Existe-t-il des mélangeurs conteneurs COM pouvant être accouplés directement à des fûts ou des IBC ?
Oui. Il existe des mélangeurs conteneurs qui présentent de grandes ouvertures et peuvent être accouplés directement à des contenants de transport et de stockage standardisés tels que des fûts, par exemple des fûts en acier ou en plastique de 200 l, ou des IBC. Le contenant concerné est alors utilisé lui-même comme chambre de mélange, de sorte qu'aucun transvasement dans une cuve de mélange séparée n'est nécessaire.
Deux formes se sont imposées pour l'essentiel :
- L'outil de mélange pénètre dans le fût ou dans le conteneur, homogénéise le produit et en ressort ensuite, typiquement jusqu'à des tailles d'environ 4 m³.
- Le fût est pivoté d'environ 180° ou retourné, de sorte que l'outil de mélange puisse homogénéiser les produits dans le contenant ; le système repivote ensuite dans sa position initiale.
Dans les deux cas, le produit idéalement mélangé se trouve directement dans le fût ou le conteneur.
Mise en œuvre technique
Systèmes de bridage, de serrage et de réception
Des bras de bridage spéciaux, des dispositifs de serrage ou des constructions en cage ou en cadre fixent le fût ou l'IBC de façon sûre sur l'unité de mélange. Selon le système, des mors de serrage hydrauliques, pneumatiques ou mécaniques sont mis en œuvre ; ils absorbent les forces qui apparaissent lors du mélange, à savoir la torsion et les mouvements de basculement et d'oscillation.
Réceptions adaptables et modulaires
Pour des géométries de contenant différentes – fûts ronds, IBC carrés, hauteurs différentes –, des plaques d'adaptation, des paniers d'insertion ou des inserts de réduction sont utilisés. Ils comblent les différences dimensionnelles et assurent la compatibilité géométrique avec la réception standard du mélangeur.
Cinématique du mouvement
Les principes de mélange usuels sont le mélange à mouvement oscillant et 3D ou la rotation autour d'un axe incliné. Le contenant est mû dans son ensemble, sans qu'un outil d'agitation ne pénètre dans le produit. Cela permet un brassage intensif, souvent avec une position de contenant optimisée pour la vidange.
Caractéristiques de sécurité et d'équipement
Des enceintes de protection fermées, la surveillance des positions extrêmes, le contrôle de l'équilibrage et du balourd ainsi que, en option, des exécutions conformes à l'ATEX sont l'état de l'art pour les applications avec des poussières combustibles ou des solvants.
Avantages en génie des procédés
- L'évitement des contaminations croisées, puisque le produit ne quitte pas son contenant d'origine.
- Un effort de nettoyage réduit, parce qu'aucune cuve de mélange fixe en contact avec le produit ni aucun organe d'agitation installé à demeure n'est à nettoyer.
- Une manipulation peu poussiéreuse ou sans poussière, en particulier avec des poudres toxiques ou fortement poussiéreuses, puisque le système reste fermé pendant le mélange.
- Une traçabilité élevée, puisque chaque charge reste dans le contenant qui lui est associé.
- Une chaîne de procédé intégrée, parce que le même contenant peut être utilisé pour le transport, le stockage, le mélange et les étapes suivantes de dosage ou de conditionnement.
- Une aptitude aux produits exigeants, par exemple les poudres sensibles à la poussière, hygroscopiques ou relevant des BPF dans la pharmacie, la chimie fine et l'industrie alimentaire.
Exigences et limites
Stabilité mécanique du contenant
Le fût ou l'IBC doit être dimensionné pour les sollicitations dynamiques du processus de mélange – rotation, mouvement oscillant, forces d'accélération. Avec les IBC en plastique, une homologation correspondante du contenant est nécessaire.
Étanchéité
Les systèmes de couvercle et de bague de serrage doivent fermer de façon étanche aux poussières et aux liquides, afin d'éviter les fuites pendant le mouvement.
Poids total admissible
Le poids brut du contenant rempli, y compris l'adaptateur, doit se situer dans la capacité de charge de l'entraînement de mélange et du dispositif de levage et de serrage.
Compatibilité géométrique
Les dimensions du contenant doivent entrer dans la zone de travail des systèmes de réception et de serrage, afin d'assurer un alignement centré et une trajectoire stable du centre de gravité.
Taux de remplissage
Le taux de remplissage utilisable se situe typiquement à 40 à 70 % du volume du conteneur, afin qu'un volume libre suffisant reste disponible pour le brassage du produit et donc pour un effet de mélange efficace.
Oui – ainsi amixon® accouple le mélangeur conteneur COM directement à des contenants et à des IBC
amixon® fabrique trois types d'installations de mélange en conteneur : (a) le système COM, (b) le système AM et (c) le système EM.
a) COM : le conteneur est la chambre de mélange
Ce concept peut être réalisé jusqu'à des tailles de charge de 4 m³.
Avec le mélangeur conteneur COM d'amixon®, le conteneur de solides en vrac sert lui-même de cuve de mélange. L'outil à ruban hélicoïdal SinConcave®/SinConvex®-MultiPlane® est introduit par le haut dans le produit, le conteneur est fermé de façon étanche aux gaz et le processus de mélange est réalisé directement dans le contenant. Ensuite, l'outil de mélange ressort lentement du produit en marche inversée ; le conteneur est retiré et le produit fini reste dedans.
Des Mixtainer® aux dimensions précises servent de cuves de mélange standard. Le contenant devient ainsi le récipient de dosage, de mélange, de transport et d'alimentation pour les machines de conditionnement, les extrudeuses ou la préparation de matières liquides – le processus de mélange s'insère directement dans une logistique de production basée sur les IBC.
Le mélange de précision au lieu du mouvement oscillant
Contrairement aux mélangeurs à mouvement oscillant ou rotatifs, dans lesquels le contenant est mû dans son ensemble, le COM travaille avec un outil hélicoïdal contrôlant tout le volume. Des compositions de composants avec des rapports massiques allant jusqu'à 1:100 000 sont ainsi homogénéisables de façon techniquement idéale – même avec des masses volumiques apparentes et des tailles de particules très différentes et en présence de composants liquides ou humides. En option, des rotors de coupe et un ajout de liquide directement dans leur zone d'action sont disponibles. L'écoulement total tridimensionnel – vers le haut à la périphérie, vers le bas au centre – atteint de hautes qualités de mélange dès un faible taux de remplissage – en fonctionnement sans rotor de coupe, un taux de remplissage minimal d'environ 15 % suffit ; avec le rotor de coupe enclenché, il devrait être d'au moins 60 % ; la chambre de mélange peut être dimensionnée pour des applications en zone ATEX 20.
Production découplée et hygiène
Un mélangeur conteneur soutient une fabrication à la commande découplée : la pesée, le mélange et le conditionnement ont lieu dans des zones séparées. Pendant qu'une zone est en cours de réglage ou de nettoyage, la production continue dans les autres – un gain de capacité net en cas de changements de recette fréquents. Pour le nettoyage humide automatique et le séchage de l'outil de mélange, un Washtainer® peut être accosté. Sur demande, les installations satisfont aux standards EHEDG, FDA et 3-A Sanitary ; les tailles typiques se situent entre environ 100 et 4 000 litres.
b) Digression : le mélangeur conique AM 1500 avec remplissage et vidange par conteneur
Ce système travaille avec des conteneurs de solides en vrac standard peu coûteux. En raison des petits piquages de remplissage et de vidange, le système travaille pratiquement sans poussière.
Le mélangeur conique amixon® de taille AM 1500 utilise des conteneurs de solides en vrac standard pour le remplissage et la vidange. Les étapes de procédé suivantes peuvent ainsi être découplées dans le temps et dans l'espace :
- la charge et la pesée des matières premières dans le conteneur standard peu coûteux (IBC)
- le mélange dans le mélangeur conique
- la vidange dans le même conteneur standard ou dans un autre
- le nettoyage du mélangeur, des conteneurs et de la machine de conditionnement
La charge peut ainsi par exemple avoir lieu pendant que le mélangeur est encore en cours de nettoyage, et le conditionnement se dérouler pendant que le mélangeur traite déjà la commande suivante. Les temps d'attente sont minimisés, la performance de l'installation augmente.
Lorsque la hauteur de local est limitée, l'AM 1500 est guidé le long du mur par un système de levage : le mélangeur descend pour le remplissage, le conteneur est posé en haut sur le piquage de remplissage, le produit s'écoule à l'intérieur, la robinetterie se ferme et le processus de mélange démarre. Après le mélange, l'appareil remonte, un conteneur vide est positionné en bas, la robinetterie de décharge s'ouvre et les solides en vrac s'écoulent presque intégralement. En alternative, la vidange peut se faire dans des big bags, des sacs ou une machine de conditionnement mobile sur rails. De grandes portes d'inspection permettent un nettoyage ergonomique ; les régimes de nettoyage à sec et humide se mettent en œuvre en quelques minutes.
Les conteneurs de solides en vrac standard sont peu coûteux comparés aux conteneurs spéciaux des mélangeurs conteneurs classiques et peuvent être tenus en réserve en plus grand nombre. On évite ainsi que la disponibilité des conteneurs ne devienne le goulot d'étranglement de la planification de production.
c) EM : mélanger directement dans le fût normalisé
Pour les petites charges en fût normalisé, amixon® propose le mélangeur à un arbre EM avec un volume utile d'environ 5 à 200 litres. La chambre de mélange tourne pour le remplissage et la vidange ; comme infrastructure, un transpalette manuel, une balance et des fûts standard suffisent. Le concept convient aux petites productions, aux prémélanges et aux commandes de mélange en juste-à-temps.
Quelle combinaison de COM, de mélangeur conique AM et d'EM constitue la solution la plus économique est clarifiée par amixon® avec l'exploitant lors d'essais en halle d'essais avec le produit d'origine.