De faibles forces de cisaillement avec de grandes charges de solides en vrac et de poudres ne s'obtiennent pas uniquement par de faibles vitesses de rotation. Ce qui est déterminant, c'est la combinaison de l'outil de mélange, de la géométrie de la cuve, du taux de remplissage, de la vitesse périphérique, du temps de mélange et des propriétés physiques du produit. L'objectif est un remaniement complet de l'ensemble de la charge avec une sollicitation des particules aussi faible que possible.

Pour les poudres, granulés, flocons et agglomérats sensibles, les mélangeurs à vis conique verticaux et autres mélangeurs verticaux de précision conviennent particulièrement bien. L'outil de mélange achemine le produit vers le haut le long de la paroi de la cuve. Au centre, il redescend de façon contrôlée. Il en résulte un mouvement de produit tridimensionnel avec une sollicitation au cisaillement comparativement faible. Ces systèmes de mélange conviennent également aux grandes charges et aux produits sujets à la ségrégation.

Les mélangeurs à chute libre tels que les mélangeurs à tambour, à double cône ou en V travaillent sans outils de mélange internes et peuvent donc être très ménageants pour le produit. Ils conviennent particulièrement aux solides en vrac secs, bien coulants et déjà désagglomérés, présentant des propriétés de particules similaires. Mais ils atteignent rarement une qualité de mélange élevée. En cas de fortes différences de granulométrie, de forme ou de masse volumique apparente, ils doivent toutefois être évalués avec soin, car le mouvement dominé par la gravité peut favoriser la ségrégation.

Les mélangeurs à ruban et à hélice peuvent également convenir pour de grandes charges. À faible vitesse périphérique, ils produisent un remaniement axial et radial uniforme. Mais eux aussi atteignent rarement des qualités de mélange élevées. La géométrie de l'outil, la distance à la paroi et le taux de remplissage doivent être accordés de manière qu'il n'apparaisse ni zones mortes, ni frottement excessif, ni sollicitation indésirable des grains.

La géométrie de la cuve est un facteur essentiel. Les chambres de mélange coniques concentrent les petites quantités de remplissage dans la partie basse et améliorent la saisie par l'outil. De grandes sections de sortie, des trajets de vidange courts et des vidanges à faibles résidus réduisent les restes de produit, les remélanges et le risque de ségrégation à la vidange.

Des entraînements à fréquence variable permettent un démarrage en douceur ainsi que des rampes de vitesse définies. Ils aident à limiter la vitesse périphérique, et donc la sollicitation mécanique, au minimum nécessaire. La surveillance du couple et de la puissance peut en outre fournir des indices sur le compactage, les adhérences, les modifications du produit ou un taux de remplissage inadapté.

Pour le dimensionnement des grandes charges, la vitesse périphérique, le taux de remplissage, le temps de mélange, le couple, l'apport de puissance spécifique et l'évolution de la température sont particulièrement pertinents. Le réglage optimal est spécifique au produit : un muesli sensible à la rupture nécessite un point de fonctionnement différent d'une poudre fine et cohésive ou d'un granulé séché par atomisation.

En résumé, des outils de mélange à grande surface et à rotation lente, un mouvement de produit tridimensionnel contrôlé et une conduite de procédé adaptée assurent de faibles forces de cisaillement avec de grandes quantités de poudre. L'aptitude devrait être vérifiée avec le produit d'origine – y compris la qualité de mélange, la rupture de grain, la formation de poussière, la vidange résiduelle et le comportement à la ségrégation.