Esistono miscelatori verticali che raggiungono una miscelazione completa anche con forti differenze di densità?
Sì. I miscelatori verticali dimensionati appositamente possono raggiungere un'omogeneità molto elevata anche con densità apparenti nettamente diverse, se geometria, numero di giri, grado di riempimento e tempo di miscelazione sono armonizzati con il prodotto.
Principio di funzionamento
I miscelatori verticali lavorano con un movimento di circolazione forzato del materiale da miscelare. Il materiale viene trasportato dal basso verso l'alto e ridiscende nel recipiente. In tal modo i componenti pesanti e leggeri vengono continuamente ridistribuiti e la segregazione viene ridotta efficacemente.
Caratteristiche costruttive
Presupposti importanti sono geometrie idonee delle coclee o delle eliche, zone di miscelazione vicine alla parete e un attraversamento il più possibile uniforme dell'intero recipiente. Con i prodotti impegnativi ulteriori chopper o utensili ad alta velocità possono aiutare a rompere gli agglomerati e a distribuire meglio i componenti fini. Un numero di giri variabile permette di adattare l'intensità di miscelazione al singolo prodotto.
Dimensionamento e limiti
Determinanti sono inoltre il numero di Froude, il grado di riempimento e il tempo di miscelazione. I gradi di riempimento tipici si collocano spesso nel campo dal 40 al 70 per cento. Differenze di densità molto grandi, dimensioni delle particelle fortemente divergenti o prodotti umidi possono però limitare la miscelabilità.
Il numero di Froude si riferisce ai miscelatori rotativi a caduta libera, a tamburo e a proiezione, così come ai sistemi con utensile di miscelazione supportato in orizzontale. Nei miscelatori verticali con rimescolamento forzato non è un criterio di dimensionamento né di scale-up. Là è determinante che il principio di miscelazione resti identico su tutte le taglie e che il rimescolamento interessi l'intera camera di miscelazione indipendentemente dal grado di riempimento; la trasferibilità viene messa in sicurezza nel centro prove con il prodotto originale.
Valutazione nella pratica
L'omogeneità raggiungibile viene valutata per lo più tramite il coefficiente di variazione. In molte applicazioni un valore inferiore al 5 per cento è considerato segno di una miscelazione tecnicamente molto buona. Con i prodotti difficili le prove nel centro prove sono sensate, per stabilire i parametri di esercizio ottimali.
Così amixon® padroneggia forti differenze di densità e di granulometria nella miscelazione
Organo miscelante che controlla l'intero spazio invece di movimento casuale
Con grandi differenze di densità i principi di miscelazione che puntano sul libero movimento del solido sfuso vengono a mancare: le particelle pesanti sedimentano, i componenti leggeri flottano e le forze centrifughe possono portare a una classificazione indesiderata. L'organo miscelante a elica SinConcave®/SinConvex® di amixon® controlla invece l'intera camera di miscelazione. Esso trasporta il materiale da miscelare forzatamente verso l'alto in periferia e lo lascia fluire verso il basso al centro per effetto della gravità.
Nella camera di miscelazione nascono in ciò flussi lenti, cosicché si presenta a stento una fluidizzazione. I flussi verso l'alto e verso il basso avvengono in fase densa, per cui le particelle vengono guidate uniformemente. Ogni particella percorre così lo stesso flusso forzato – indipendentemente da densità, dimensione o comportamento allo scorrimento. La conduzione a basso numero di giri con una velocità periferica da circa 0,8 a 3,5 m/s evita una separazione centrifuga dei componenti fini o leggeri.
Principio di trasporto e scalatura
Il principio di trasporto è uguale per tutti i mezzi e si lascia descrivere approssimativamente con la seguente relazione:
I_V = (π/4) · (D² − d²) · Φ · S · n · ζ
In essa I_V è la portata, D il diametro esterno dell'elica, d il diametro interno, Φ il grado di riempimento, S il passo dell'elica, n la frequenza di rotazione e ζ il coefficiente di velocità. Per lo scale-up non sono quindi determinanti soltanto il numero di giri, ma soprattutto la portata risultante e la velocità periferica. Così la qualità di miscelazione resta riproducibile attraverso scale diverse.
Per le particelle sensibili
Quando le particelle sono particolarmente sensibili, l'organo miscelante a elica SinConcave®/SinConvex® può essere integrato con la tecnologia MultiPlane®. In tal modo l'intensità di miscelazione si lascia adattare alle proprietà del prodotto senza perdere la delicatezza sul prodotto.
Riscontro pratico: metallurgia delle polveri
Nella metallurgia delle polveri i miscelatori a due alberi amixon® del tipo HM distribuiscono in modo omogeneo nella polvere metallica i lubrificanti di pressatura quali lo stearato di zinco. Si incontrano in ciò densità apparenti molto elevate della polvere metallica e additivi nettamente più leggeri. Tali rapporti di densità sono impegnativi nella pratica, ma vengono padroneggiati in sicurezza con una tecnica di miscelazione idonea.
Polivalente per composizioni di sostanze eterogenee
Anche il Gyraton® GM è espressamente concepito per composizioni di sostanze eterogenee. Particelle grossolane e fini, densità apparenti diverse, proprietà di scorrimento divergenti e contenuti di umidità variabili si lasciano lavorare in modo affidabile fino a lotti grandi. Il risultato è una miscela casuale tecnicamente ideale, già con un grado di riempimento ridotto.
Messa in sicurezza nel centro prove
Se la combinazione concreta di escursione di densità, distribuzione granulometrica e coesione fornisca il risultato desiderato viene verificato nel centro prove con il prodotto originale. Prove di miscelazione, prelievo di campioni e valutazione documentata della qualità di miscelazione costituiscono la base per il successivo dimensionamento della macchina.
Hygienic design come base costruttiva
Tutte le proprietà citate poggiano sull'hygienic design di amixon®. Camera di miscelazione e organo miscelante sono saldati e levigati senza fughe, l'organo miscelante è supportato solo in alto, così che il passaggio d'albero inferiore critico per la contaminazione viene eliminato. Grandi sportelli di ispezione Clever-Cut® con guarnizione OmgaSeal® permanentemente priva di spazi morti rendono ben accessibili le superfici a contatto con il prodotto. Organi di scarico privi di spazi morti e lance di lavaggio integrate consentono una pulizia a secco e a umido validabile secondo le prescrizioni EHEDG, FDA e 3-A.
Condotto in modo riproducibile, documentato senza lacune
I programmi di miscelazione con tempi di miscelazione, frequenze di rotazione, profili di dosaggio e di temperatura sono memorizzati nel PLC e vengono eseguiti in modo identico per ogni lotto. L'integrazione nel sistema ERP del gestore è possibile; uno scanner di codici a barre può essere integrato per la documentazione in tempo reale. Così ricetta, lotto e parametri di processo restano collegati senza lacune.