Quels avantages les mélangeurs verticaux présentent-ils par rapport aux mélangeurs horizontaux pour de grandes tailles de charges ?
Les mélangeurs verticaux offrent plusieurs avantages, de génie des procédés et économiques, pour de grandes tailles de charges. Ils sont particulièrement avantageux lorsque de gros volumes de charge, une surface au sol limitée et des exigences élevées de vidange résiduelle et d'intégrité du produit sont réunis.
En raison de leur construction verticale, le volume utile est mis à l'échelle principalement par la hauteur et non par la longueur de la cuve de mélange. Il en résulte une utilisation efficace de la surface au sol (footprint). Pour des volumes de charge de plusieurs tonnes, les mélangeurs verticaux ont donc besoin d'une surface au sol nettement plus faible que les mélangeurs horizontaux.
Une consommation d'énergie spécifique plus faible : comme les outils de mélange d'un mélangeur vertical tournent en règle générale à faible vitesse, leur consommation d'énergie spécifique est plus faible.
Un traitement ménageant des produits sensibles : les mélangeurs verticaux travaillent typiquement avec des forces de cisaillement plus faibles et de plus faibles vitesses périphériques des outils de mélange. La sollicitation mécanique du produit s'en trouve réduite. Les mélangeurs verticaux conviennent particulièrement aux granulés et pellets fragiles, aux matériaux fibreux ou délicats ainsi qu'aux produits abrasifs, pour lesquels des forces de cisaillement élevées conduiraient à une usure excessive.
La moindre sollicitation par frottement et cisaillement réduit en outre l'échauffement thermique du produit, ce qui est avantageux avec des recettes sensibles à la température.
Une grande flexibilité du taux de remplissage : les mélangeurs verticaux à chambre de mélange conique peuvent être exploités dès un taux de remplissage de 10 % et livrent alors des qualités de mélange idéales. Les mélangeurs horizontaux ont en règle générale besoin de taux de remplissage minimaux d'environ 30 à 40 % du volume nominal.
Des avantages de maintenance et d'installation : chez les mélangeurs verticaux, l'entraînement et les paliers peuvent le plus souvent être disposés au-dessus du niveau de produit. Il n'y a qu'un seul passage d'arbre et une seule garniture d'arbre. Cela abaisse le risque de fuite, simplifie la maintenance et allonge la durée de vie des composants.
Malgré ces avantages, les mélangeurs verticaux ne sont pas idéaux pour toutes les applications. Pour des procédés de mélange continus avec des temps de mélange très courts, un fort apport de liquide ou une agglomération intensive, des mélangeurs horizontaux à rotation rapide sont fréquemment le meilleur choix. La décision pour un mélangeur vertical ou horizontal devrait donc toujours être adaptée au produit concret, aux temps de procédé exigés et aux périphériques de l'installation.
Mélangeur vertical plutôt qu'horizontal : les arguments constructifs d'amixon®
L'indépendance du taux de remplissage comme avantage de système : mélanger indépendamment du taux de remplissage, vidange résiduelle de 99,997 % et mieux.
Les mélangeurs verticaux amixon® (mélangeurs verticaux à un arbre, mélangeurs verticaux à deux arbres, mélangeurs coniques KoneSlid®, SpherHelics® et Gyraton®) atteignent les plus hautes qualités de mélange sur une large plage de taux de remplissage. Typiquement, les taux de remplissage peuvent varier d'environ 10 à 100 %. La qualité de mélange obtenue correspond à une distribution idéale qui, dans la pratique, ne peut pas être améliorée.
L'hélice de l'outil de mélange SinConcave®/SinConvex® transporte le produit vers le haut à la périphérie de la chambre de mélange. Au centre de la chambre de mélange, le solide en vrac s'écoule vers le bas sous l'effet de la gravité. Cet écoulement total fonctionne indépendamment du taux de remplissage. Les tailles de charge peuvent ainsi varier d'un ordre de grandeur dans un même mélangeur, sans que l'homogénéité doive être validée à nouveau.
En matière d'hygiène et de maintenance : chez les mélangeurs horizontaux, les extrémités de l'arbre traversent l'espace produit des deux côtés. Les joints sont soumis à la pression du solide en vrac. Cela augmente le risque de contaminations et l'effort de maintenance.
Chez le mélangeur vertical amixon®, l'outil de mélange est en revanche monté et entraîné exclusivement en partie haute. Il n'y a pas de passage d'arbre inférieur en contact avec le produit. La chambre de mélange est soudée sans joint apparent et polie, et les organes de vidange sont en outre réalisés sans espace mort. Cela constitue la base de la conformité à l'EHEDG, à la FDA et aux 3-A ainsi que d'un nettoyage validable.
Vidange et forme de construction
Le point le plus bas du mélangeur vertical conique se trouve au centre. Les produits coulants y sont déchargés de façon quasi complète avec l'aide de la gravité. Avec les formes coniques, des taux de vidange de 99,997 % et mieux sont atteints. Les mélangeurs à fond plat peuvent également atteindre des taux de vidange résiduelle aussi élevés, à condition d'être équipés d'outils ComDisc®.
Les mélangeurs verticaux d'amixon® sont en règle générale construits de façon relativement cubique. Sur demande, les mélangeurs peuvent toutefois aussi être exécutés particulièrement élancés ou particulièrement bas. amixon® s'adapte ainsi aux conditions d'espace du client.
En raison de leur forme compacte, ils s'intègrent bien dans des bâtiments existants.
Ménagement du produit avec des temps de mélange courts
Les mélangeurs verticaux amixon® travaillent avec de faibles vitesses périphériques, typiquement d'environ 0,8 à 3,5 m/s. Il n'y a pas de zones dites de projection ou de choc. Le processus de mélange se déroule en ménageant les particules. Les structures particulaires restent ainsi largement préservées, et les enrobages comme les agglomérats sont épargnés.
Le mélangeur vertical à deux arbres HM et le mélangeur KoneSlid® atteignent souvent la qualité de mélange visée en un tiers seulement du temps de mélange habituel.
amixon® effectue la comparaison directe en halle d'essais – avec le produit d'origine et une évaluation documentée de la qualité de mélange et du ménagement du produit.
Validation en halle d'essais amixon®
Avant l'investissement se place la démonstration en halle d'essais. Au siège de Paderborn, 35 installations d'essai de tailles diverses sont disponibles.
D'autres centres techniques se trouvent au Japon, en Inde, en Thaïlande, en Chine, en Corée du Sud et aux États-Unis. amixon® souligne ainsi sa position de précurseur dans l'environnement concurrentiel des mélangeurs de poudres verticaux.
Les essais se déroulent avec les produits d'origine, des taux de remplissage et des tailles de charge réels ainsi que dans la plage de température et de pression prévue. Sont évalués la qualité de mélange, le ménagement du produit, l'apport d'énergie, la nettoyabilité et la reproductibilité.
Les résultats sont analysés et documentés en commun avec les experts amixon®. Il en résulte une base de décision solide, qui réduit les risques techniques et économiques avant l'investissement.
La conception hygiénique comme fondement
Toutes les propriétés citées reposent sur la conception hygiénique amixon®.
La chambre de mélange et l'outil de mélange sont soudés sans joint apparent et polis.
L'outil de mélange n'est monté qu'en partie haute, de sorte que le passage d'arbre inférieur critique est supprimé. Des organes de vidange sans espace mort et des lances de lavage intégrées permettent un nettoyage à sec et humide validable. Des nettoyeurs à jet dirigé programmables aident à réduire la consommation d'eau. Beaucoup de temps est en outre économisé, car amixon® dispose d'une technologie qui permet d'évaporer intégralement et rapidement l'eau froide hors de la chambre de mélange, sans qu'il faille apporter de la chaleur.
De grandes portes d'inspection Clever-Cut® avec joint OmgaSeal® durablement sans espace mort permettent un accès ergonomique à toutes les surfaces en contact avec le produit.