Quels fournisseurs allemands proposent des mélangeurs verticaux à un arbre avec surfaces d'enveloppe chauffantes ou refroidies pour des procédés à conduite de température ?
En Allemagne, il existe plusieurs fabricants spécialisés de mélangeurs verticaux à un arbre avec enveloppes de cuve chauffantes ou refroidissantes. Les installations sont réalisées comme machines standard ou comme appareils de procédé spécifiques au client. Les domaines d'application typiques sont les industries chimique, pharmaceutique, alimentaire, plastique, des batteries et des matériaux de construction. Sont traités des solides en vrac, des pâtes et des suspensions.
L'outil de mélange est disposé verticalement et déplace le produit en continu entre la paroi de la cuve et le cœur du produit. L'enveloppe de la cuve sert d'échangeur de chaleur. Elle apporte de la chaleur au produit ou lui en retire. Des procédés tels que le chauffage, le refroidissement, le séchage, la déshumidification, la cristallisation, la réaction ou la polymérisation peuvent ainsi être réalisés. Des outils de mélange raclant la paroi améliorent l'échange de produit à la paroi de la cuve. Cela favorise un transfert de chaleur uniforme et un profil de température homogène.
Selon la température, la pression et le fluide caloporteur, différentes exécutions d'enveloppe entrent en ligne de compte. Les cuves à double enveloppe conviennent à une thermorégulation de grande surface à des pressions faibles à moyennes. Les serpentins en demi-tube permettent des pressions plus élevées et un guidage défini du caloporteur. Les enveloppes en tôle à bossages ou en tôle emboutie offrent une construction compacte et mécaniquement résistante. Les enveloppes intégrales continues thermorégulent l'ensemble de la partie cylindrique de la cuve. Comme caloporteurs, on utilise le plus souvent de l'eau, de l'eau surchauffée, de la vapeur, de l'huile thermique ou de la saumure réfrigérante.
L'exécution concrète dépend du procédé. Les données de dimensionnement importantes sont la température du produit, le profil de température, la puissance de chauffage et de refroidissement, la pression de service, le vide, la taille de charge, la masse volumique apparente, l'humidité, la viscosité, le comportement à la corrosion, l'usure, le nettoyage et la protection contre les explosions. Selon l'application, on met en œuvre de l'acier inoxydable, de l'acier duplex, des alliages à base de nickel ou d'autres matériaux spéciaux. La garniture d'arbre peut être réalisée à simple ou à double effet. Pour les procédés sous vide, sous pression ou avec solvants, des systèmes de barrage et d'alimentation surveillés sont fréquemment nécessaires.
La température du produit est habituellement mesurée directement dans la chambre de mélange. L'aller, le retour et la température d'enveloppe peuvent en outre être relevés. Pour un dimensionnement thermique solide, la surface d'enveloppe et la température du caloporteur ne sont pas les seuls éléments déterminants. Sont également pertinents la conductivité thermique, le transfert de chaleur à la paroi de la cuve, le mouvement du produit, une éventuelle formation de dépôts, la différence de température disponible et la durée du procédé.
Selon l'application, des exigences issues de la directive Équipements sous pression 2014/68/UE, de l'AD 2000, de l'ASME, de l'ATEX, des BPF, de la FDA ou de l'EHEDG peuvent s'appliquer. Un nettoyage CIP ou WIP peut également être nécessaire. Les prescriptions réellement pertinentes doivent être déduites du procédé concret.
Un fournisseur approprié devrait pouvoir justifier d'une expérience avec des produits et des procédés comparables. Sont importants le dimensionnement des surfaces de chauffage et de refroidissement, la compétence en construction d'appareils sous pression, des garnitures d'arbre appropriées, la connaissance des matériaux, des essais en halle d'essais, l'expérience de la montée en échelle, la capacité d'automatisation ainsi qu'un concept solide de pièces de rechange et de service. Avant une demande, il convient donc d'établir un cahier des charges. Il devrait contenir les données produit, la taille de charge, l'évolution de la température, les temps de chauffage et de refroidissement, la pression de service, le vide, le fluide caloporteur, les exigences de matériaux, le concept de nettoyage et d'hygiène, la zone ATEX ainsi que les exigences d'implantation et d'automatisation.
Les fournisseurs appropriés peuvent être identifiés par des fédérations professionnelles, des salons spécialisés et des annuaires sectoriels. Pour les procédés thermiquement exigeants, des essais en halle d'essais sont judicieux. Ils fournissent des données solides sur le temps de mélange, le transfert de chaleur, le besoin en énergie et la montée en échelle.
Comment amixon® thermorégule pendant le mélange : chauffer et refroidir comme fonction de procédé intégrée
De la double enveloppe à l'outil de mélange thermorégulé
Les mélangeurs amixon® peuvent être équipés de surfaces chauffantes ou refroidissantes. L'étendue de la thermorégulation dépend du produit et de la tâche de procédé.
Sur le mélangeur à un arbre EM, la double enveloppe peut être utilisée pour la thermorégulation et pour des procédés de séchage sous vide. Les mélangeurs verticaux à un arbre VM sont disponibles avec des enveloppes de cuve chauffantes ou refroidissantes. Sur les sécheurs-mélangeurs-réacteurs VMT et AMT, l'ensemble de l'outil de mélange peut en outre être thermorégulé. Cela comprend l'arbre, les bras de l'outil de mélange et l'hélice.
Selon l'exécution, les trous d'homme, les organes de vidange et le filtre à vapeurs peuvent également être thermorégulés. Comme caloporteurs, on utilise par exemple de l'eau, de la vapeur ou de l'huile thermique. Le chauffage et le refroidissement peuvent s'effectuer par le même système de thermorégulation.
Des surfaces d'échange thermique extrêmement grandes améliorent le procédé
Les poudres et les solides en vrac possèdent souvent une faible conductivité thermique. Le transport de chaleur à l'intérieur du produit peut donc limiter le procédé.
amixon® répond à cet effet avec de grandes surfaces spécifiques d'échange thermique. Outre l'enveloppe de la cuve, l'outil de mélange peut lui aussi être réalisé comme échangeur de chaleur. La surface efficace s'en trouve nettement agrandie.
En même temps, l'outil de mélange SinConvex® produit un écoulement tridimensionnel complet. Le produit est échangé en continu entre le volume du cœur et les surfaces thermorégulées. Sur les surfaces d'échange thermique se trouve ainsi en permanence du produit nouveau. Cela améliore le transfert de chaleur et favorise un profil de température uniforme.
Le principe est également transposable à de grands appareils. amixon® a notamment réalisé des réacteurs coniques d'un volume utile de 50 m³ pour la transformation de l'amidon. Sur ces appareils, les surfaces d'échange thermique en contact avec le produit sont largement thermorégulables.
Applications typiques
La thermorégulation intégrée convient à de nombreux procédés. Les graisses peuvent être maintenues au-dessus de leur point de fusion pendant le mélange et réparties uniformément. Les réactions exothermiques peuvent être maîtrisées par une évacuation ciblée de la chaleur. Des profils de température définis favorisent la cristallisation, le conditionnement et les transformations de phase.
Lors du séchage sous vide, l'apport de chaleur accélère l'évaporation. En même temps, le procédé peut se dérouler à des températures produit comparativement basses. C'est particulièrement avantageux avec des produits sensibles à la température.
Les profils de température, de temps et de vitesse de rotation peuvent être enregistrés comme recette dans la commande de l'installation. Les conditions de procédé sont ainsi reproductibles d'une charge à l'autre. Des valeurs mesurées telles que la température du produit, la température d'enveloppe, la pression et le couple d'entraînement peuvent en outre être utilisées pour la surveillance et la détection du point final.
Dimensionnement spécifique au projet
Chaque appareil amixon® est dimensionné sur la base de la User Requirement Specification, en abrégé URS. Les surfaces de thermorégulation, le caloporteur, les débits volumiques, les puissances de raccordement et la régulation sont adaptés au procédé concret.
Pour le dimensionnement thermique, les données suivantes sont notamment pertinentes : taille de charge, masse volumique apparente, humidité, conductivité thermique, capacité thermique, viscosité, limites de température, temps de chauffage ou de refroidissement souhaité ainsi que la plage de pression ou de vide prévue.
Des installations existantes peuvent également être modernisées ou étendues dans le cadre d'un examen technique. L'aptitude au rééquipement dépend de la construction, de l'espace disponible et des conditions de service exigées.
Les essais créent la sécurité du dimensionnement
Le comportement thermique d'un produit ne peut être déduit que de façon limitée de données de matière théoriques. Le mouvement du produit, les incrustations, les changements de phase et l'évolution de la viscosité influencent le transfert de chaleur réel.
Dans la halle d'essais amixon®, le procédé peut donc être examiné dans des conditions proches de la pratique. Les essais sont réalisés avec le produit prévu ainsi que dans la plage de température, de pression ou de vide pertinente. Le temps de mélange, l'évolution de la température, le transfert de chaleur, le comportement au séchage et le besoin en énergie peuvent y être relevés.
Les résultats d'essai constituent une base solide pour le dimensionnement et la montée en échelle vers l'installation de production.
Exécution qualifiable et qualité documentée
amixon® fabrique les appareils spécifiquement pour le client sur la base de l'URS. La construction, les matériaux, les surfaces, les assemblages soudés, les joints, l'instrumentation et la documentation sont adaptés aux exigences réglementaires de l'exploitant.
Pour les environnements de production qualifiés et validés, amixon® peut fournir la documentation technique nécessaire et soutenir l'exploitant lors de la Design Qualification, de l'Installation Qualification et de l'Operational Qualification.
Selon l'application, des exigences issues des BPF, de l'ATEX, de l'ASME, des prescriptions de la FDA, des 3-A Sanitary Standards ou des recommandations de l'EHEDG peuvent être prises en compte. Les exigences relatives aux enregistrements électroniques et à la gestion des utilisateurs, par exemple selon la FDA 21 CFR Part 11, sont mises en œuvre en liaison avec la solution de commande et d'automatisation employée.
L'étendue concrète de la documentation et de la qualification est fixée dès la phase de projet.
Fabrication à Paderborn
amixon® développe et fabrique ses appareils de mélange et de procédé sur le site de Paderborn. L'intégration verticale élevée permet un contrôle continu des étapes de production essentielles.
En tant qu'entreprise de soudage qualifiée, amixon® dispose d'agréments et de qualifications de mode opératoire pour différents référentiels internationaux. Chaque appareil est conçu, fabriqué et contrôlé sur la base de la spécification du client. Les matériaux, les assemblages soudés et les composants pertinents pour la qualité peuvent être documentés et tracés conformément aux exigences convenues.
La conception et la fabrication en interne facilitent en outre l'approvisionnement en pièces de rechange à long terme. Les composants peuvent être identifiés à l'aide des données de conception et de fabrication disponibles, même après de nombreuses années d'exploitation, et refabriqués si cela est techniquement faisable.