Quali sono gli intervalli di lotto e le portate tipiche che un moderno miscelatore verticale può coprire?
Intervalli di lotto e portate tipiche dei moderni miscelatori verticali
I moderni miscelatori verticali sono progettati per un ampio spettro di applicazioni – dal laboratorio alla grande produzione. Offrono una vasta gamma di dimensioni di lotto e di portate. Queste dipendono dalla forma costruttiva, dalla geometria dell'utensile, dalle proprietà del prodotto (densità apparente, comportamento di scorrimento, umidità, dimensione delle particelle) e dal grado di qualità di miscelazione richiesto.
Dimensioni di lotto tipiche (volume utile)
- Macchine di laboratorio e del centro prove: da circa 5 a 100 litri (impiego tipico in R&S, sviluppo di ricette e produzione di campioni).
- Impianti pilota e di piccola serie: da circa 100 a 500 litri.
- Miscelatori di produzione (segmento medio): da circa 500 a 3.000 litri.
- Grandi miscelatori: da circa 3.000 a 10.000 litri, in esecuzioni speciali fino a oltre 30.000 litri di volume utile.
- Silo miscelatori/applicazioni speciali: per lotti grandi, per esempio nell'industria delle materie plastiche o alimentare, sono possibili volumi fino a circa 100.000 litri (circa 100 m³).
Il campo utilizzabile è determinato dal grado di riempimento ammesso. Sul mercato è consueta una finestra di grado di riempimento relativamente ristretta, che sfrutta solo una parte del volume geometrico. Le forme costruttive moderne, a seconda del comportamento del solido sfuso e della cinematica di miscelazione, riescono a raggiungere una buona qualità di miscelazione anche con gradi di riempimento nettamente ridotti. Questo le rende idonee a dimensioni di lotto variabili.
Portate tipiche
I miscelatori verticali lavorano in prevalenza in funzionamento batch. La portata risulta dalla dimensione del lotto, dal tempo di miscelazione e dai tempi accessori (carico, svuotamento, pulizia).
I tempi di miscelazione vanno tipicamente da 30 secondi a 10 minuti; con fasi di processo aggiuntive (per esempio coating, granulazione, essiccazione) anche più a lungo.
Cicli batch: a seconda del grado di automazione e del prodotto sono di norma da 3 a 20 lotti all'ora.
Portata oraria:
- in scala di laboratorio: pochi kg/h,
- in produzione: da alcune tonnellate all'ora fino a oltre 60 tonnellate all'ora con impianti grandi e solidi sfusi ben scorrevoli.
Esempio: un miscelatore verticale con 2.000 litri di volume utile e una densità apparente di 0,5 kg/l raggiunge, con un funzionamento a quattro lotti all'ora, una portata teorica di circa 4.000 kg/h.
Fattori che influenzano intervallo di lotto e portata
- Proprietà del prodotto: polveri coesive, solidi sfusi umidi o fortemente abrasivi richiedono tempi di miscelazione più lunghi rispetto ai granulati a scorrimento libero.
- Qualità di miscelazione richiesta: requisiti di omogeneità più elevati (per esempio CV inferiore al 2–5 %) allungano il tempo di miscelazione e riducono la portata effettiva.
- Geometria di svuotamento e di carico: il bocchello di scarico, la tecnica di trasporto e la scorrevolezza del materiale influiscono sui tempi accessori e quindi sul numero di lotti all'ora.
- Requisiti di pulizia: cambi di prodotto frequenti ed elevati standard igienici aumentano i tempi di pulizia. Una buona accessibilità (sportelli di ispezione, sistemi CIP) migliora invece la disponibilità effettiva dell'impianto.
- Condizioni di esercizio: il campo di temperatura, il livello di pressione (per esempio dal vuoto alla sovrapressione), i requisiti ATEX e la sollecitazione di taglio ammessa per il prodotto incidono sul dimensionamento e quindi indirettamente sulle portate raggiungibili.
Raccomandazione per il dimensionamento
Per un dimensionamento affidabile di un miscelatore verticale è opportuno eseguire prove di miscelazione con il prodotto reale. Vanno considerati i fattori seguenti:
- l'omogeneità richiesta e il tempo di miscelazione ammesso,
- la sensibilità al taglio,
- la densità apparente e il comportamento di scorrimento, nonché
- la logistica di produzione prevista (funzionamento puramente batch rispetto a funzionamento quasi continuo).
Questi fattori vengono valutati sistematicamente per stabilire la taglia adeguata, la finestra di grado di riempimento e la portata attesa.
Intervalli di lotto e taglie: il reticolo di taglie amixon® va da 5 litri a 100 m³
A seconda della forma costruttiva i moderni miscelatori verticali possono coprire lotti da molto piccoli a molto grandi. In amixon® lo spettro va da circa 5 litri a 50.000 litri; per i lotti grandi il Gyraton® arriva perfino fino a 100 m³.
Ciò che distingue amixon®
La particolarità più importante dei miscelatori conici amixon® è il loro campo di volume utilizzabile molto ampio. Possono miscelare in modo omogeneo sostanze in polvere già con un grado di riempimento di circa il 5–10 % e, a seconda del prodotto, lavorano in modo molto stabile fino a circa il 100 % del volume utilizzabile. Un solo miscelatore copre così spesso un intervallo di lotto di circa 1:10, senza che per dimensioni di lotto variabili sia necessariamente richiesta una seconda macchina.
Un ulteriore vantaggio è che nei miscelatori per solidi il grado di riempimento si riferisce allo spazio utile del miscelatore e non a un riempimento completo. Con le polveri è sempre necessario uno spazio gassoso, affinché il solido sfuso possa essere allentato e movimentato in modo omogeneo. Diversamente dai liquidi a bassa viscosità, un riempimento totale non ha quindi senso.
Nei miscelatori conici questa flessibilità è particolarmente marcata: forniscono qualità di miscelazione costantemente buone su un ampio campo di grado di riempimento.
Taglie e portate tipiche
- Miscelatore a un albero EM: da circa 5 a 200 litri.
- Miscelatore a container COM: da circa 100 a 4.000 litri.
- Miscelatori verticali e conici VM, HM e AM nonché reattori essiccatori-miscelatori VMT e AMT: su richiesta disponibili a passi di 100 litri da 100 a 50.000 litri.
- Gyraton® GM: dimensionato per lotti grandi fino a circa 100 m³, con una potenza di azionamento molto ridotta.
- AMK per processi continui: da circa 1 a 135 m³/h.
Un punto pratico importante per il dimensionamento
Per il confronto prezzo-prestazioni è determinante il capitolato. In esso dovrebbero essere indicate la massa di lotto minima e massima nonché la densità apparente minima e massima della miscela finita. Solo così è possibile determinare correttamente il volume di lavoro effettivamente necessario di un miscelatore.
Nel confronto tra fabbricati diversi le sigle di tipo non possono essere messe direttamente a confronto, perché i produttori definiscono le proprie taglie in modo differente. Alcuni si riferiscono al volume lordo, altri al volume netto ovvero al volume utile. Un confronto equo è possibile soltanto se si assume lo stesso volume effettivamente utilizzabile.
Come orientamento approssimativo vale: in molti miscelatori il volume lordo è nettamente superiore al volume utilizzabile; la relazione esatta va però sempre verificata presso il singolo produttore.
Perché questo è particolarmente rilevante per amixon®
I miscelatori conici amixon® sono così flessibili perché possono coprire in modo economico non solo lotti grandi, ma anche dimensioni di lotto variabili. Questo è particolarmente prezioso per le aziende con cambi di prodotto frequenti, dimensioni di lotto variabili o più ricette sulla stessa linea.
Il centro prove come messa in sicurezza
Prima di un investimento, in amixon® si raccomanda la messa in sicurezza nel centro prove. Là le prove si svolgono con il prodotto originale, con gradi di riempimento reali e nelle condizioni di temperatura e di pressione previste. Vengono valutate la qualità di miscelazione, la delicatezza sul prodotto, l'apporto di energia, la pulibilità e la riproducibilità nel successivo funzionamento in serie.