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Resumen

Los mezcladores verticales son mezcladores por lotes con recipiente vertical, en los que una única herramienta de mezcla hace circular el producto verticalmente. Este tipo de construcción es especialmente adecuado para la adición de líquidos mediante lanzas de pulverización y para el recubrimiento uniforme de las partículas.

Información útil sobre el mezclador vertical: principio, adición de líquidos y recubrimiento

Un mezclador vertical es un mezclador por lotes con recipiente vertical, en el que una única herramienta de mezcla transporta el producto de abajo hacia arriba y permite que, siguiendo la fuerza de la gravedad, fluya libremente hacia abajo a lo largo del eje vertical de la herramienta de mezcla. Esta circulación tridimensional abarca todo el lote con un bajo aporte de energía y una reducida carga de cizallamiento, incluso cuando los componentes presentan diferencias significativas en cuanto a densidad aparente, tamaño de partícula y propiedades de flujo.

La excelente circulación en todo el espacio de mezcla hace que este tipo de construcción sea especialmente adecuado para la adición de líquidos: mediante lanzas de pulverización (método de pulverización), el producto en circulación se humecta uniformemente sin que se produzca una sobrehumectación local. Los factores determinantes para el resultado son la velocidad de dosificación, el tamaño de las gotas y la relación entre la cantidad añadida y la capacidad de absorción del polvo (humectación del polvo, humidificación del polvo). Si se forman grumos, estos pueden deshacerse mediante una desaglomeración adicional.

El recubrimiento se basa en el mismo principio: las partículas se recubren con una capa definida; en este caso, el tiempo de mezcla determina el espesor y la uniformidad de la capa. Los criterios de selección son el tamaño de los lotes, el contenido de humedad, la tendencia a la adherencia y el grado de recubrimiento requerido.

Matriz de selección

CriterioPregunta claveConsecuencia para la selección
Proporción de líquido¿Qué proporción representa la fase líquida respecto al peso del lote?Hasta unos pocos puntos porcentuales es suficiente añadir el líquido sobre la superficie del producto en movimiento. Por encima de este valor, deben diseñarse y probarse específicamente el punto de adición, el patrón de pulverización y la duración de la adición.
Viscosidad y temperatura del líquido¿Puede pulverizarse el líquido a la temperatura de adición?En algunos casos, los aceites y las grasas deben dosificarse mediante tuberías y boquillas con control de temperatura. De lo contrario, se forman gotas en lugar de un cono de pulverización, lo que provoca una sobrehumectación local.
Punto de adición¿Se pulveriza sobre el producto en circulación, en el flujo de producto o sobre la pared del recipiente?La adición debe realizarse exclusivamente sobre el producto en movimiento. Pulverizar sobre la pared o sobre una capa inmóvil provoca adherencias y formación de grumos.
Capacidad de absorción del polvo portador¿Cuánto líquido puede absorber el polvo antes de volverse pegajoso?Determina la cantidad máxima que puede añadirse por lote y la velocidad de dosificación admisible. Este límite se determina mediante ensayos, no mediante cálculos.
Formación de grumos¿Tiende el producto a formar aglomerados después de la humectación?Determina si son necesarias herramientas auxiliares de desaglomeración o si el propio movimiento de mezcla es suficiente.
Recubrimiento: estado objetivo¿Las partículas deben recubrirse uniformemente o solo debe incorporarse el líquido a la mezcla?El recubrimiento requiere un tiempo de permanencia definido e igual para todas las partículas en la zona de pulverización; la simple incorporación a la mezcla no.
Sensibilidad al cizallamiento¿Debe evitarse que la capa aplicada vuelva a desprenderse?Se requiere una baja velocidad de la herramienta y un tiempo de mezcla posterior limitado; de lo contrario, se produce abrasión del recubrimiento.
Polvo y partículas finas¿Se genera polvo durante la humectación o se aglutina la fracción fina?La fracción fina se aglutina de forma selectiva; mediante el control del proceso se evita específicamente la generación de nuevas partículas finas.
Limpieza después de añadir grasa¿Limpieza en seco o húmeda y con qué frecuencia?Los residuos grasos requieren una limpieza húmeda. Por tanto, la accesibilidad de las boquillas y las lanzas de pulverización se convierte en un criterio de selección.
Funcionamiento con lotes parciales¿La máquina también funciona con llenado parcial?El patrón de pulverización y la velocidad de dosificación deben ser adecuados para el grado de llenado mínimo y no solo para la carga completa.

FAQ

Una estructura ideal conduce las materias primas, tras un tamizado de control suave, a estaciones de dosificación gravimétrica y desde allí, mediante transferencias cortas, tranquilas y cerradas, directamente al mezclador. Tras el mezclado sigue una descarga lo más directa, uniforme y con poca altura de caída posible hacia el envasado o el proceso siguiente.

Una estructura de proceso ideal combina el tamizado, la dosificación-pesaje, el mezclado y el envasado mediante interfaces cortas, estancas al gas y al polvo, y de ejecución higiénica. Las bridas sanitarias y las conexiones esterilizables pueden emplearse allí donde el producto o los requisitos de limpieza o de proceso lo exijan.

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Un espesor de capa uniforme al recubrir partículas de polvo con una suspensión o solución pulverizada en el mezclador vertical surge de la relación coordinada entre la velocidad de pulverización y la recirculación del producto. Cada partícula debe atravesar la zona activa de pulverización con suficiente frecuencia durante el tiempo de dosificación. El líquido debe incidir sobre la superficie móvil de la partícula como una aplicación de gotas fina y uniformemente distribuida, y disponer después de tiempo suficiente para extenderse y para una evaporación, secado o solidificación controlados.

Velocidades de pulverización demasiado altas, gotas grandes, suspensiones inestables, superficies pegajosas demasiado prolongadas, un secado insuficiente o una recirculación de producto demasiado baja favorecen los aglomerados y las capas desiguales. Una intensidad de mezclado demasiado alta, por el contrario, puede desprender los recubrimientos recién aplicados, provocar rotura de partículas, generar finos y calentar el producto.

La conducción óptima del proceso combina, por tanto, propiedades estables de la suspensión o solución, una atomización fina, una posición adecuada de la boquilla, una conducción controlada de la temperatura, una recirculación moderada y continua del producto, condiciones de solidificación adecuadas y un tiempo de post-mezclado suficientemente largo, pero no excesivo. El diseño definitivo debe realizarse con producto original. El espesor de capa, la distribución de la capa, la fracción de aglomerados, la abrasión, la temperatura del producto y la estabilidad de descarga no pueden predecirse de forma fiable con una única fórmula. Los resultados fiables surgen de ensayos de recubrimiento representativos, una analítica adecuada y la optimización sistemática de la velocidad de pulverización, el tamaño de gota, las propiedades de la suspensión, la temperatura, la intensidad de mezclado y el grado de llenado.

Un espesor de capa uniforme al recubrir partículas de polvo con una suspensión o solución pulverizada surge de una recirculación de producto suave y continua, y de una aplicación de líquido finamente ajustada. La velocidad de pulverización no debe superar la velocidad de recirculación del material de mezcla. Cada partícula debe atravesar la zona de pulverización varias veces y absorber así, paso a paso, pequeñas cantidades de material de recubrimiento.

Los mezcladores verticales amixon® pueden trabajar con velocidades periféricas bajas de la herramienta y generan una recirculación tridimensional del producto sin zonas pronunciadas de proyección, impacto o aplastamiento. Con ello, los recubrimientos, aglomerados, cristales y partículas secadas por atomización pueden procesarse de forma suave con un diseño adecuado. La termostatización y el vacío pueden acelerar la evaporación y el endurecimiento del recubrimiento, y permiten procesos de recubrimiento de varias etapas con pulverización repetida, distribución y solidificación controlada.

Los rotores de corte conectables pueden, en caso necesario, disolver aglomerados de forma local o favorecer la distribución de suspensiones de alta viscosidad, sin solicitar de forma prolongada e intensa a todo el lote. El diseño definitivo de la velocidad de pulverización, el tamaño de gota, la temperatura, el vacío, la intensidad de mezclado y el perfil por etapas se determina con producto original en el centro de ensayos y se documenta como receta reproducible del PLC.

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La elección de un mezclador industrial de especias con dosificación de líquido integrada exige una visión global de los aspectos de ingeniería de procesos, técnica de dosificación, higiene, seguridad y rentabilidad. Los criterios más importantes se resumen sistemáticamente a continuación.

amixon® combina para ello el órgano helicoidal SinConcave®/SinConvex® y rotores de corte: la adición de aceite o grasa se realiza mediante lanza o boquilla de dos fluidos directamente en la zona de acción del rotor de corte, con distribución microfina y sin sobrehumectación local, mientras la cámara de mezclado permanece libre de adherencias. Recipientes de líquido termorregulables mantienen las grasas con baja viscosidad de forma fiable.

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Los errores más frecuentes son el sobrellenado, el infrallenado, la confusión entre peso y volumen de trabajo, la modificación aislada del grado de llenado, así como la suposición de que un mezclado más prolongado puede compensar un llenado incorrecto. El sobrellenado limita el movimiento del producto; el infrallenado puede provocar zonas muertas, solicitación por impacto y un procesamiento desigual.

La espiral de mezclado vertical SinConvex® transporta el producto hacia arriba junto a la pared y permite un reflujo central. Según la ecuación de transporte, el caudal volumétrico de recirculación aumenta con el grado de llenado; al mismo tiempo, la cantidad de lote aumenta proporcionalmente. En condiciones geométricamente comparables, el rendimiento específico de recirculación puede mantenerse por ello constante en un amplio rango de grados de llenado.

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La humectación de polvos con aceites o grasas es una etapa clave en numerosos sectores, entre ellos alimentación, alimentación animal, farmacia, química y cosmética. El objetivo es una distribución homogénea y sin grumos de la fase líquida viscosa en el polvo, sin aglomerados indeseados.

amixon® lo resuelve con la combinación del órgano SinConvex® que controla todo el volumen y un rotor de corte: el líquido se dosifica mediante lanza o boquilla de dos fluidos directamente en la zona de acción del rotor de corte y se distribuye de forma microfina, mientras la cámara de mezclado permanece libre de adherencias. Dobles camisas termorregulables mantienen las grasas con baja viscosidad de forma fiable.

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Para incorporar aceites y grasas en sopas instantáneas en polvo resultan adecuadas sobre todo las palas interiores de mezclado, los rotores de corte, los cabezales de cuchillas, las hélices y las herramientas de palas. Según la receta se emplean herramientas de altas revoluciones, como rotores de corte o cabezales de cuchillas, para disolver los aglomerados de forma fiable. Si en cambio deben preservarse componentes sensibles, se utilizan herramientas más suaves como hélices o rejas.

amixon® incorpora aceites, grasas y aromas líquidos en los polvos sin grumos dosificando el líquido directamente en la zona de máxima actividad de mezclado. El órgano helicoidal SinConcave®/SinConvex® aporta continuamente polvo fresco a la zona de humectación, mientras el rotor de corte distribuye finamente la fase líquida. Gracias a la termorregulación, a una estrategia de dosificación precisa y a una intensidad de mezclado ajustada, incluso grasas viscosas o sólidas se incorporan uniformemente. El procedimiento está concebido para procesos de mezclado reproducibles, higiénicos y suaves con el producto.

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Para las mezclas de especias con adición de aceite resultan especialmente adecuados los mezcladores de precisión higiénicos, como los mezcladores de rejas, los mezcladores helicoidales y cónicos y los mezcladores de palas de dos ejes, combinados con una técnica fina de boquillas, choppers y una regulación precisa de revoluciones y dosificación, a fin de distribuir el aceite uniformemente y evitar la formación de grumos.

amixon® dosifica aceites, grasas y aromas líquidos directamente en la zona de acción del rotor de corte, donde se distribuyen de forma microfina; el órgano SinConcave®/SinConvex® aporta continuamente polvo fresco y no humectado a la zona de humectación, de modo que la cámara de mezclado permanece libre de adherencias. Con cantidades de adición pequeñas la boquilla de dos fluidos produce la atomización más fina, y con contenidos de grasa más elevados la adición se realiza de forma secuencial con fases de mezclado intermedias. Según la tarea se emplean los mezcladores verticales VM y HM, SpherHelics® y KoneSlid®, o los mezcladores cónicos AM y AMK; la intensidad de mezclado es ajustable de forma continua y el grado de llenado libremente seleccionable entre el 10 y el 100 %.

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Los mezcladores verticales de un eje pueden calentarse o enfriarse mediante una camisa del recipiente, ejes de mezclado termostatizados, herramientas helicoidales o de banda de tornillo termostatizadas, tapa y componentes internos críticos. La doble camisa es la solución básica; las herramientas internas termostatizadas amplían la superficie de transferencia de calor y resultan especialmente interesantes para el secado a vacío, los productos pastosos, los procesos de cristalización y las reacciones exigentes.

Los mezcladores verticales de un eje amixon® pueden realizar calentamiento y enfriamiento como función de proceso integrada. La termostatización abarca desde la camisa doble calentable o enfriable hasta la termostatización completa del eje de mezclado, los brazos, la hélice, las aberturas de acceso, los órganos de descarga y los filtros de vapores. Como fluidos térmicos se emplean agua, vapor o aceite térmico; según el suministro de medios, un sistema puede cubrir tanto tareas de calentamiento como de enfriamiento.

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Los mezcladores verticales de doble eje ofrecen, al mezclar y humectar polvos cohesivos, una recirculación intensiva y tridimensional, y una buena base para la incorporación uniforme de líquidos. Además, ofrecen ventajas constructivas en la limitación de adherencias y en el vaciado. El comportamiento de flujo puede caracterizarse en condiciones de carga definidas, por ejemplo con un aparato de cizalla Jenike, mediante la función de flujo. El diseño definitivo del mezclador, la dosificación de líquido y la descarga debería validarse para cada receta mediante ensayos de mezclado prácticos.

El mezclador vertical de doble eje amixon® HM combina una recirculación tridimensional intensiva con un efecto de mezclado adaptable y, en caso necesario, especialmente suave. Es adecuado para homogeneizar y humectar polvos cohesivos, así como para productos húmedos, pastosos y masosos. Las herramientas de mezclado helicoidal SinConvex® y SinConcave® mejoran la verströmación del producto y favorecen un vaciado muy bueno; MultiPane® permite una homogeneización especialmente suave de partículas sensibles, y los rotores de corte pueden acelerar la desaglomeración. ComDisc® favorece un vaciado prácticamente total, DosiFlap® permite el llenado controlado de big bags y contenedores, mientras que WaterDragon® combina una limpieza programable de chorro dirigido con una función de secado eficaz. Con ello, el HM puede adaptarse a exigencias elevadas de calidad de mezcla, cuidado del producto, higiene, envasado y disponibilidad de la instalación.

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