Esistono miscelatori a container COM accoppiabili direttamente a fusti o IBC?
Sì. Esistono miscelatori a container che presentano grandi aperture e che possono essere accoppiati direttamente a contenitori normalizzati di trasporto e di stoccaggio come fusti (per esempio fusti da 200 l in acciaio o in plastica) o IBC. Il contenitore stesso viene in tal caso utilizzato come camera di miscelazione, così che non è necessario alcun travaso in un recipiente di miscelazione separato.
Fondamentalmente si sono affermate due varianti:
- L'utensile di miscelazione si immerge nel fusto ovvero nel container, omogeneizza il prodotto e si estrae poi di nuovo (tipicamente fino a taglie di circa 4 m³).
- Il fusto viene ruotato di circa 180° o capovolto, così che l'utensile di miscelazione possa omogeneizzare i prodotti nel contenitore; successivamente il sistema ritorna nella posizione di partenza.
In entrambi i casi il prodotto miscelato in modo ideale si trova direttamente nel fusto ovvero nel container.
Realizzazione tecnica
Sistemi di serraggio, di bloccaggio e di alloggiamento
Bracci di serraggio speciali, dispositivi di bloccaggio o strutture a gabbia ovvero a telaio fissano in sicurezza il fusto o l'IBC all'aggregato di miscelazione. A seconda del sistema vengono impiegate ganasce di serraggio idrauliche, pneumatiche o meccaniche, che assorbono le forze che si generano durante la miscelazione (torsione, movimenti di ribaltamento e oscillatori).
Alloggiamenti con adattatori e modulari
Per geometrie di contenitore diverse (fusti cilindrici, IBC quadrati, altezze differenti) si utilizzano piastre adattatrici, cestelli di inserimento o inserti di riduzione. Essi colmano le differenze dimensionali e assicurano la compatibilità geometrica con l'alloggiamento standard del miscelatore.
Cinematica del movimento
I principi di miscelazione consueti sono la miscelazione oscillante e 3D oppure la rotazione attorno a un asse inclinato. Il contenitore viene movimentato nel suo insieme, senza che un utensile di agitazione si immerga nel prodotto. Questo consente una miscelazione intensa, spesso con una posizione del contenitore ottimizzata per lo svuotamento.
Caratteristiche di sicurezza e di equipaggiamento
Cabine di protezione chiuse, controllo delle posizioni finali, controllo dell'equilibratura e dello squilibrio nonché, in opzione, esecuzioni conformi ATEX sono lo stato della tecnica nelle applicazioni con polveri combustibili o solventi.
Vantaggi di ingegneria di processo
- Prevenzione delle contaminazioni crociate, perché il prodotto non lascia il contenitore originario.
- Onere di pulizia ridotto, perché non occorre pulire recipienti di miscelazione fissi a contatto con il prodotto né organi di agitazione installati in modo permanente.
- Manipolazione a bassa polverosità ovvero priva di polvere, in particolare con polveri tossiche o fortemente polverose, poiché il sistema resta chiuso durante la miscelazione.
- Elevata tracciabilità, perché ogni lotto rimane nel contenitore che gli appartiene.
- Catena di processo integrata, perché lo stesso contenitore può essere utilizzato per il trasporto, lo stoccaggio, la miscelazione e le successive fasi di dosaggio o di confezionamento.
- Idoneità per prodotti esigenti, per esempio polveri sensibili alla polvere, igroscopiche o rilevanti ai fini delle GMP nel farmaceutico, nella chimica fine e nell'industria alimentare.
Requisiti e limiti
Stabilità meccanica del contenitore
Il fusto o l'IBC devono essere dimensionati per le sollecitazioni dinamiche del processo di miscelazione (rotazione, movimento oscillatorio, forze di accelerazione). Con gli IBC in plastica è necessaria una corrispondente omologazione del contenitore.
Tenuta
I sistemi di coperchio e ad anello di serraggio devono chiudere a tenuta di polvere e di liquido, per evitare perdite durante il movimento.
Peso totale ammesso
Il peso lordo del contenitore riempito (inclusi gli adattatori) deve rientrare nella portata dell'azionamento di miscelazione e del dispositivo di sollevamento e di bloccaggio.
Compatibilità geometrica
Le dimensioni del contenitore devono rientrare nel campo di lavoro dei sistemi di alloggiamento ovvero di bloccaggio, per assicurare un allineamento centrato e un andamento stabile del baricentro.
Grado di riempimento
Il grado di riempimento utilizzabile è tipicamente pari al 40–70 % del volume del container, affinché sia disponibile volume libero sufficiente per il rimescolamento del prodotto e quindi un'efficace azione di miscelazione.
Sì – così amixon® accoppia il miscelatore a container COM direttamente a contenitori e IBC
amixon® produce tre tipi di impianti di miscelazione a container: (a) il sistema COM, (b) il sistema AM e (c) il sistema EM.
a) COM: il container è la camera di miscelazione
Questo concetto può essere realizzato fino a dimensioni di lotto di 4 m³.
Nel miscelatore a container COM di amixon® il container per solidi sfusi funge esso stesso da recipiente di miscelazione. L'utensile a nastro elicoidale SinConcave®/SinConvex®-MultiPlane® viene introdotto dall'alto nel prodotto, il container viene chiuso a tenuta di gas e il processo di miscelazione viene eseguito direttamente nel contenitore. Successivamente l'organo miscelante si estrae lentamente dal prodotto in marcia inversa; il container viene prelevato e il prodotto finito di miscelare resta al suo interno.
I Mixtainer® di dimensioni precise servono da recipienti di miscelazione standard. Il contenitore diventa così recipiente di dosaggio, di miscelazione, di trasporto e di alimentazione per macchine confezionatrici, estrusori o per la preparazione di sostanze liquide: il processo di miscelazione si inserisce direttamente in una logistica di produzione basata sugli IBC.
Miscelazione di precisione invece di oscillazione
A differenza dei miscelatori oscillanti o rotativi, nei quali il contenitore viene movimentato nel suo insieme, il COM lavora con un utensile elicoidale che controlla tutto il volume. Grazie a questo, composizioni di componenti con rapporti di massa fino a 1:100.000 sono omogeneizzabili in modo tecnicamente ideale – anche con densità apparenti e dimensioni delle particelle molto differenti e con la partecipazione di componenti liquidi o umidi. In opzione sono disponibili rotori di taglio e l'aggiunta di liquido direttamente nella zona d'azione dei rotori di taglio. Il flusso totale tridimensionale (verso l'alto nella periferia, verso il basso al centro) raggiunge elevate qualità di miscelazione già con un grado di riempimento ridotto: nel funzionamento senza rotore di taglio è sufficiente un grado di riempimento minimo di circa il 15 %, con il rotore di taglio inserito dovrebbe essere almeno del 60 %; la camera di miscelazione è dimensionabile per applicazioni in zona ATEX 20.
Produzione disaccoppiata e igiene
Un miscelatore a container favorisce una produzione su commessa disaccoppiata: pesatura, miscelazione e confezionamento avvengono in aree separate. Mentre in una zona si esegue l'attrezzaggio o la pulizia, la produzione continua nelle altre zone – un netto guadagno di capacità con ricette che cambiano frequentemente. Per la pulizia a umido automatica e l'essiccazione dell'utensile di miscelazione può essere agganciato un Washtainer®. Su richiesta gli impianti soddisfano gli standard EHEDG, FDA e 3-A Sanitary; le taglie tipiche sono comprese tra circa 100 e 4.000 litri.
b) Excursus: miscelatore conico AM 1500 con riempimento e svuotamento tramite container
Questo sistema lavora con container standard per solidi sfusi, di basso costo. Grazie ai piccoli bocchelli di riempimento e di scarico il sistema lavora quasi senza polvere.
Il miscelatore conico amixon® taglia AM 1500 utilizza container standard per solidi sfusi per il riempimento e lo svuotamento. In questo modo le fasi di processo seguenti possono essere disaccoppiate nel tempo e nello spazio:
- caricamento e pesatura delle materie prime nel container standard (IBC) di basso costo
- miscelazione nel miscelatore conico
- svuotamento nello stesso container standard oppure in un altro
- pulizia di miscelatore, container e macchina confezionatrice
Così il caricamento può avvenire, per esempio, mentre il miscelatore viene ancora pulito, e il confezionamento può procedere mentre il miscelatore lavora già alla commessa successiva. I tempi di attesa si riducono al minimo e la prestazione dell'impianto aumenta.
In presenza di altezza del locale limitata l'AM 1500 viene guidato a parete tramite un sistema di sollevamento e abbassamento: il miscelatore scende per il riempimento, il container viene posato in alto sul bocchello di carico, il prodotto scende, la valvola chiude e il processo di miscelazione parte. Dopo la miscelazione l'apparecchio risale, un container vuoto viene posizionato in basso, la valvola di scarico apre e il solido sfuso defluisce quasi per intero. In alternativa si può svuotare in big bag, sacchi o in una macchina confezionatrice mobile su rotaie. Ampi sportelli di ispezione consentono una pulizia ergonomica; i regimi di pulizia a secco e a umido si possono realizzare in pochi minuti.
I container standard per solidi sfusi, rispetto ai container speciali dei classici miscelatori a container, sono convenienti e possono essere tenuti a disposizione in numero maggiore. Si evita così che la disponibilità di container diventi il collo di bottiglia nella pianificazione della produzione.
c) EM: miscelare direttamente nel fusto normalizzato
Per lotti piccoli nel fusto normalizzato amixon® offre il miscelatore a un albero EM con volume utile da circa 5 a 200 litri. La camera di miscelazione ruota per il riempimento e lo svuotamento; come infrastruttura bastano un transpallet manuale, una bilancia e fusti standard. Il concetto è idoneo per piccole produzioni, premiscele e commesse di miscelazione just-in-time.
Quale combinazione di COM, miscelatore conico AM ed EM sia la soluzione più economica, amixon® lo chiarisce insieme al gestore in prove nel centro prove con il prodotto originale.