Rühren und Mischen in der Lebensmittelindustrie

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Das Rühren und Mischen ist ein wichtiger Teil der Lebensmittelindustrie und kommt in Prozessen vor wie beispielsweise in der Dispersion von zwei oder mehr Flüssigkeiten bzw. pudrigen oder gasförmigen Bestandteilen oder in der Desagglomeration zur Vermeidung von Klumpen und der Homogenisierung von Lebensmittelmischungen.

Das Modellieren von Strömungen kann helfen, die Strömung in einem Rührwerk zu verstehen, um schnell Verbesserungen in Bau- und Betriebsparametern vorzuschlagen und um Ausgaben in Produktion und Instandhaltung zu reduzieren.

Die CFD Software NOGRID points  bietet ein breites Spektrum an Strömungslehre-Modellen an, inklusive derer, die in der Lebensmittelindustrie zu finden sind. Ihre einzigartige Fähigkeit, bewegte Teile im Strömungsgebiet einschließlich komplexer freier Oberflächen zu modellieren, erlaubt die Simulation jeglicher Rührwerk-Geometrien und Betriebsarten wie

 

  • rotierende und entgegengesetzt rotierende Rührwerkpropellerflügel, die sich möglicherweise regelmäßig zur gleichen Zeit nach oben und unten bewegen
  • überlappende Arbeitsbereiche von bewegten Teilen, wie man sie in Doppelschneckenrührwerken vorfindet
  • freie Oberflächen an Einlassbereichen oder für verschiedene Flüssigkeitsstände oder für schnell rotierende Rührwerke mit hohen zentrifugalen Kräften
  • halb- bzw. teilgefüllte Rührsysteme

 

NOGRIDs spezielle Stärken sind das schnelle Preprocessing (es muss kein Netz erstellt werden) und die herausragend kurze Rechenzeit - auch für komplizierte bewegte Teile, wie man sie normalerweise in Rührwerken findet.


Kegelförmige Mischbehälter

Dieses Beispiel zeigt einen kegelförmigen Mischbehälter mit einem einfach rotierenden Flügel. Der Einlass- und Ausflussbereich wurde weggelassen.

Gitterfreie CFD-Simulation in einem Geschwindigkeitsfeld, berechnet mit NOGRID-Software Geschwindigkeitsfeld in einer freien Oberflächenströmung, simuliert mit gitterfreier NOGRID-Software


Abb. 1: Geschwindigkeitsfeld und freie Oberflächenströmung in einer einfachen Mischzelle, berechnet mit NOGRID points


Doppelschneckenrührer in einem Doppelzylinder


Doppelschneckenrührwerke weisen kompliziertere strömungsmechanische Phänomene auf als einfache Rührer. Gitterbasierte Simulationsmethoden scheitern normalerweise an den überlappenden Arbeitsbereichen der rotierenden Rührwerkflügel. In der NOGRID Software gibt es keinen Unterschied in der Modellierungs- und Berechnungseffizienz von Doppelschneckenrührern im Vergleich zur Modellierung und Berechnung von einfachen Rührern.

Gitterfreie CFD Simulation eines Geschwindigkeitsfelds in einem Doppelschneckenrührwerk, berechnet mit NOGRID-Software

Abb. 2: Geschwindigkeitsfeld und freie Oberflächenströmung in einem Doppelschneckenrührwerk, berechnet mit NOGRID points