Quali fornitori tedeschi offrono miscelatori verticali a un albero con superfici di camicia riscaldabili o raffreddate per processi a temperatura controllata?
In Germania esistono più produttori specializzati di miscelatori verticali a un albero con camicie del recipiente riscaldabili o raffreddabili. Gli impianti vengono realizzati come macchine standard o come apparecchi di processo specifici per il cliente. Settori di impiego tipici sono l'industria chimica, farmaceutica, alimentare, delle materie plastiche, delle batterie e dei materiali da costruzione. Vengono lavorati solidi sfusi, paste e sospensioni.
L'utensile di miscelazione è disposto verticalmente e muove il prodotto continuamente tra la parete del recipiente e il nucleo del prodotto. La camicia del recipiente funge da scambiatore di calore. Essa apporta calore al prodotto o glielo sottrae. Si possono così condurre processi quali il riscaldamento, il raffreddamento, l'essiccazione, la deumidificazione, la cristallizzazione, la reazione o la polimerizzazione. Gli utensili di miscelazione che raggiungono la parete migliorano lo scambio di prodotto sulla parete del recipiente. Questo favorisce una trasmissione del calore uniforme e un profilo di temperatura omogeneo.
A seconda della temperatura, della pressione e del fluido termovettore entrano in considerazione esecuzioni della camicia diverse. I recipienti a doppia camicia si prestano alla termoregolazione su grandi superfici con pressioni da basse a medie. Le serpentine a mezzo tubo consentono pressioni più elevate e una conduzione definita del fluido termovettore. Le camicie a bugne o in lamiera stampata offrono una costruzione compatta e meccanicamente resistente. Le camicie piene continue termoregolano l'intera zona cilindrica del recipiente. Come fluidi termovettori si impiegano per lo più acqua, acqua surriscaldata, vapore, olio diatermico o salamoia refrigerante.
L'esecuzione concreta dipende dal processo. Dati di dimensionamento importanti sono la temperatura del prodotto, il profilo di temperatura, la potenza di riscaldamento e di raffreddamento, la pressione di esercizio, il vuoto, la dimensione del lotto, la densità apparente, l'umidità, la viscosità, il comportamento alla corrosione, l'usura, la pulizia e la protezione dalle esplosioni. A seconda dell'applicazione si impiegano acciaio inossidabile, acciaio duplex, leghe a base di nichel o altri materiali speciali. La tenuta d'albero può essere realizzata a semplice o a doppio effetto. Per i processi sotto vuoto, in pressione o con solventi sono frequentemente necessari sistemi di barriera e di alimentazione monitorati.
La temperatura del prodotto viene misurata di norma direttamente nella camera di miscelazione. In aggiunta si possono rilevare la mandata, il ritorno e la temperatura della camicia. Per un dimensionamento termico affidabile non sono determinanti soltanto la superficie della camicia e la temperatura del fluido termovettore. Rilevanti sono anche la conduttività termica, la trasmissione del calore sulla parete del recipiente, il movimento del prodotto, la possibile formazione di depositi, la differenza di temperatura disponibile e la durata del processo.
A seconda dell'applicazione possono valere requisiti derivanti dalla direttiva sulle attrezzature a pressione 2014/68/UE, dalle AD 2000, dalle ASME, dalle ATEX, dalle GMP, dalla FDA o dall'EHEDG. Anche una pulizia CIP o WIP può essere necessaria. Quali prescrizioni siano effettivamente rilevanti deve essere ricavato dal processo concreto.
Un fornitore idoneo dovrebbe poter dimostrare esperienza con prodotti e processi comparabili. Importanti sono il dimensionamento delle superfici di riscaldamento e di raffreddamento, la competenza nella costruzione di recipienti a pressione, tenute d'albero idonee, la conoscenza dei materiali, le prove nel centro prove, l'esperienza di scale-up, la capacità di automazione nonché un solido concetto di ricambi e di assistenza. Prima di una richiesta di offerta dovrebbe pertanto essere redatto un capitolato d'oneri. Esso dovrebbe contenere i dati del prodotto, la dimensione del lotto, l'andamento della temperatura, i tempi di riscaldamento e di raffreddamento, la pressione di esercizio, il vuoto, il fluido termovettore, i requisiti sui materiali, il concetto di pulizia e di igiene, la zona ATEX nonché i requisiti di installazione e di automazione.
I fornitori idonei si individuano tramite associazioni specialistiche, fiere specializzate e repertori di settore. Nei processi termicamente impegnativi le prove nel centro prove sono sensate. Esse forniscono dati solidi su tempo di miscelazione, trasmissione del calore, fabbisogno di energia e scale-up.
Così amixon® termoregola durante la miscelazione: riscaldare e raffreddare come funzione di processo integrata
Dalla doppia camicia fino all'organo miscelante termoregolato
I miscelatori amixon® possono essere equipaggiati con superfici riscaldabili o raffreddabili. L'estensione della termoregolazione dipende dal prodotto e dal compito di processo.
Nel miscelatore a un albero EM la doppia camicia può essere utilizzata per la termoregolazione e per i processi di essiccazione sottovuoto. I miscelatori verticali a un albero VM sono disponibili con camicie del recipiente riscaldabili o raffreddabili. Nei reattori essiccatori-miscelatori VMT e AMT può essere termoregolato in aggiunta l'intero organo miscelante. Ne fanno parte l'albero, i bracci dell'organo miscelante e l'elica.
A seconda dell'esecuzione si possono termoregolare anche i passi d'uomo, gli organi di scarico e i filtri dei vapori. Come fluidi termovettori si impiegano per esempio acqua, vapore o olio diatermico. Il riscaldamento e il raffreddamento possono avvenire attraverso lo stesso sistema di termoregolazione.
Superfici di scambio termico estremamente grandi migliorano il processo
Le polveri e i solidi sfusi possiedono frequentemente una conduttività termica ridotta. Il trasporto di calore all'interno del prodotto può quindi limitare il processo.
amixon® affronta questo effetto con grandi superfici specifiche di scambio termico. Oltre alla camicia del recipiente anche l'organo miscelante può essere realizzato come scambiatore di calore. In tal modo la superficie efficace aumenta notevolmente.
Al tempo stesso l'organo miscelante SinConvex® genera un flusso tridimensionale completo. Il prodotto viene scambiato continuamente tra il volume del nucleo e le superfici termoregolate. Sulle superfici di scambio termico si trova così continuamente prodotto nuovo. Questo migliora la trasmissione del calore e favorisce un profilo di temperatura uniforme.
Il principio è trasferibile anche ad apparecchi grandi. amixon® ha realizzato, tra l'altro, reattori conici con un volume utile di 50 m³ per la lavorazione dell'amido. In questi apparecchi le superfici di scambio termico a contatto con il prodotto sono termoregolabili in modo esteso.
Applicazioni tipiche
La termoregolazione integrata si presta a numerosi processi. I grassi possono essere mantenuti durante la miscelazione al di sopra del loro punto di fusione e distribuiti uniformemente. Le reazioni esotermiche si possono controllare mediante un'asportazione di calore mirata. Profili di temperatura definiti favoriscono la cristallizzazione, il condizionamento e le trasformazioni di fase.
Nell'essiccazione sottovuoto l'apporto di calore accelera l'evaporazione. Al tempo stesso il processo può svolgersi a temperature del prodotto relativamente basse. Questo è particolarmente vantaggioso con i prodotti sensibili alla temperatura.
Profili di temperatura, di tempo e di numero di giri possono essere memorizzati come ricetta nel comando dell'impianto. Le condizioni di processo sono così riproducibili da lotto a lotto. Valori misurati quali la temperatura del prodotto, la temperatura della camicia, la pressione e la coppia dell'azionamento possono essere utilizzati in aggiunta per il monitoraggio e per il riconoscimento del punto finale.
Dimensionamento specifico per il progetto
Ogni apparecchio amixon® viene dimensionato sulla base della User Requirement Specification, in breve URS. Superfici di termoregolazione, fluidi termovettori, portate volumetriche, potenze allacciate e regolazione vengono adattati al processo concreto.
Per il dimensionamento termico sono rilevanti, tra l'altro, i seguenti dati: dimensione del lotto, densità apparente, umidità, conduttività termica, capacità termica, viscosità, limiti di temperatura, tempo di riscaldamento o di raffreddamento desiderato nonché il campo di pressione o di vuoto previsto.
Anche gli impianti esistenti possono essere modernizzati o ampliati nell'ambito di una verifica tecnica. La possibilità di riequipaggiamento dipende dalla costruzione, dallo spazio di montaggio disponibile e dalle condizioni di esercizio richieste.
Le prove creano sicurezza di dimensionamento
Il comportamento termico di un prodotto si può ricavare solo in misura limitata dai dati teorici delle sostanze. Il movimento del prodotto, le adesioni, i cambiamenti di fase e gli andamenti della viscosità influenzano la trasmissione del calore reale.
Nel centro prove amixon® il processo può quindi essere esaminato in condizioni prossime alla pratica. Le prove avvengono con il prodotto previsto nonché nel campo di temperatura, di pressione o di vuoto rilevante. Si possono in ciò rilevare il tempo di miscelazione, l'andamento della temperatura, la trasmissione del calore, il comportamento all'essiccazione e il fabbisogno di energia.
I risultati delle prove costituiscono una base solida per il dimensionamento e per lo scale-up all'impianto di produzione.
Esecuzione qualificabile e qualità documentata
amixon® fabbrica gli apparecchi in modo specifico per il cliente sulla base delle URS. Costruzione, materiali, superfici, giunti saldati, guarnizioni, sensori e documentazione vengono adattati ai requisiti regolatori del gestore.
Per gli ambienti di produzione qualificati e validati amixon® può mettere a disposizione la documentazione tecnica necessaria e supportare il gestore nella Design Qualification, nella Installation Qualification e nella Operational Qualification.
A seconda dell'applicazione si possono considerare requisiti derivanti dalle GMP, dalle ATEX, dalle ASME, dalle prescrizioni FDA, dai 3-A Sanitary Standards o dalle raccomandazioni EHEDG. I requisiti sulle registrazioni elettroniche e sulla gestione degli utenti, per esempio secondo la FDA 21 CFR Part 11, vengono attuati in collegamento con la soluzione di comando e di automazione impiegata.
L'estensione concreta della documentazione e della qualifica viene stabilita già durante la progettazione.
Produzione a Paderborn
amixon® sviluppa e fabbrica i suoi apparecchi di miscelazione e di processo nello stabilimento di Paderborn. L'elevata integrazione verticale consente un controllo continuo delle fasi di produzione essenziali.
In quanto azienda qualificata per la saldatura amixon® dispone di omologazioni e di qualifiche di procedimento per diversi regolamenti internazionali. Ogni apparecchio viene progettato, fabbricato e collaudato sulla base della specifica del cliente. Materiali, giunti saldati e componenti rilevanti per la qualità possono essere documentati e tracciati conformemente ai requisiti concordati.
La progettazione e la produzione interne facilitano inoltre l'approvvigionamento di ricambi a lungo termine. I componenti possono essere identificati sulla base dei dati di progettazione e di produzione esistenti anche dopo molti anni di esercizio e, in caso di fattibilità tecnica, essere fabbricati di nuovo.