Quali opzioni tecniche esistono per garantire basse forze di taglio e un movimento di miscelazione delicato su grandi lotti?
Basse forze di taglio con grandi lotti di solidi sfusi e polveri non si ottengono soltanto con basse velocità di rotazione. Decisiva è la combinazione tra utensile di miscelazione, geometria del recipiente, grado di riempimento, velocità periferica, tempo di miscelazione e proprietà fisiche del prodotto. L'obiettivo è un rimescolamento completo dell'intero lotto con una sollecitazione delle particelle quanto più contenuta possibile.
Per polveri, granulati, fiocchi e agglomerati sensibili sono particolarmente adatti i miscelatori a coclea conica verticali e altri miscelatori di precisione verticali. L'utensile di miscelazione trasporta il prodotto verso l'alto lungo la parete del recipiente. Al centro esso ridiscende in modo controllato. Ne risulta un movimento del prodotto tridimensionale con una sollecitazione di taglio relativamente contenuta. Questi sistemi di miscelazione sono adatti anche a grandi lotti e a prodotti soggetti a segregazione.
I miscelatori a caduta libera come quelli a tamburo, a doppio cono o a V lavorano senza utensili di miscelazione interni e possono quindi essere molto delicati sul prodotto. Sono particolarmente adatti a solidi sfusi secchi, ben scorrevoli e già disagglomerati, con proprietà particellari simili. Raramente, tuttavia, raggiungono un'elevata qualità di miscelazione. In presenza di forti differenze di granulometria, forma o densità apparente devono comunque essere valutati con attenzione, poiché il movimento dominato dalla gravità può favorire la segregazione.
Anche i miscelatori a nastro e a elica possono essere adatti a grandi lotti. Con velocità periferiche basse generano un rimescolamento assiale e radiale uniforme. Ma anche questi raramente raggiungono qualità di miscelazione elevate. Geometria dell'utensile, distanza dalla parete e grado di riempimento devono essere armonizzati in modo da evitare zone morte, attrito eccessivo o una sollecitazione indesiderata delle particelle.
La geometria del recipiente è un fattore essenziale. Le camere di miscelazione coniche concentrano le piccole quantità di riempimento nella parte inferiore e migliorano l'azione dell'utensile. Ampie sezioni di scarico, percorsi di scarico brevi e svuotamenti a basso residuo riducono i resti di prodotto, le rimiscelazioni e il rischio di segregazione allo scarico.
Gli azionamenti a frequenza regolata consentono un avviamento dolce e rampe di velocità definite. Aiutano a limitare la velocità periferica e quindi la sollecitazione meccanica al minimo necessario. Il monitoraggio di coppia e potenza può inoltre fornire indicazioni su compattazione, adesioni, alterazioni del prodotto o un grado di riempimento non idoneo.
Per la progettazione di grandi lotti sono particolarmente rilevanti la velocità periferica, il grado di riempimento, il tempo di miscelazione, la coppia, l'apporto di potenza specifico e l'andamento della temperatura. L'impostazione ottimale è specifica per ogni prodotto: un muesli sensibile alla rottura richiede un punto di lavoro diverso rispetto a una polvere fine e coesiva o a un granulato essiccato a spruzzo.
In sintesi, utensili di miscelazione a superficie ampia e a bassa velocità, un movimento del prodotto tridimensionale controllato e una conduzione di processo armonizzata assicurano basse forze di taglio con grandi quantità di polvere. L'idoneità dovrebbe essere verificata con il prodotto originale, valutando qualità di miscelazione, rottura dei chicchi, formazione di polvere, svuotamento residuo e comportamento di segregazione.
Miscelazione delicata di grandi lotti con amixon®
amixon® sviluppa e produce da oltre 40 anni miscelatori di precisione verticali per polveri, granulati e solidi sfusi. Il programma comprende sistemi di miscelazione con fondo conico e piano, progettati per elevate qualità di miscelazione, movimenti delicati sul prodotto e uno svuotamento ben accessibile e a basso residuo.
La base per una sollecitazione contenuta delle particelle è un movimento del prodotto controllato e tridimensionale. Le eliche di miscelazione SinConvex® e SinConcave® trasportano il prodotto verso l'alto lungo la parete della camera di miscelazione. Al centro esso fluisce verso il basso per gravità. Questo rimescolamento uniforme consente un'omogeneizzazione delicata con velocità periferiche basse e un apporto di energia contenuto. SinConvex® favorisce in particolare un movimento del prodotto uniforme e uno svuotamento residuo molto buono; SinConcave® è adatto anche a prodotti con una maggiore tendenza all'adesione.
MultiPlane® estende questo principio di miscelazione con un movimento del prodotto mirato e multidimensionale. In questo modo è possibile omogeneizzare anche grandi lotti senza comprimere, sottoporre a taglio o riscaldare inutilmente i componenti sensibili. Per i prodotti con agglomerati stabili è possibile attivare, in opzione e per un tempo limitato, utensili intensivi. La miscelazione di base resta così delicata; la disagglomerazione avviene solo dove e per il tempo richiesto dalla ricetta.
Una soluzione particolarmente elegante è il miscelatore KoneSlid® KS. Il suo organo di scarico conico assolve contemporaneamente funzioni nel processo di miscelazione e allo scarico. Il prodotto può essere svuotato in modo rapido, controllato e in gran parte privo di segregazione. KoneSlid® è particolarmente adatto a polveri e granulati sensibili, quando sono decisivi tempi brevi di miscelazione e svuotamento.
Quando è necessario omogeneizzare lotti molto grandi, il silo miscelatore Gyraton® è una soluzione eccellente. Viene progettato per dimensioni di lotto da 10 a 100 m³ e unisce miscelazione, accumulo e scarico in un unico apparecchio. L'utensile di miscelazione elicoidale ruota e allo stesso tempo si muove in modo orbitale lungo la parete della camera di miscelazione. In questo modo grandi volumi di prodotto vengono raggiunti in modo mirato e omogeneizzati con un basso apporto di energia. Anche i riempimenti parziali a partire da circa il 5% possono essere miscelati in modo affidabile.
Nonostante le sue dimensioni, il silo miscelatore Gyraton® resta facile da trasportare. Le taglie fino a 100 m³ vengono trasportate quasi completamente preassemblate in posizione orizzontale e vengono raddrizzate solo sul luogo di installazione. L'altezza di trasporto, veicolo incluso, resta inferiore a quattro metri. Il trasporto è possibile su strada, per ferrovia o per via d'acqua.
La progettazione concreta viene messa in sicurezza nel centro prove amixon® con il prodotto originale. Lì vengono esaminati qualità di miscelazione, tempo di miscelazione, delicatezza sulle particelle, rottura dei chicchi, segregazione allo scarico, svuotamento residuo e pulibilità. Si crea così una base solida per un processo di grande lotto delicato e riproducibile.