• Homogenisierung

    Homogenisierung

Industrielle Homogenisiermaschinen für die Lebensmittel-, Kosmetik- und Pharmaproduktion

ProXES entwickelt und fertigt industrielle Homogenisiermaschinen für die Lebensmittel-, Kosmetik-, Pharma- und Werkstoffindustrie. Beim Homogenisieren wird mechanische Energie genutzt, um die Tröpfchen- oder Partikelgröße zu verringern und verschiedene Phasen gleichmäßig zu verteilen. Je nach Rezeptur und erforderlicher Produktstabilität können zusätzlich Emulgatoren oder Stabilisatoren eingesetzt werden. Das ProXES-Portfolio umfasst Chargenbehälter, Inline-Anlagen und kontinuierliche Produktionslinien und deckt den gesamten Bereich von Laborversuchen bis hin zu Durchsätzen von mehreren tausend Litern pro Stunde ab. Alle Maschinen folgen einem modularen Konstruktionsprinzip, sodass Behälter und Mischelement individuell auf jeden einzelnen Prozessschritt abgestimmt werden können. ProXES fertigt diese Anlagen unter den Marken FrymaKoruma, Stephan und Terlet und begleitet seine Kunden vom ersten Produkttest in den eigenen Testzentren bis hin zur Inbetriebnahme vor Ort.

Was versteht man unter industrieller Homogenisierung?

Die industrielle Homogenisierung ist ein mechanischer Prozess, der dazu dient, eine gleichmäßige Verteilung von Tröpfchen, Partikeln oder Phasen innerhalb eines Produkts zu erzielen. In flüssigen Systemen erzeugen schnell rotierende Werkzeuge Scherkräfte, die die Tröpfchen- oder Partikelgröße verringern und die disperse Phase gleichmäßig in der kontinuierlichen Phase verteilen. Je nach Rezeptur kann die Homogenisierung mit Misch-, Dispergier- oder Emulgierprozessen kombiniert werden. Emulgatoren oder Stabilisatoren können zusätzlich eingesetzt werden, wenn dies aufgrund der Produktrezeptur erforderlich ist. Das Ergebnis sind eine gleichbleibende Textur, Farbe und Viskosität sowie eine verbesserte physikalische Produktstabilität.

So funktioniert die industrielle Homogenisierung: Die wichtigsten Prozessschritte

Die industrielle Homogenisierung erfolgt in einer festgelegten Abfolge. Jeder Schritt ist entscheidend für ein stabiles, reproduzierbares Ergebnis:

  1. Rohstoffaufbereitung: Die einzelnen Phasen werden gewogen, dosiert und vorkonditioniert. Pulver werden benetzt und flüssige Phasen auf ihre Ausgangstemperatur gebracht, bevor sie in die Maschine gelangen.
  2. Vormischen und Benetzen: Es wirdeine grobe Dispersion erzeugt, damit Agglomerate aufgebrochen werden und jede Komponente vollständig benetzt ist. Dieser Schritt bestimmt, wie effizient die nachfolgende Scherstufe arbeitet.
  3. Temperaturregelung: Durchdirekte oder indirekte Beheizung und Kühlung über den Doppelmantel wird das Produkt auf seine ideale Verarbeitungstemperatur gebracht. Wärmeempfindliche Formulierungen werden während des gesamten Prozesses innerhalb eines engen Temperaturbereichs gehalten.
  4. Hochscher-Homogenisierung: Rotor-Stator-Werkzeuge , Zahnkränze oder Schneidsätze erzeugen in einem engen Arbeitsspalt intensive Scherkräfte und Turbulenzen. Die dispergierte Phase wird in feine Tröpfchen oder Partikel zerkleinert und gleichmäßig verteilt.
  5. Reduzierung der Tröpfchen- und Partikelgröße: Spaltgeometrie , Werkzeuggeschwindigkeit und Verweilzeit werden so lange angepasst, bis die gewünschte Größenverteilung erreicht ist. Mehrere Durchläufe oder eine nachgeschaltete Inline-Einheit ermöglichen die Feinabstimmung des Ergebnisses.
  6. Vakuumentgasung: Die Verarbeitung unter Vakuum entfernt eingeschlossene Luft, die andernfalls zu Oxidation, Schaumbildung und ungenauen Abfüllgewichten führen würde. Die Entgasung verbessert zudem die Farbstabilität und die Haltbarkeit.
  7. Qualitätskontrolle und Weiterleitung: Tröpfchengröße , Viskosität und Stabilität werden anhand der Spezifikationen überprüft, bevor das Produkt zur Lagerung, Abfüllung oder zu nachgeschalteten Pasteurisierungs- und Sterilisationsschritten weitergeleitet wird.

Die wichtigsten Herausforderungen bei der industriellen Homogenisierung

Das Homogenisieren in industriellen Umgebungen ist mit komplexen technischen und behördlichen Anforderungen verbunden. Zu den häufigsten Herausforderungen gehören:

  • Die Tröpfchen- und Partikelgrößenverteilung von der ersten bis zur letzten Charge identisch zu halten
  • Herstellung stabiler Mischungen ohne Emulgatoren oder Stabilisatoren, wie es bei „Clean-Label“-Rezepturen erforderlich ist
  • Die Übertragung der Ergebnisse aus Laborversuchen auf das volle Produktionsvolumen ohne Qualitätsverlust
  • Verarbeitung hochviskoser Produkte wie Pasten, Brotaufstriche und Salben ohne Totzonen im Behälter
  • Schutz hitze- und scherempfindlicher Inhaltsstoffe vor Beschädigung während intensiver mechanischer Behandlung
  • Zuverlässiges Entfernen eingeschlossener Luft, da Restluft Oxidation, Schaumbildung und Abweichungen beim Abfüllgewicht verursacht
  • Einhaltung der GMP- und Hygienedesign-Anforderungen in der Pharma- und Kosmetikproduktion, einschließlich CIP- und SIP-Fähigkeit
  • Minimierung von Produktverlusten, Reinigungsaufwand und Stillstandszeiten bei häufigen Rezepturwechseln
  • Steuerung des spezifischen Energieeinsatzes, damit die Durchsatzziele erreicht werden, ohne das Produkt zu überhitzen

ProXES-Produktpalette an Homogenisiermaschinen

ProXES bietet elf Homogenisierungsmaschinen an, die verschiedene Branchen, Produktionsgrößen und Produktanforderungen abdecken:

  • PROXXD 700 – Hochscher-Emulgator für Lebensmittel

    Die PROXXD 700 ist die Hochschermaschine für anspruchsvolle Lebensmittelanwendungen, bei denen Homogenisierung und Emulgierung in einem einzigen, streng kontrollierten Schritt erforderlich sind. Sie erreicht eine Produktionskapazität von bis zu 6.000 kg/h für Vollfett-Mayonnaise und bis zu 4.000 kg/h für fettarme Rezepturen mit 30 Prozent Ölanteil bei einer Öldosierung von bis zu 3,0 kg/s. Der spezifische Energieverbrauch liegt im Durchschnitt bei etwa 5 kWh pro Tonne.

    Hauptmerkmale: Chargenvolumen 500 l, Öldosierung bis zu 3,0 kg/s, Vakuumverarbeitung, FrymaKoruma-Technologie

  • DIL – Inline-Emulgator

    Die DIL ist eine Inline-Maschine, die direkt im Produktstrom einer kontinuierlichen Produktionslinie homogenisiert. Da sie inline und nicht in einem Behälter arbeitet, erweitert sie eine bestehende Linie um Homogenisierungskapazität – bei sehr geringem Platzbedarf und ohne zusätzlichen Chargenschritt.

    Hauptmerkmale: kontinuierlicher Inline-Betrieb, kompakte Stellfläche, einfache Integration in die Produktionslinie, einstellbare Scherintensität

  • VME – Universelles Mischen und Dispergieren

    Die VME ist eine universelle Misch- und Dispergiereinheit für Prozesse, bei denen Homogenisierung mit Misch- und Dispergieraufgaben kombiniert wird. Dank ihres modularen Aufbaus lässt sich das Mischelement an die Viskosität und Empfindlichkeit des jeweiligen Produkts anpassen.

    Hauptmerkmale: universelles Mischen und Dispergieren, modulares Werkzeugsystem, geeignet für unterschiedliche Viskositäten

  • Microcut 15 – Feinzerkleinerung und Emulgierung

    Der Microcut 15 kombiniert Feinzerkleinerung mit Emulgierung und kommt dort zum Einsatz, wo feste Bestandteile im selben Durchgang zerkleinert und dispergiert werden müssen. Er ist das kleinste Gerät der Microcut-Familie und eignet sich für Laborarbeiten, die Pilotproduktion sowie kleinere Produktionsmengen.

    Hauptmerkmale: Feinzerkleinerung und Emulgierung in einem Arbeitsgang, Inline-Betrieb, austauschbare Schneidsätze

  • Microcut HD150 – Hochleistungs-Feinschneide- und Emulgiergerät

    Der Microcut HD150 ist die Hochleistungsversion für das Feinschneiden und Emulgieren mit hohem Durchsatz. Er verarbeitet gröbere und faserreichere Rohstoffe und kommt dort zum Einsatz, wo im Produktionsmaßstab eine homogene Struktur erzielt werden muss.

    Hauptmerkmale: Hochleistungsausführung, hoher Durchsatz, Feinzerkleinerung und Emulgierung, austauschbare Schneidsätze

  • Combitherm – Flexible und multifunktionale Chargenverarbeitung

    Der Combitherm ist eine multifunktionale Chargenmaschine mit einer Leistung von bis zu 4.800 l/h für niedrigviskose Produkte. Sie vereint Mischen, Emulgieren und Dispergieren mit direkter und indirekter Beheizung, frequenzgesteuerten Messern und Vakuumverarbeitung und eignet sich somit für Mayonnaise, Ketchup, Dressings, Dips, Babynahrung und Soßen.

    Hauptmerkmale: bis zu 4.800 l/h, Mischen, Emulgieren und Dispergieren, direkte und indirekte Beheizung, Vakuumverarbeitung, frequenzgesteuerte Messer

  • Universalmaschine 74 – Kleine und mittlere Chargen

    Die Universal Machine 74 ist eine All-in-One-Chargenmaschine für kleine und mittlere Produktionsmengen. Sie deckt die Funktionen Mischen, Schneiden und Emulgieren ab, bietet direkte und indirekte Beheizung bis 125 °C, indirekte Kühlung über den Doppelmantel sowie Vakuumverarbeitung und ist daher eine beliebte Wahl für Schmelzkäse, Pürees, Soßen und Ganache.

    Hauptmerkmale: Mischen, Zerkleinern und Emulgieren, Erhitzen auf bis zu 125 °C, Vakuumverarbeitung, Kühlung über den Doppelmantel

  • Universal Machine 200 – Kleine und mittlere Chargen bei höherem Durchsatz

    Die Universal Machine 200 bietet denselben All-in-One-Prozessbereich wie die UM 74 bei einer größeren Chargengröße. Innerhalb der Universal Machine-Familie reichen die Kapazitäten bei niedrigviskosen Produkten bis zu 1.000 l/h, und die Produktfamilie reicht von Laborgeräten bis hin zu Industriemaschinen.

    Hauptmerkmale: bis zu 1.000 l/h innerhalb der UM-Familie, vom Labor- bis zum Industriemaßstab, Erwärmung auf bis zu 125 °C, Vakuumverarbeitung

  • Vacutherm – Effiziente Warm- und Kaltverarbeitung

    Der Vacutherm ist für Prozesse konzipiert, bei denen sich Erwärmung und Abkühlung unter Vakuum mit der Homogenisierung abwechseln. Er eignet sich für Rezepturen, bei denen die thermische Behandlung und die mechanische Dispersion eng aufeinander abgestimmt werden müssen.

    Hauptmerkmale: Heiß- und Kaltverarbeitung, Vakuumbetrieb, kombinierte thermische und mechanische Behandlung

  • Dinex – Hochscher-Emulgator für Körperpflege und Pharmazie

    Die Dinex ist eine Hochscher-Maschine für Körperpflege- und Pharmaprodukte wie Cremes, Lotionen, Gele und Salben. Sie ist für hygienische Verarbeitungsumgebungen konzipiert, in denen reproduzierbare Tröpfchengrößen und dokumentierte Prozessparameter erforderlich sind.

    Hauptmerkmale: Hochscher-Rotor-Stator, hygienisches Design für die Pharma- und Körperpflegeindustrie, Vakuumverarbeitung, Chargenbetrieb

  • Zahnkolloidmühle – Variables Nassmahlen

    Die Zahnkolloidmühle dient zur variablen Nassvermahlung von Produkten, die eine extrem feine und gleichmäßige Partikelstruktur erfordern, beispielsweise Senf, Gewürzpasten und Suspensionen. Durch den einstellbaren Spalt lässt sich der Feinheitsgrad für jede Rezeptur präzise einstellen.

    Hauptmerkmale: einstellbarer Mahlspalt, sehr feine Zerkleinerung, geeignet für hochviskose Produkte

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FAQ – Häufig gestellte Fragen zur industriellen Homogenisierung

Im Folgenden finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen.

  • Was versteht man unter Homogenisierung in der industriellen Produktion?

    Das Homogenisieren ist ein mechanischer Prozess, bei dem Tröpfchen oder Partikel zerkleinert und im gesamten Produkt verteilt werden, um eine gleichmäßige Mischung zu erzielen. Schnell rotierende Werkzeuge erzeugen Scherkräfte, die die disperse Phase aufbrechen und gleichmäßig in der kontinuierlichen Phase verteilen, wodurch eine einheitliche Textur, Farbe und Viskosität in der gesamten Charge erreicht wird.

  • Was ist der Unterschied zwischen Homogenisieren und Emulgieren?

    Beide Verfahren führen zu einer feinen und gleichmäßigen Verteilung der Phasen, beschreiben jedoch unterschiedliche Aspekte des Prozesses. Der Begriff „Emulgieren“ bezieht sich speziell auf die Bildung einer Emulsion zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, während das „Homogenisieren“ ein weiter gefasster mechanischer Prozess ist, der dazu dient, die Tröpfchen- oder Partikelgröße zu verringern und die Bestandteile gleichmäßig zu verteilen. Industrielle Homogenisatoren werden daher häufig als Teil eines Emulgierungsprozesses eingesetzt.

  • In welchen Branchen kommen industrielle Homogenisatoren zum Einsatz?

    Homogenisatoren werden in der Lebensmittelindustrie für Mayonnaise, Dressings, Soßen, Schmelzkäse, Babynahrung und Getränke, in der Kosmetik- und Körperpflegeindustrie für Cremes, Lotionen und Gele, in der Pharmaindustrie für Salben, Suspensionen und Emulsionen sowie im Bereich der Hochleistungswerkstoffe für chemische Suspensionen, Fette, Farben und Keramik.

  • Was ist der Unterschied zwischen einem Chargen- und einem Inline-Homogenisator?

    Ein Chargenhomogenisator verarbeitet pro Zyklus ein festgelegtes Volumen in einem Behälter und eignet sich besonders für häufige Rezepturwechsel und eine flexible Produktion. Ein Inline-Homogenisator arbeitet kontinuierlich im Produktstrom einer Produktionslinie, was sich für hohe Durchsätze und gleichbleibende Rezepturen eignet und weniger Stellfläche benötigt.

  • Welcher ProXES-Homogenisator eignet sich für meine Anwendung?

    Die Wahl hängt von der Produktviskosität, der gewünschten Tröpfchen- oder Partikelgröße, der Chargengröße und davon ab, ob die Produktion chargenweise oder kontinuierlich erfolgt. Bei Lebensmittelanwendungen mit hohem Durchsatz kommt in der Regel der PROXXD 700 oder der Combitherm zum Einsatz, in kontinuierlichen Produktionslinien der DIL-Inline-Emulgator, bei pharmazeutischen Produkten und Körperpflegeprodukten der Dinex, und sehr feine Partikelstrukturen werden mit der Microcut oder der Zahnkolloidmühle erzielt. In den ProXES-Testzentren kann der Prozess mit der kundeneigenen Rezeptur validiert werden, bevor die Maschine ausgewählt wird.

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