Quali parametri governano l'integrità delle particelle, cioè basse forze di taglio e movimento delicato, nei miscelatori verticali?
L'integrità delle particelle nei miscelatori verticali è determinata soprattutto dalla geometria dell'utensile, dalla velocità di giro, dal grado di riempimento, dal tempo di miscelazione, dalla qualità della superficie e dalle proprietà del prodotto. L'obiettivo è muovere il più delicatamente possibile particelle sensibili quali granulati, agglomerati, particelle rivestite o prodotti fibrosi, senza perdere la qualità di miscelazione necessaria.
La migliore protezione delle particelle si ottiene quando la qualità di miscelazione richiesta viene raggiunta nel tempo di processo più breve possibile. È dimostrato in molti casi a livello mondiale che i miscelatori verticali a due alberi, con un dimensionamento adeguato, possono combinare tempi di miscelazione molto brevi con un'elevata qualità di miscelazione e una buona delicatezza sul prodotto.
Utensile e geometria
La geometria dell'elica o della coclea è un fattore centrale. Un utensile di forma uniforme e di grande superficie trasporta i solidi sfusi verso l'alto in modo soffice e genera prevalentemente un rimescolamento convettivo invece di un taglio intenso.
Sono inoltre importanti superfici lisce, transizioni arrotondate e un'esecuzione povera di spazi morti. Riducono l'abrasione, la rottura delle particelle e i sovraccarichi locali. La luce dovrebbe essere dimensionata in modo da non generare bloccaggi o schiacciamenti; un riferimento generico al diametro delle particelle è per questo troppo schematico.
Velocità di giro e velocità periferica
La velocità periferica è una leva essenziale per la sollecitazione meccanica. Numeri di giri bassi e velocità periferiche moderate riducono le forze di taglio, l'energia d'urto e l'abrasione.
La velocità di giro non deve però essere nemmeno troppo bassa, perché altrimenti viene a mancare il ricircolo e l'omogeneizzazione necessari. Decisivo è quindi un punto di equilibrio tra la protezione delle particelle e un'azione di miscelazione sufficiente.
Grado di riempimento e comportamento di miscelazione
Il grado di riempimento idoneo dipende dal tipo di miscelatore e dal prodotto. Un'indicazione generica come dal 40 all'80 per cento è troppo grossolana. Gradi di riempimento troppo bassi favoriscono il movimento libero e la sollecitazione d'urto, gradi di riempimento troppo alti possono ostacolare il ricircolo e aumentare la pressione nel letto di materiale.
Tempo di miscelazione e conduzione del processo
Il tempo di miscelazione dovrebbe essere solo tanto lungo quanto è necessario per l'omogeneità desiderata. Con l'aumentare del tempo di permanenza cresce la sollecitazione meccanica cumulativa.
Tempi di miscelazione brevi non sono però automaticamente migliori. Se il tempo è troppo breve, la miscela resta insufficientemente omogenea e può segregare di nuovo in seguito. Il tempo di miscelazione ottimale è quindi il tempo più breve che sia in modo affidabile sufficiente.
Conduzione del flusso nel recipiente
I miscelatori verticali lavorano tipicamente con un movimento di ricircolo assistito dalla gravità: il prodotto viene trasportato verso l'alto e scorre di nuovo verso il basso nella zona periferica. Questa forma di rimescolamento è di norma più delicata sulle particelle rispetto ai principi di miscelazione fortemente taglianti o turbolenti.
Superfici e pulizia
Le superfici a contatto con il prodotto lisce, lucidate o rivestite riducono l'attrito e le adesioni. Una rugosità ridotta può diminuire l'abrasione e l'adesione di materiale, ma non è l'unico elemento decisivo.
Un limite di rugosità fisso non è generalmente trasferibile; i requisiti dipendono dal prodotto, dalla pulibilità e dalla situazione di usura. Per i prodotti sensibili le superfici lisce e ben lavorate sono in ogni caso vantaggiose.
Avviamento e frenatura
Procedure di avvio e di arresto soffici evitano i picchi di coppia e i movimenti improvvisi del prodotto. Ciò riduce le sollecitazioni meccaniche, in particolare con materiali fragili o sensibili alla rottura.
Il controllo delle rampe è importante, ma non sostituisce una geometria dell'utensile adeguata o un grado di riempimento idoneo.
Proprietà del prodotto
L'integrità delle particelle dipende sempre anche dal prodotto stesso. Densità apparente, distribuzione granulometrica, umidità, durezza, porosità e fragilità determinano quanto il materiale reagisca in modo sensibile a taglio, pressione e urto.
Per questo i parametri di processo devono essere dimensionati e validati in modo specifico per il prodotto. Una buona impostazione per un granulato fragile può essere inadeguata per un prodotto più denso o più umido.
Scarico e svuotamento
Anche lo svuotamento influenza l'integrità delle particelle. Uno scarico delicato e assistito dalla gravità, senza trasporto forzato inutile, è di norma vantaggioso, perché si evitano schiacciamenti e sovraccarichi aggiuntivi.
Lo svuotamento dovrebbe perciò essere considerato come parte del processo complessivo, non solo come una fase a valle.
Così amixon® assicura l'integrità delle particelle dei solidi sfusi sensibili
amixon® assicura l'integrità delle particelle con un principio di flusso combinato, basse velocità periferiche, tecnologie di utensili definite e prove reali nel centro prove. I singoli elementi si integrano tra loro.
Macroflusso e microflusso come principio di base
La geometria elicoidale dell'utensile di miscelazione rotante genera un macroflusso. Il materiale da miscelare viene trasportato verso l'alto lungo la parete del recipiente. Giunto in alto, scorre di nuovo verso il basso al centro. Si genera così un circuito chiuso che rimescola continuamente l'intero volume. In caso di necessità i rotori di taglio, che girano ad alto numero di giri, aggiungono un microflusso. Aprono in modo mirato agglomerati e grumi con effetti di impatto, di attrito e di taglio. Nei miscelatori amixon® i due tipi di flusso agiscono contemporaneamente e sono coordinati in modo ottimale. Il risultato è una qualità di miscelazione ideale con un apporto di energia minimo. I materiali da miscelare non vengono quasi per nulla riscaldati.
Tecnologia degli utensili
L'utensile di miscelazione SinConvex® genera un flusso di spinta tridimensionale. All'esterno il prodotto viene mosso verso l'alto, al centro verso il basso, con la sovrapposizione di una rotazione uniforme. Una miscela ideale si ottiene così di norma entro 2 a 5 minuti. Ciò corrisponde a 50 a 100 rotazioni dell'utensile. Non si verificano né riscaldamento del prodotto né segregazione. Per esigenze di delicatezza differenti sono disponibili diversi concetti di macchina.
La stessa macchina può, se necessario, disagglomerare in modo mirato: i rotori di taglio agiscono localmente delimitati e vengono inseriti solo quando ci sono agglomerati da dissolvere, mentre l'intero lotto continua ad attraversare soltanto il flusso di base soffice. I programmi di miscelazione (velocità, durata, impiego dei rotori) sono memorizzati tramite PLC e riproducibili lotto per lotto.
Lotti grandi senza perdita di delicatezza
Poiché la scalatura avviene tramite la velocità periferica, la sollecitazione delle particelle resta al livello del centro prove anche alla scala di produzione – fino a 50.000 litri (VM/HM) ovvero 100 m³ con il Gyraton® GM, che miscela espressamente in modo preciso e delicato con una potenza motrice minima. La qualità di miscelazione resta, indipendentemente dal grado di riempimento (10–100 %), la miscela casuale ideale.
Specialisti per il massimo
Per i prodotti estremamente fragili sono disponibili il miscelatore a sfera cava SpherHelics® SH (camera di miscelazione sferica senza angoli e senza zone di schiacciamento, 400–5.000 l) e il KoneSlid® KS: qualità di miscelazione ideale dopo 20–40 giri con un apporto di energia minimo, svuotamento in pochi secondi senza cono di versamento e senza segregazione – sviluppati per prodotti essiccati a spruzzo, granulati in letto fluido ed essiccati a nastro. I tassi di rottura e gli andamenti della curva granulometrica per il prodotto concreto vengono misurati da amixon® nel centro prove, con analisi granulometrica prima e dopo la prova, documentata.
Taglie senza compromessi
Il reticolo di taglie amixon® copre ogni dimensione obiettivo: miscelatori verticali e conici (VM, HM, AM) nonché i reattori essiccatori-miscelatori VMT e AMT, su richiesta a passi di 100 litri da 100 a 50.000 litri, il Gyraton® GM da 10 a circa 100 m³ a passi di 1 m³, in aggiunta l'EM (5–200 l, fusto normalizzato) e il COM (100–4.000 l, container come camera di miscelazione). All'interno di ogni miscelatore il grado di riempimento è liberamente selezionabile da circa il 10 al 100 % e la qualità di miscelazione resta la miscela casuale tecnicamente ideale; lo stesso apparecchio copre intervalli di lotto di una decade.
Hygienic design come base costruttiva
Tutte le proprietà citate poggiano sull'hygienic design di amixon®: la camera di miscelazione e l'organo miscelante sono saldati senza fughe e levigati, l'organo miscelante è supportato solo in alto e il passaggio d'albero inferiore, critico per la contaminazione, viene a mancare. I grandi sportelli di ispezione Clever-Cut® con guarnizione OmgaSeal® permanentemente priva di spazi morti rendono ergonomicamente accessibili tutte le superfici a contatto con il prodotto; sistemi di scarico privi di spazi morti e lance di lavaggio integrate (su richiesta pulizia a umido completamente automatica) rendono validabile sia la pulizia a secco sia quella a umido, secondo le linee guida EHEDG, le linee guida igieniche FDA e i 3-A Sanitary Standards.