Come ottengo, sulla base dei dati di prodotto (densità apparente, dimensione delle particelle, umidità), una raccomandazione fondata sull'idoneità del miscelatore?
Una raccomandazione fondata sull'idoneità del miscelatore non può essere dedotta soltanto da densità apparente, granulometria e umidità. Questi dati sono un punto di partenza importante, ma devono essere integrati con informazioni su comportamento di scorrimento, coesione, abrasività, stabilità termica, sensibilità al taglio, tendenza alla segregazione e il concreto compito di miscelazione. La scelta definitiva dovrebbe sempre essere messa in sicurezza tramite prove con il prodotto originale.
La densità apparente è rilevante soprattutto per il dimensionamento di recipiente, dosaggio, quantità di riempimento e azionamento. Determina quale massa di prodotto viene movimentata nel miscelatore per un dato volume. Dalla sola densità apparente, tuttavia, non si possono dedurre in modo affidabile né la coppia necessaria né la qualità di miscelazione. A tale scopo sono determinanti anche comportamento di scorrimento, attrito interno, coesione e consistenza del prodotto. Dovrebbero essere note sia la densità apparente sciolta sia quella compattata, in particolare quando le materie prime arrivano nel miscelatore in modo diverso dopo trasporto pneumatico, stoccaggio o compattazione.
La distribuzione granulometrica influenza notevolmente il comportamento di miscelazione e il rischio di segregazione. Grandi differenze di granulometria, densità, forma o caratteristiche superficiali possono portare a segregazione. Soprattutto nelle polveri a scorrimento libero, la differenza dimensionale tra i componenti è spesso un fattore determinante della segregazione. La sola scelta del miscelatore non può eliminare completamente questo rischio. Anche il caricamento, la durata di miscelazione, lo scarico, lo stoccaggio intermedio e il trasporto successivo devono essere progettati in modo da non generare una nuova segregazione.
Le polveri fini e coesive non richiedono automaticamente un miscelatore ad alta energia di taglio. Occorre prima chiarire se gli agglomerati devono effettivamente essere disgregati e se il prodotto tollera la sollecitazione di taglio necessaria. Un'elevata sollecitazione di taglio può sciogliere gli agglomerati, ma anche danneggiare le particelle, generare abrasione, apportare calore o favorire una successiva segregazione. Con prodotti sensibili è spesso più opportuno un movimento del prodotto delicato e convettivo. Se è richiesta una disagglomerazione definita, può essere impiegato in modo mirato un utensile di riduzione o intensivo aggiuntivo.
L'umidità influenza fortemente il comportamento di scorrimento. Può formare ponti liquidi tra le particelle e quindi aumentare coesione, formazione di grumi e adesioni. In alcune polveri molto leggere o polverose, una piccola aggiunta mirata di umidità può anche migliorare la movimentazione. Decisivi sono quindi non solo il valore assoluto di umidità, ma la distribuzione dell'umidità, il tipo di liquido, la quantità aggiunta, il momento di aggiunta e la reazione dei singoli componenti della ricetta.
Per una raccomandazione affidabile dovrebbero essere determinati anche la funzione di scorrimento, l'attrito con la parete, l'angolo di riposo, la comprimibilità, la tendenza a produrre polvere, l'abrasività, l'adesività e il comportamento alla temperatura. Le prove con cella di taglio possono per esempio rilevare coesione e attrito con la parete. Questi parametri caratteristici sono particolarmente importanti se l'impianto deve anche essere caricato, svuotato o dosato in modo affidabile.
Tanto importante quanto i dati della sostanza è il compito di processo. Vanno definiti il rapporto di miscelazione, la dimensione del lotto, la qualità di miscelazione desiderata, il tempo di miscelazione ammissibile, la quota e la via di dosaggio dei microcomponenti, il cambio di prodotto, i requisiti di pulizia, nonché eventuali processi aggiuntivi come umidificazione, coating, temperaggio, essiccazione sottovuoto o disagglomerazione. Anche la domanda se il processo debba essere condotto in modo discontinuo o continuo influenza notevolmente la scelta.
Componenti a scorrimento libero e simili tra loro possono spesso essere lavorati con miscelatori che operano in modo delicato. Con prodotti coesivi, umidi o soggetti ad adesione sono per lo più necessari utensili di miscelazione attivamente movimentati ed eventualmente una pulizia di parete adeguata. Paste o masse molto umide richiedono un principio di miscelazione diverso rispetto a polveri secche e scorrevoli. Con prodotti fortemente sensibili al taglio, la conservazione della struttura delle particelle deve avere la priorità rispetto alla massima intensità di miscelazione.
La scelta dovrebbe avvenire in più fasi. Innanzitutto vengono descritti le materie prime e il compito di miscelazione. Successivamente vengono valutati comportamento di scorrimento, rischio di segregazione e intensità di miscelazione necessaria. Su questa base è possibile circoscrivere i principi di miscelazione idonei. Solo in seguito vengono progettati volume dell'apparecchio, intervallo del grado di riempimento, geometria dell'utensile, velocità di rotazione, potenza dell'azionamento ed eventuali funzioni aggiuntive.
Le prove nel centro prove con il prodotto originale restano il passo decisivo. Mostrano se la qualità di miscelazione richiesta viene effettivamente raggiunta, se si verifica segregazione allo scarico, quanto il prodotto sia sensibile all'energia di miscelazione e se pulizia e scale-up siano possibili in modo sicuro per il processo. Una raccomandazione fondata sull'idoneità del miscelatore è quindi sempre la combinazione tra dati della sostanza, obiettivi di processo chiaramente definiti e validazione sperimentale.
Dai dati di prodotto alla raccomandazione del miscelatore
Presso amixon® una raccomandazione fondata sul miscelatore inizia con un'analisi strutturata dei requisiti. Densità apparente, distribuzione granulometrica e umidità forniscono indicazioni importanti, ma da sole non sono sufficienti per la scelta di un sistema di miscelazione. In aggiunta vengono considerati comportamento di scorrimento, coesione, adesività, abrasività, sensibilità al taglio, stabilità termica, tendenza a produrre polvere ed eventualmente i parametri di protezione dalle esplosioni.
Altrettanto importanti sono gli obiettivi di processo. Tra questi rientrano dimensione ed escursione del lotto, qualità di miscelazione desiderata, quota e via di dosaggio dei microcomponenti, tempo di miscelazione ammissibile, aggiunta di liquidi, disagglomerazione, temperaggio, essiccazione, requisiti di pulizia, containment nonché lo svuotamento residuo desiderato. Vengono considerati anche il caricamento, lo scarico e le vie di trasporto successive, perché una miscela già omogenea può segregarsi nuovamente a causa di un trasporto del prodotto sfavorevole.
Analisi del valore d'uso per la scelta
Su questa base amixon® può elaborare un'analisi del valore d'uso. Essa mette a confronto le caratteristiche di fabbisogno individuali del gestore con le proprietà di apparecchi e concetti di processo idonei. I criteri vengono ponderati, valutati e documentati in modo trasparente.
Possibili criteri di valutazione sono qualità di miscelazione, delicatezza sul prodotto, dimensione del lotto, intervallo del grado di riempimento, pulibilità, svuotamento residuo, prestazione di essiccazione, apporto di energia, automazione, esecuzione dei materiali, protezione dalle esplosioni, onere di investimento e costi operativi a lungo termine. In questo modo le specificità del fabbisogno e le proprietà dell'apparecchio possono essere combinate sistematicamente. L'analisi del valore d'uso non sostituisce una prova, ma crea una base tracciabile per la preselezione.
Circoscrivere il concetto di apparecchio
Sulla base dell'analisi viene circoscritto il principio di miscelazione idoneo. Per polveri secche o leggermente umide con elevati requisiti di omogeneità possono essere adatti miscelatori verticali o conici. Per prodotti sensibili, sensibili alla rottura o soggetti a segregazione, il movimento del prodotto delicato è in primo piano. Con prodotti coesivi, soggetti ad adesione o umidi possono essere necessari utensili di miscelazione attivamente movimentati, una pulizia di parete o una disagglomerazione mirata.
Se sono richiesti anche temperaggio, essiccazione sottovuoto o fasi di reazione, entrano in considerazione essiccatori-miscelatori sottovuoto e reattori di miscelazione come VMT o AMT. Questi apparecchi sono adatti a polveri, sospensioni, paste e impasti e possono essere fatti funzionare in pressione o sottovuoto.
L'idoneità di un apparecchio, tuttavia, non deve essere dedotta solo dalla forma o dalla taglia costruttiva. Intervallo del grado di riempimento, geometria dell'utensile, velocità di rotazione, ricetta, variazioni delle materie prime e intensità di miscelazione desiderata devono essere considerati congiuntamente. Un'elevata qualità di miscelazione con un prodotto o un grado di riempimento non è automaticamente trasferibile a ogni altra ricetta o lotto.
Verifica nel centro prove
La preselezione viene successivamente verificata con il prodotto originale. Nel centro prove è possibile esaminare qualità di miscelazione, tempo di miscelazione, delicatezza sul prodotto, tendenza alla segregazione, distribuzione dei liquidi, andamento della temperatura, apporto di energia, pulibilità e svuotamento residuo. Nei processi sottovuoto vengono inoltre valutati tempo di essiccazione, umidità residua, andamento del vuoto e temperatura del prodotto.
Dai dati di prova nascono raccomandazioni solide per dimensione dell'apparecchio, utensile di miscelazione, intervallo di velocità di rotazione, grado di riempimento, tempo di processo, sequenza di dosaggio ed eventualmente profilo di temperaggio o di essiccazione. amixon® unisce così la valutazione dei dati di prodotto a un'analisi del valore d'uso trasparente e alla validazione pratica in condizioni realistiche.