Ein Rührversuch im Labor läuft gut, die Produktion soll ein Vielfaches mischen. Einfach hochrechnen lässt sich das nicht, denn es gibt mehrere Scale-up-Kriterien, die bei der Vergrößerung nicht zum selben Ergebnis führen. Welches taugt, hängt von Rühraufgabe und Rührgut ab. Deshalb gehören Versuche mit dem Originalprodukt zur Maßstabsübertragung (Scale-up) dazu.
Warum Rührversuche mit dem Originalprodukt sinnvoll sind
Das Handbuch Mischtechnik rät, ein Rührwerk möglichst erst nach Versuchen mit dem Originalprodukt auszulegen. Bei Produkten, deren Viskosität von der Drehzahl abhängt (siehe Viskosität verstehen), zeigt erst der Versuch, wie sie sich beim Rühren verhalten.
Technikumsrührwerke: typische Behältergrößen
Für solche Versuche nutzt man in der Regel Technikumsrührwerke mit Behältervolumina von etwa 15 bis 100 Litern, so das Handbuch. Im Herbst-Technikum liegen die Ansätze nach der Seite zum Mischversuch bei etwa 5 bis 50 Litern. Für kleinere Mengen gibt es Planetenrührwerke ab etwa 2 Litern Behältergröße, im Handbuch als Laborgröße genannt. Beispiele für Labor und Kleinserie finden Sie auf der Seite Stativrührwerke für Labor, Technikum und Kleinserie.
Scale-up-Kriterien: spezifischer Leistungseintrag oder Umfangsgeschwindigkeit
Für die Hochrechnung auf den Betriebsmaßstab sind mehrere Kriterien bekannt. Zwei davon nennt das Handbuch ausdrücklich:
- Konstanter spezifischer Leistungseintrag (P/V = const.): Die Rührleistung pro Volumeneinheit bleibt beim Vergrößern gleich.
- Konstante Umfangsgeschwindigkeit (u = const.): Die Geschwindigkeit am Rührerumfang bleibt gleich. Sie ergibt sich aus Drehzahl und Rührorgandurchmesser.
Daneben nennt das Handbuch Kurven für eine konstante Mischzeit und eine konstante Reynolds-Zahl. Hält man die Umfangsgeschwindigkeit konstant, ergibt sich ein anderer spezifischer Leistungseintrag als bei P/V = const.; die Kriterien führen also nicht zur selben Auslegung.
Warum die Wahl des Kriteriums nicht einfach ist
Welches Kriterium das richtige ist, hängt nach dem Handbuch von vielen Faktoren ab, zum Beispiel von Rühraufgabe und Rührgut. Die Wahl ist „nicht immer einfach“, wie das Handbuch festhält. Ein Kriterium, das für die eine Aufgabe passt, muss für die andere nicht passen.
Deshalb gehören Rechnung und Versuch zusammen: Die Rechnung liefert den Ansatz, der Versuch mit Ihrem Produkt zeigt, ob er trägt. Die Antriebsleistung lässt sich im Technikumsversuch über die Stromaufnahme ermitteln; das Handbuch merkt an, dass dieser Wert nur bedingt aussagekräftig ist, weil Verluste mit hineinspielen.
Vom Versuch zur Auslegung: so läuft ein Mischversuch bei Herbst ab
Herbst hat ein eigenes Technikum mit verschiedenen Rührwerken, nach dem Handbuch für gemeinsame Mischversuche. Laut der Seite zum Mischversuch stehen dort unter anderem ein Doppelplanet und ein Planetendissolver mit je 15 Litern, ein Planetendissolver mit Auspressstation und ein Horizontalmischer mit je 80 Litern sowie ein Trocknungsmischer mit 300 Litern. Größere Mischanlagen lassen sich im Werk aufbauen und vor der Auslieferung testen.
Der Ablauf eines Mischversuchs ist auf der Seite Technikum und Mischversuch beschrieben:
- Termin vereinbaren: Produkt, Chargengröße und Mischziel klären.
- Versuchsplan: festlegen, welche Maschinentypen verglichen werden.
- Mischversuch: am besten gemeinsam vor Ort, damit Sie das Verhalten Ihres Produkts direkt sehen.
- Beratung: unmittelbar nach dem Versuch, solange die Ergebnisse frisch sind.
- Auslegung: Aus den Ergebnissen wird die Anlage ausgelegt. Versuche im Auftrag werden in einem Bericht dokumentiert.
Das Handbuch nennt außerdem enge Kontakte zu Forschungsinstituten; mehr dazu auf der Seite Forschung und Entwicklung.
Praxis-Tipp
Für den Versuch senden Sie das Produkt ein, in Ansätzen von etwa 5 bis 50 Litern. Die vollständige Rezeptur ist nicht nötig, oft genügt die Beschreibung der Stoffklasse. Bei vertraulichen Produkten sprechen Sie die Vertraulichkeitsvereinbarung vor dem Versand an; eine Zeichnung können Sie der Anfrage beilegen.
Sie möchten Ihre Mischaufgabe testen lassen? Fragen Sie einen Mischversuch an. Ergänzend finden Sie das Handbuch Mischtechnik zum Download auf der Seite Industriemischer.
Quelle: Herbst Handbuch Mischtechnik, Stand 24.09.2021.