemperatur der Dispersion liegenden Wert erforderlich. Die Entleerung des Temperier- bzw. Herstellungsbehälters erfolgt üblicherweise über eine temperierte Förderpumpe und eine Ringrohrleitung, an der die Gieß/Form-Maschine angeschlossen ist. Die Reinigung der Behälter erfolgt durch externe CJP-Anlagen, die Reinigungslösungen durch am Deckel der Behälter angeordnete Sprüh/Spritz-Köpfe pumpen.
  • Z. Zt. erfolgt die vorstehend beschriebene Herstellung in über Doppelmantel beheizte bzw. temperierte Mischbehälter, wobei im Deckel der Behälter Antriebe mit Propellerrührer und/oder Dissolver-Scheibe und/oder wandgängige Rührer - teilweise mit Wandabstreifern - angeordnet sind. Für Suspensionen mit schwer zu dispergierenden Pulvern ist zusätzlich ein Homogenisator eingebaut, der das Mischgut im Mischbehälter umwälzt, wobei die Pulver zugeschüttet oder mittels Unterdruck in den Mischbehälter gesaugt werden. Über ein Entleerungsventil und eine Förderpumpe erfolgt die Entleerung.
  • Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungen mit Rührerantrieben am Deckel der Mischbehälter sind bei plattenförmigen Rohstoffen, die zusammen mit Pellets im Mischbehälter vorgelegt werden, die Rührerwellen so starken Beanspruchungen unterworfen, dass ein Verbiegen oft die Folge ist.
  • Außerdem ist die Zerkleinerung der Rohstoffplatten auf Grund der hohen Biegebeanspruchung der Welle minimal, so dass diese letztendlich in der flüssigen Schmelze der Pellets schwimmen und durch das Umwälzen der Schmelze langsam abschmelzen. Da für das Abschmelzen der Platten die Schmelze selbst einen beträchtlich oberhalb der Schmelztemperatur liegenden Wert haben muss, ist ein anschließendes, zeitaufwendiges Kühlen der Masse erforderlich.
  • Für die Herstellung und das Temperieren der Suspensionen werden ebenfalls sogenannte Misch- und Homogenisier-Maschinen entsprechend der Offenlegungsschrift 2 318 949 oder Maschinen mit einem Abstreifrührer in Verbindung mit im Mischbehälter angeordneten Strömungsbrechern und einem Behälterboden angeordneten Homogenisator, z. B. nach Patentschrift DE 37 15 331 C2, vorgesehen. Dabei erfolgt dann das Schmelzen der Rohstoffe, insbesondere der plattenförmigen Rohstoffe, in gesonderten Schmelzbehältern, um ein Verbiegen der Rührer zu vermeiden. Ein weiterer Nachteil sind oberhalb des Mischgutspiegels liegende Wellen und Rührerteile. Da Chrom-Nickel-Stähle schlechte Wärmeleiter sind und die oberhalb des Mischgutspiegels angeordneten Maschinenteile sich durch die verhältnismäßig geringe Strahlungswärme nur geringfügig erwärmen, ist die Temperatur dieser Maschinenteile oft unter der Erstarrungstemperatur des Produktes, so dass während der langen Abfüllphase sich Anklebungen ergeben.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen möglichst einfachen Mischer für die rationelle Herstellung von Dispersionen bzw. Suspensionen zu entwickeln, vorzugsweise für Produkte, deren wesentliche Produktanteile geschmolzen und ggf. pulverförmige Bestandteile wie Wirkstoffe oder Farbpigmente in der Schmelze dispergiert werden müssen und die mit einer Temperatur oberhalb einer Schmelz/Erstarrungstemperatur abgefüllt werden. Es soll Produktanklebung an kalte Maschinenteile und ein staubfreies Suspendieren von Pulveranteilen möglich sein. Die Schmelzzeiten sollen verringert und Kühlzeiten vermieden bzw. stark verringert werden.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem über einen Doppelmantel temperierbaren Mischbehälter in an sich bekannter Weise am tiefsten Punkt des Behälterbodens ein Homogenisator angeordnet ist, der sowohl im Mischbehälter das zu homogenisierende Mischgut als auch das über eine Umlaufleitung geförderte Mischgut umwälzen kann und ergänzend erfindungsgemäß im Behälterboden, der vorzugsweise kegelförmig ausgebildet ist, ein Zerhacker für die Vorzerkleinerung von Klumpen und festen Bestandteilen wie z. B. Wachs- und Paraffin- Platten bei gleichzeitiger Durchmischung des Behälterinhaltes angeordnet ist. Durch geeignete Zerkleinerungswerkzeuge in Verbindung mit unterschiedlichen Drehzahlen des Zerhackers wird erreicht, dass die vorzerkleinerten Produktanteile problemlos von dem Homogenisator angesaugt und dort auf Teilchen-Größen von < 1 mm verkleinert werden. Durch das Zusammenwirken des Zerhackers mit dem Homogenisator wird durch die Oberflächenvergrößerung der Rohstoffe bewirkt, dass beim Schmelzen der Rohstoffe auch bei hoher Wärmezufuhr über den Doppelmantel die Produkttemperatur kaum oberhalb der Schmelztemperatur steigt, d. h. die Wärmezufuhr ist im Gleichgewicht mit der Schmelzwärme. Höhere Temperaturen in der Schmelze, die bei Abschmelzen z. B. größerer Wachsklumpen erforderlich sind, werden mit der neuen Anordnung vermieden. Vermieden wird ebenfalls ein durch Kristallbildung an der kalten Doppelmantelwand problematisches Kühlen einer zu hoch erwärmten Schmelze. Damit entfallen ggf. Abstreifrührer, in jedem Fall jedoch werden Aufheizzeiten verringert und Kühlzeiten vermieden. Durch die unterhalb des Mischgutspiegels liegenden Antriebe mit den Werkzeugen werden ebenfalls Produktanhaftungen an kälteren, nicht beheizten Maschinenteilen ausgeschlossen. Das Zusammenwirken des Zerhackers mit der Homogenisiereinrichtung wirkt sich ebenfalls positiv auf ein staubfreies und im Mischbehälter Spritzer vermeidendes Suspendieren von pulverförmigen Pigmenten oder Wirkstoffen aus. Durch Umpumpen der Schmelze mit dem Homogenisator über die Umlaufleitung 5 bei gleichzeitigem Einsaugen pulverförmiger Anteile aus Behälter 14 in die turbulente Strömung im Umlaufrohr erfolgt ein Vorbenetzen der Pulveranteile, wobei jedoch noch große für die Pulverförderung erforderliche Luftmengen in Form größerer Blasen, in denen sich Pulverstäube befinden, im Umlaufrohr 5 und in dem anschließenden schwenkbaren Rückführrohr 3 fließen. Durch eine optimale Ausrichtung des schwenkbaren Rückführrohres 3 in Verbindung mit einer ebenfalls optimierten zugehörigen Drehzahl des Zerhackers 7 werden die Luftblasen zerkleinert, wodurch eine weitere Benetzung des Pulvers erfolgt und wodurch die Luft aus kleineren Bläschen großflächig an der Mischgutoberfläche ohne zu spritzen entweicht. Damit ergibt sich eine bessere staubfreie und Spritzer vermeidende Benetzung von pulverförmigen Produktanteilen. Um ein Rotieren des Mischgutes im Mischbehälter um seine Mitte, verursacht durch den Antrieb des Zerhackers, zu mindern und um vertikale Mischbewegungen des Produktes zu verstärken, erweist sich eine einseitige, kegelige Behälterbodenausführung als vorteilhaft
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • In Fig. 1 und 2 sind zwei beispielhafte Ausführungen der Misch- und Homogenisier- Maschine dargestellt. Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Homogenisatorausführung.
  • In Fig. 1 als bevorzugte Ausführung ist der Mischbehälter 2 mit dem Deckel 1 und dem Doppelmantel 16 mit einseitigem Kegelboden 17 ausgeführt und an seiner tiefsten Stelle ist der Homogenisator 6 angeordnet. Im schrägen Bodenbereich befindet sich der Zerhacker 7 mit seinem Antrieb und dem Zerhackerwerkzeug 8. Am Homogenisator 6 ist über das Absperrventil 12 die Umlaufleitung 5 mit einem weiteren Absperrventil 11 und dem schwenkbaren Rückführrohr 3 angeschlossen. Über das Ventil 19 am Deckel 1 kann ein Unterdruck im Mischbehälter 2 eingestellt werden, wodurch bei laufendem Homogenisator 6 und Zerhacker 7 und bei geöffneten Ventilen 10, 11 und 12 pulverförmige Bestandteile aus Behälter 14 in die Umlaufleitung 5 und anschließend über das Rückführrohr 3 in das im Mischbehälter 2 vorhandene Mischgut optimal benetzt und ohne zu stauben eingesaugt werden. Während der Entleerung und Dosierung der fertigen, temperierten Dispersion (Suspension) wird mit dem pumpenden Homogenisator 6 über die geöffneten Ventile 9, 12 und 13 das Produkt durch die Leitung 15 und das nunmehr zur Vermeidung von Lufteinschlüssen zur Behälterwand geschwenkte Rücklaufrohr 3 zum Mischbehälter zirkuliert, wobei dann die Gieß/Form- Maschine über das geöffnete Ventil 22 angeschlossen ist.
  • Abweichend von Fig. 1 ist in Fig. 2 eine Ausführungsalternative mit einem zentrisch kegelförmigen Behälterboden 17 dargestellt. Da bei dieser Alternative die Arbeitsintensität des Zerhackers den Behälterinhalt in starke Rotation versetzt, ist für eine Verbesserung der Mischintensität am Deckel 1 des Mischbehälters 2 ein drehbarer Strömungsbrecher 21 angeordnet.
  • Als weitere Alternative ist in Fig. 2 für das Einsaugen pulverförmiger Rohstoffe eine Strahlflüssigkeitspumpe 20 in der Umlaufleitung 5 angeordnet.

Claims (11)

1. Misch- und Homogenisier-Maschine mit einem über einen Doppelmantel 16 beheizten oder gekühlten Mischbehälter 2, der im oberen Bereich einen klappbaren oder anhebbaren oder fest angeordneten Deckel 1 besitzt sowie einen Homogenisator 6, der an der tiefsten Stelle des Behälters angeordnet ist und der das im Mischbehälter 2 befindliche Mischgut wahlweise sowohl im Mischbehälter über die Einsaugöffnung 6.1 und den Ablauf 6.2 als auch über eine Umlauf- bzw. Entleerungsleitung homogenisieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Bodenbereich des Behälters zusätzlich ein Zerhacker 7, der gleichzeitig den Behälterinhalt durchmischt, angeordnet ist, dessen Werkzeug(e) 8 so ausgebildet ist (sind), dass damit Pelletklumpen und oder Paraffin-Platten Wachsplatten und ähnliche harte Produktanteile so stark zerkleinert werden können, dass die zerkleinerten Teile die Einsaugöffnung 6.1 des Homogenisators 6 passieren können.
2. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälterboden 17 in Kegelform - vorzugsweise als einseitige Kegelboden-Ausführung - ausgebildet ist und dass der Zerhacker 7 im kegeligen Bodenbereich neben dem Homogenisator eingebaut ist.
3. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 1 und oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Homogenisator 6 mit der Umlaufleitung 5 im oberen Bereich der Umlaufleitung 5 im Mischbehälter ein Rückführrohr 3 angeordnet ist.
4. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführrohr 3 im Mischbehälter zur Vermeidung von Mischgutspritzern und zur Optimierung der Mischintensität im Mischbehälter drehbar ist.
5. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückführrohr durch einen Antrieb 4, der sich außerhalb des Mischbehälters befindet, verstellbar ist.
6. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Umlaufleitung 5 eine Strahlflüssigkeitspumpe 20 eingesetzt ist, deren Triebstrahl das vom Homogenisator umgepumpte Mischgut ist, zum Einsaugen von flüssigen und pulverförmigen Mischgutanteilen.
7. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterdruck im Mischbehälter und eingeschaltetem Homogenisator 6 und geöffneten Ventilen 11 + 12 über ein weiteres an der Umlaufleitung angeordnetes Ventil 10 Mischgutanteile eingesaugt werden können.
8. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisator in an sich bekannter Weise mit 2 Drehrichtungen angetrieben wird, wobei bei gleicher Drehzahl in der einen Drehrichtung in Folge geringer Strömungswiderstände höhere Fördermengen und in der anderen Drehrichtung in Folge hoher Strömungswiderstände geringere Fördermengen sich ergeben.
9. Misch- und Homogenisier-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung der Maschine durch Umpumpen von im Mischbehälter vorgelegten Reinigungsflüssigkeiten mit dem Homogenisator 6 über wahlweise den Leitungen 5 bzw. 15 bei den jeweils geöffneten Ventilen und durch die Reinigungsdüse 23.
10. Herstellungsverfahren von Suppositorien-Lippenstift- und anderen Massen-, deren Hauptbestandteile oder auch die fertigen Endprodukte durch einen kleinen Schmelz/Erstarrungsbereich oder durch einen Schmelz/Erstarrungspunkt gekennzeichnet sind und die als Dispersion (Suspension) flüssig aus dem Mischer entleert werden -, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der unter Anspruch 1 beschriebenen Maschine beim Schmelzen der festen schmelzbaren Rohstoffanteile in Form von Platten und/oder agglomerierten Pellets und bei starker Erwärmung des inneren Behältermantels die Zerkleinerung der Platten und/oder Pelletagglomerate durch die Zerkleinerungsenergie des Zerhackers 7 und nachfolgend des Homogenisators so stark ist und die damit verbundene Vergrößerung der Oberfläche der Rohstoffanteile und des Wärmeüberganges auf die Rohstoffansteile so groß wird, dass auch bei hoher Heizenergie die Mischguttemperatur im Mischbehälter in Höhe der Schmelztemperatur etwa konstant bleibt.
11. Herstellverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung des Schmelzens durch den dann eintretenden Temperaturanstieg automatisch durch geeignete Regler die Temperatur im Doppelmantel so eingestellt wird, dass auch bei anschließendem Umpumpen und ggf. Einmischen von Wirkstoffen eine gewünschte Produktabfülltemperatur eingehalten wird, so dass ein zusätzliches Kühlen oder Temperieren des Produktes nicht erforderlich ist.
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