Gli stabilimenti di miscelazione di polveri che lavorano con miscelatori a container per prodotti sfusi hanno svantaggi rispetto agli stabilimenti dotati di tubazioni?
I sistemi di miscelazione basati su container possono ridurre le fasi di travaso e disaccoppiare temporalmente la logistica di produzione. I loro svantaggi risiedono tuttavia spesso meno nel vero e proprio processo di miscelazione, quanto nell'onere per la gestione dei recipienti, la pulizia, il trasporto e l'aggancio preciso.
Uno svantaggio essenziale è l'elevato fabbisogno di spazio. Uno stabilimento necessita non solo di container con lotti di materie prime preparati e recipienti con prodotto già miscelato, ma anche di superficie sufficiente per container vuoti, puliti e ancora da pulire. I recipienti puliti e sporchi devono essere immagazzinati, movimentati e documentati separatamente nella pratica. Devono inoltre essere previste superfici di transito e di sicurezza per carrelli elevatori, sistemi di trasporto senza conducente, personale operativo, stazioni di aggancio ed eventuali impianti di pulizia. Il fabbisogno di superficie effettivo comprende quindi non solo la superficie di base di un IBC, ma anche i percorsi di accesso, le aree di manovra, i locali di manutenzione e gli spazi di movimento necessari per la tecnica di trasporto.
A ciò si collega un notevole fabbisogno di capitale. Un impianto basato su container lavora senza lunghi tempi di attesa solo se sono disponibili contemporaneamente un numero sufficiente di IBC. Mentre un container viene riempito, un altro si trova nel processo di miscelazione, un altro ancora viene svuotato, confezionato, trasportato o pulito. Ulteriori recipienti fungono da buffer per materie prime e prodotti finiti. Il numero necessario non risulta quindi solo dalla dimensione del lotto e dalla capacità del miscelatore, ma dal fabbisogno di tempo complessivo della catena di processo. Le soluzioni IBC comportano, oltre all'investimento iniziale per i container, costi aggiuntivi per stoccaggio, manutenzione, pulizia, identificazione e logistica.
I recipienti devono inoltre essere realizzati in modo molto preciso e duraturamente uniforme. Determinanti non sono solo il volume nominale e la forma esterna del recipiente, ma anche la posizione e le dimensioni di piedi, superfici di appoggio, bocchettoni di riempimento e scarico, superfici di tenuta, valvole, nonché la forma del cono. Già piccole deviazioni geometriche possono causare problemi durante l'aggancio automatizzato. Nella movimentazione con AGV, nastro a rulli, paranco o carrello elevatore, ogni IBC deve poter essere afferrato, trasportato, depositato, orientato e collegato in modo affidabile. Questa ripetibilità è impegnativa dal punto di vista costruttivo e organizzativo e rappresenta un fattore di successo essenziale per l'intero impianto.
Un ulteriore svantaggio, spesso sottostimato, è il tempo di trasporto tra le singole stazioni di processo. Nella pianificazione dell'impianto viene spesso considerato in primo luogo il tempo di miscelazione. In realtà un container necessita di tempo per la preparazione, il prelievo tramite carrello elevatore o AGV, il tragitto verso la stazione, eventuali tempi di attesa davanti alla stazione, il posizionamento con precisione millimetrica, l'aggancio, l'apertura e chiusura delle valvole, il riempimento o lo svuotamento, lo sgancio e il trasporto successivo. Il collo di bottiglia di un impianto basato su container può quindi non essere il miscelatore stesso, ma la logistica dei recipienti. Nella pratica gli IBC blender vengono spesso caricati con transpallet o carrelli elevatori.
Particolarmente critico dal punto di vista temporale è il posizionamento preciso presso miscelatori, stazioni di aggancio, bilance, impianti di confezionamento e stazioni di svuotamento. Un IBC non deve trovarsi solo approssimativamente nel luogo previsto. Il suo bocchettone, la sua superficie di tenuta o i suoi elementi di aggancio devono essere orientati esattamente rispetto alla rispettiva stazione di processo. I sistemi automatizzati necessitano a tal fine di superfici di riferimento definite, elementi di guida, dispositivi di sollevamento, sensoristica e spesso un ulteriore posizionamento fine. Gli AGV possono predisporre automaticamente i container presso le stazioni di processo, ma la centratura, il sollevamento e l'aggancio sicuro restano fasi di processo autonome con un fabbisogno di tempo rilevante.
Anche la pulizia viene spesso valutata in modo troppo ottimistico. È vero che un container removibile può essere pulito al di fuori della stazione di miscelazione, in modo che la stazione stessa sia più rapidamente di nuovo disponibile per l'ordine successivo. Allo stesso tempo, tuttavia, nasce per ogni IBC un processo aggiuntivo di pulizia, essiccazione, controllo e rilascio. In caso di cambi di ricetta frequenti devono essere disponibili sufficienti recipienti puliti. La capacità dell'impianto di pulizia deve corrispondere alla frequenza di produzione, e i container puliti devono essere ricondotti in modo affidabile nel flusso di materiale. Le stazioni di pulizia IBC possono prelevare i recipienti manualmente tramite carrello elevatore o alimentarli tramite trasportatori a rulli o a catena.
Uno svantaggio particolarmente critico riguarda i miscelatori a container in cui un utensile di miscelazione si inserisce dall'alto nel recipiente o in cui una stazione di miscelazione viene agganciata tramite un movimento di rotazione. Affinché l'utensile possa immergersi e uscire nuovamente, tali sistemi necessitano di un'ampia superficie aperta del recipiente ovvero di grandi flange di collegamento e superfici di tenuta. Proprio durante l'apertura, l'inserimento nel prodotto sfuso e l'estrazione dell'utensile di miscelazione, fini particelle di polvere vengono sollevate in aria. Nella pratica queste polveri non possono essere aspirate o catturate completamente, perché la nube di polvere si diffonde all'interno e al di sopra dell'ampia apertura e la geometria cambia durante il movimento.
Ciò può comportare un carico duraturo di residui fini di polvere nell'ambiente di lavoro. Con i prodotti polverosi ciò non è solo un tema di igiene dello stabilimento e onere di pulizia. A seconda del prodotto può compromettere anche la sicurezza dell'operatore, la gestione degli allergeni, la protezione dagli odori, il controllo della contaminazione crociata e il rispetto dei valori limite di esposizione. Soprattutto con polveri tossiche, sensibilizzanti, ad alta potenza o dall'odore intenso, è difficile controllare completamente tali interfacce aperte. Un'aspirazione locale può ridurre notevolmente il carico di polvere, ma non sostituisce una conduzione di prodotto completamente chiusa.
A ciò si aggiunge che su grandi flange di collegamento, superfici di tenuta, coperchi e passaggi costruttivi possono depositarsi piccole quantità di polvere. Questi residui non raggiungono sempre la zona di miscelazione attiva con la stessa intensità. Possono quindi risultare miscelati in modo incompleto, essere rilasciati nella fase di processo successiva o causare contaminazione crociata in caso di cambio di prodotto. Quanto più critica è la ricetta, tanto più importanti diventano costruzioni con pochi spazi morti, superfici di tenuta ben accessibili, sequenze di aggancio riproducibili e una pulizia validabile.
In sintesi, i miscelatori a container sono particolarmente interessanti quando una conduzione del prodotto chiusa, cambi di prodotto frequenti e una logistica di produzione temporalmente disaccoppiata sono più importanti della massima capacità per metro quadro. I loro svantaggi risiedono nel fabbisogno di molti recipienti realizzati con precisione, in superfici aggiuntive di stoccaggio e pulizia, in investimenti per container e tecnica di trasporto, nonché nel fabbisogno di tempo spesso sottostimato per trasporto, attesa, posizionamento e aggancio. Nei miscelatori a container con utensile di miscelazione che si inserisce dall'alto si aggiunge inoltre il rischio che la polvere, durante apertura, inserimento ed estrazione, non possa essere catturata completamente, gravando sull'ambiente di lavoro. Una progettazione economica e sicura dovrebbe quindi considerare non solo tempo di miscelazione e dimensione del lotto, ma valutare l'intero ciclo dei recipienti, i requisiti di polvere e containment, la strategia di pulizia, nonché i tempi effettivi di trasporto e attesa.
Per i motivi indicati, amixon® raccomanda, prima di decidere per un concetto di miscelazione basato su container, di visitare stabilimenti di riferimento e di includere le loro esperienze pratiche nella pianificazione propria. Particolarmente preziosi sono, in questo caso, gli approfondimenti sul ciclo effettivo dei recipienti, il fabbisogno di spazio per container puliti e non puliti, le capacità di pulizia, la durata delle operazioni di trasporto e aggancio, la precisione richiesta nel posizionamento, nonché l'onere di personale e automazione.
Sulla carta, gli impianti di miscelazione basati su container appaiono spesso molto efficienti, perché riempimento, miscelazione, svuotamento, pulizia e confezionamento possono essere disaccoppiati temporalmente. Nella pratica, tuttavia, è l'intera catena di processo a determinare la capacità produttiva. Vi rientrano il numero di recipienti disponibili, l'affidabilità della tecnica di trasporto, i tempi di attesa presso le stazioni di miscelazione, pulizia e confezionamento, la qualità della tecnica di aggancio, la pulibilità dei container e l'effettiva qualità di miscelazione e scarico con il prodotto originale. Gli impianti di riferimento mostrano quali presupposti organizzativi e tecnici devono essere soddisfatti affinché i vantaggi attesi vengano raggiunti anche nell'esercizio quotidiano.
Se la logistica delle polveri si basa già su container standard per solidi sfusi, amixon® privilegia sistemi di miscelazione assistiti da container, in cui IBC normalizzati vengono impiegati come recipienti di alimentazione e ricezione e il vero e proprio processo di miscelazione avviene in un miscelatore conico della serie AM. Il container standard funge in questo caso per caricamento, trasporto, stoccaggio intermedio e ricezione del prodotto finito, mentre il miscelatore conico lavora come camera di miscelazione fissa e controllata con precisione.
Questo concetto evita gli svantaggi di un miscelatore a container classico, in cui un utensile di miscelazione deve inserirsi dall'alto in un recipiente ampiamente aperto. Con i prodotti polverosi, durante l'apertura e l'inserimento ed estrazione dell'utensile, la polvere può diffondersi nell'ambiente di lavoro. Con la combinazione di IBC standard e miscelatore conico, invece, il riempimento e lo svuotamento avvengono tramite punti di collegamento definiti, relativamente piccoli e tecnicamente ben controllabili. Con sistemi di aggancio e chiusura idonei, questi trasferimenti possono essere resi a bassa polverosità o, con un concetto di containment adeguato, ampiamente chiusi.
Il miscelatore conico AM offre al contempo un effetto di miscelazione mirato e riproducibile. Può essere impiegato anche quando i componenti differiscono per dimensione delle particelle, densità apparente, comportamento di scorrimento o quota di dosaggio. Aggiunte di liquido, un movimento controllato del prodotto ed eventuali ulteriori fasi di processo possono di norma essere gestiti meglio in una camera di miscelazione fissa che in un container trasportabile. L'IBC resta in questo caso un recipiente logistico economico, mentre il miscelatore può essere progettato, indipendentemente dalla geometria del container, per qualità di miscelazione, delicatezza sul prodotto, svuotamento e pulibilità.
Un ulteriore vantaggio risiede nella disponibilità di container standard per solidi sfusi. Poiché questi sono disponibili sul mercato in grandi quantità, possono essere messi a disposizione in numero sufficiente come recipienti per materie prime, prodotti intermedi e prodotti finiti. Ciò consente di disaccoppiare temporalmente caricamento, miscelazione, svuotamento, confezionamento e pulizia, senza dover tenere a disposizione container di miscelazione speciali per ogni fase di processo. Il miscelatore conico AM può già lavorare il lotto successivo durante l'esercizio in corso, mentre un container precedentemente utilizzato viene pulito, portato al confezionamento o preparato per un nuovo ordine.
La decisione a favore di un impianto di miscelazione basato su container dovrebbe tuttavia essere sempre presa in base alle condizioni operative effettive. Determinanti sono il comportamento del prodotto, i requisiti di polvere e containment, la dimensione del lotto, la varietà delle ricette, la frequenza dei cambi, la strategia di pulizia, la superficie disponibile, i percorsi di trasporto, il numero di IBC necessari, nonché la capacità di carrelli elevatori o sistemi di trasporto senza conducente. Una visita a impianti di riferimento comparabili aiuta a valutare realisticamente questi fattori e a progettare l'impianto in modo che la logistica dei container non diventi il collo di bottiglia.