Quels avantages un mélangeur vertical à deux arbres offre-t-il par rapport à un mélangeur à un arbre pour des charges de grand volume ?
Pour des charges de grand volume, un mélangeur vertical à deux arbres offre avant tout des avantages en matière de temps de mélange, d'homogénéité et de ménagement des particules. Cela est particulièrement pertinent lorsque le mélange ne doit pas s'échauffer ou lorsque des produits instantanés agglomérés par atomisation, des recettes de muesli ou d'autres structures fragiles doivent être homogénéisés avec ménagement.
Une intensité de mélange plus élevée en un temps de mélange court
Deux arbres de mélange disposés verticalement et interagissant entre eux créent des zones d'action qui se recouvrent, avec un remaniement tridimensionnel et des effets de contre-courant. Le produit est brassé simultanément vers le haut, vers le bas et radialement, ce qui fait que :
- le temps de mélange diminue nettement par rapport aux systèmes à un arbre (dans la pratique, souvent d'environ 50 à 70 %),
- une homogénéité très élevée est atteinte même avec des recettes complexes,
- l'apport d'énergie spécifique par tonne de produit reste faible, parce que les vitesses de rotation peuvent rester modérées malgré un effet de mélange élevé.
Le temps de cycle total est alors déterminé plutôt par le remplissage, la vidange et le nettoyage ; l'avantage de débit réside avant tout dans la phase de mélange proprement dite, plus courte.
Ménagement des particules et traitement de recettes hétérogènes
Grâce à l'effet de mélange réparti uniformément et à la possibilité de travailler à de faibles vitesses périphériques, des structures particulaires sensibles se mélangent de façon très ménageante :
- les poudres instantanées poreuses, agglomérées par atomisation, conservent leurs propriétés instantanées,
- les céréales cuites au four ou extrudées (par exemple des composants de muesli) sont réparties de façon homogène, sans se briser excessivement.
En même temps, les mélangeurs verticaux à deux arbres obtiennent, avec des charges présentant des masses volumiques apparentes, des tailles de particules ou des propriétés d'écoulement très différentes, des temps de mélange plus courts et une répartition plus stable :
- la ségrégation et le démélange sont largement empêchés,
- de très petites quantités d'additifs s'homogénéisent de façon fiable dans de grandes quantités de support,
- des produits humides ou pâteux et des mélanges conditionnés peuvent également être homogénéisés.
Aspects économiques
Avec des charges de grand volume, les mélangeurs verticaux à deux arbres offrent des avantages économiques :
- des consommations d'énergie spécifiques plus faibles par charge, grâce à des temps de mélange courts et à une conduite efficace des écoulements,
- par rapport à la taille de charge, une hauteur de construction souvent plus faible et une surface d'implantation compacte en comparaison d'autres systèmes de mélange à haute performance.
À cela s'opposent des coûts d'investissement plus élevés et une conception d'entraînement et de synchronisation plus complexe. Dans la pratique industrielle, les mélangeurs verticaux à deux arbres passent donc pour la solution techniquement supérieure pour des charges de grand volume, lorsque des exigences élevées sont posées en matière d'homogénéité, de ménagement du produit, de flexibilité de procédé et de qualité de mélange reproductible.
Ainsi amixon® compare le mélangeur vertical à deux arbres HM et le mélangeur à un arbre VM pour des charges de grand volume
Le mélangeur vertical à deux arbres HM comme le mélangeur à un arbre VM reposent sur l'outil hélicoïdal SinConcave®/SinConvex®. Ils créent un écoulement ascendant à la périphérie et un écoulement descendant au centre, ce qui donne un écoulement total tridimensionnel. Les deux constructions atteignent ainsi un mélange aléatoire techniquement idéal sur une plage de taux de remplissage exceptionnellement large, d'environ 10 à 100 % – sans perte de qualité de mélange. Les deux travaillent à faible vitesse, avec des vitesses périphériques d'environ 0,8 à 3,5 m/s.
Ce qui rend le HM meilleur que les mélangeurs verticaux courants
Le HM utilise deux outils hélicoïdaux disposés en parallèle, dont les champs d'écoulement se superposent. De ce fait :
- le temps de mélange se raccourcit typiquement d'un facteur 2 à 3 par rapport aux systèmes à un arbre,
- l'apport d'énergie spécifique dans le produit diminue nettement,
- des homogénéités très élevées sont atteintes en peu de temps, avec en même temps un ménagement maximal du produit.
Les deux arbres permettent une géométrie de cuve cubique et relativement plate. Avec des charges de grand volume, le volume disponible est utilisé plus efficacement qu'avec les mélangeurs verticaux classiques à cylindre haut. Des taux de vidange résiduelle de 99,997 % et mieux sont – selon le dimensionnement et les outils ComDisc® – réalistement atteignables et dépassent les valeurs typiques de nombreux mélangeurs standard.
Rôle et particularités du VM
Le VM atteint la même qualité de mélange que le HM, mais il lui faut pour cela environ le double ou le triple du temps de mélange et un apport d'énergie proportionnellement plus élevé. Il est donc judicieux lorsque le temps de mélange et l'apport d'énergie sont moins critiques ou lorsque les coûts d'investissement sont au premier plan. Les deux systèmes sont disponibles en tailles finement échelonnées entre environ 100 et 50 000 l et peuvent être équipés de surfaces d'enveloppe chauffantes ou refroidissantes.
La conception hygiénique et la nettoyabilité
Tous les systèmes de mélange cités suivent la conception hygiénique amixon® :
- La chambre de mélange et l'outil de mélange sont soudés sans joint apparent et polis ; l'outil de mélange est monté exclusivement en partie haute, un passage d'arbre inférieur critique pour la contamination est supprimé.
- De grandes portes d'inspection Clever-Cut® avec joints OmgaSeal® permettent un accès ergonomique et des fermetures durablement sans espace mort.
- Des organes de vidange sans espace mort, des lances de lavage intégrées et, en option, un nettoyage humide entièrement automatique soutiennent un nettoyage validable selon les standards EHEDG, FDA et 3-A ; les appareils sont conformes à la zone ATEX 20 et peuvent être équipés d'outils MultiPlane®.
Le HM et le VM offrent ainsi une combinaison de plage de taux de remplissage utilisable exceptionnellement large, de qualité de mélange très élevée, de ménagement maximal du produit et de conception hygiénique exemplaire, qui va au-delà de ce que livrent les mélangeurs verticaux courants.