液体添加剤を含む洗剤配合には、どのような連続式ミキサーが適していますか。
洗剤粉体・顆粒の連続生産では、非イオン界面活性剤、香料オイル、消泡剤、ポリマー溶液、バインダーといった液状成分が固体混合物に配合されます。酵素、漂白剤、蛍光増白剤、香料は、水分、熱、機械的負荷がその安定性を損なう可能性があるため、多くの場合、エネルギーや温度の負荷が高い主要工程の後で初めて計量添加されます。そのため酵素は、洗剤において保護された顆粒として用いられることが多いです。
混合システムの選定は、主に液体量と粘度、基材粉体の嵩密度と流動挙動、望ましい顆粒構造、成分の敏感性、処理量、洗浄の必要性、そして許容されるエネルギー投入によって決まります。さらに決定的に重要なのは、液体添加が単に均一な濡れをもたらすことを目的とするのか、それとも狙った凝集、造粒、コーティング、乾燥、冷却が予定されているのかです。
連続式リングシートミキサーおよびリングシート造粒機は、強力かつ迅速な濡れと凝集にとりわけ適しています。粉体は、回転する工具によって混合室壁面沿いに動的なリング層として導かれます。液状成分はこの動いている層に噴霧されます。高い相対運動が、少量の液体の分布と顆粒形成を助けます。ただし、液体計量が過剰であったり機械的負荷が高すぎたりすると、過大粒、付着、摩耗、あるいは望ましくない発熱が起こることがあります。したがってリングシートシステムは、混合に加えて狙った造粒や緻密化を行いたい場合にとりわけ有効です。
連続式プラウシェアミキサーは、機械的に流動化された製品層を生み出します。計量ランスやスプレーノズルを通じて、動いている粉体ゾーンに液体を投入できます。洗剤の基材粉体を液状界面活性剤、香料成分、その他の添加剤で濡らしたい場合に、多用途に使用できます。追加の粉砕工具は、局所的な過湿と塊形成を抑えることができますが、エネルギー投入と製品への機械的負荷を増大させます。したがって、レシピと望ましい粒子構造がそれを必要とする場合にのみ使用すべきです。
二軸パドルミキサーは、適度なエネルギー投入と高い循環能力を伴う連続プロセスに適しています。逆回転するパドル軸が重なり合う混合ゾーンを生み出し、そこで乾燥成分と液状添加剤を均一に分布させることができます。とりわけ、コーティングされた酵素、漂白剤顆粒、香料担体などの繊細な顆粒を、できるだけやさしく混入したい場合に有効です。ただし、最大液体割合や処理量に関する数値は一般的に転用できるものではありません。これらはレシピ、粘度、固体表面、装置サイズ、望ましい製品構造によって左右され、試験で確認する必要があります。
連続式流動層設備は、液体添加を造粒、乾燥、冷却、コーティングと組み合わせたい場合に適しています。流動層では、粒子がプロセス空気によって流動化される一方、液体はノズルを通じて塗布されます。これにより、低粉じんで流動性の良い顆粒を構築したり、繊細な成分に保護コーティングを施したりできます。この技術は、たとえば洗剤顆粒を狙って乾燥、冷却、コーティングする必要がある場合に用いられます。単純な通過式ミキサーと比較すると、エネルギー需要、そして排気処理、集じん、プロセス制御への要求は高くなります。
垂直連続ミキサーやコーンスクリューミキサーは、非常にせん断に敏感な、粉じんが発生しやすい、あるいは破損しやすい成分に有効なことがあります。その強みは、やさしい均質化にあります。ただし高粘度の液体、より大きな液体量、あるいは狙った凝集には、通常より強力なリングシート、プラウシェア、二軸システムほどには適していません。したがって、液体割合の低い最終混合物や、繊細な乾燥添加剤の混入のための特殊解として位置づけられることが多いです。
液体計量には、重量式固体計量器と質量流量制御された液体計量が有効です。粘性のある添加剤には、多くの場合、容積式ポンプ、温度調節された配管、加熱可能なノズルが用いられます。コリオリ流量計は、液体質量流量の測定と制御に使用できます。選定、設置、キャリブレーション、そして該当する粘度への適合性を確認する必要があります。噴霧技術は、液滴サイズ、噴霧パターン、処理量、ノズル位置が製品流に合うように設計しなければなりません。粗すぎる、あるいは局所的に集中した添加は塊や堆積を助長する一方、揮発性成分に対して細かすぎる霧化は損失や排気負荷を招く可能性があります。
香料と酵素には、後段での制御されたポストドージングが有効なことが多いです。香料オイルは、完成した十分に冷えた基材顆粒に塗布できます。酵素は通常、粉じん放出と活性損失を減らすため、顆粒またはコーティングされた顆粒として用いられます。水分や酸化性の漂白化学物質は酵素の安定性を損なう可能性があるため、レシピにおける計量順序、接触時間、温度、水分含量を狙って設定しなければなりません。
狭い滞留時間分布は、均一性と繊細な添加剤の接触時間をより良く制御する助けとなります。ただしその実際の幅は、ミキサー形状、充填率、処理量、逆混合、製品特性によって決まり、特定のミキサータイプに一律に帰属させることはできません。レシピや香料の頻繁な切替では、アクセスしやすい製品領域、短い残留排出時間、そして調整された洗浄方法が、クロスコンタミネーションと停止時間を抑えるために重要です。
amixon® はこうして連続式ミキサーAMKにおける液体添加を伴う連続混合を制御します
amixon® の連続式ミキサーAMKは、乾燥、湿潤、懸濁状態の製品を対象とした連続混合課題向けに設計されています。固体を連続的に計量供給し、必要に応じて界面活性剤、香料、油、バインダー、その他の添加剤といった液体を投入する場合に使用できます。ただし、付着や塊形成、あるいは繊細な成分への悪影響なしに液体を処理できるかどうかは、レシピ、粘度、計量量、液滴サイズ、製品温度、混合強度、洗浄コンセプトによって決まり、それぞれの用途について確認する必要があります。
AMKの起動時には、排出機構がまず閉じたままの状態を保ちます。重量式計量器は、低い質量流量で同時に起動し、立ち上がり過程で互いの計量流を調整します。ミキサー内の充填率は連続的に上昇します。おおよそ半分の充填量に達すると、ミキサーの駆動部が起動します。有効容量の約80パーセントの充填率に達すると、排出機構がゆっくりと開きます。その後この充填率は一定に保たれ、その間に計量流は段階的に予定の質量流量まで引き上げられます。この起動戦略は、十分な混合が行われて初めて製品が排出されることを保証するためのものです。
停止操作も同様に制御されて行われます。計量器は質量流量を段階的に減らし、最終的に一斉に停止します。ミキサーはその間も運転を続け、排出機構を通じて自ら排出されます。この方法により、混合品質が不十分な起動時・停止時の量を大幅に減らすことができます。実際に製品を廃棄する必要が生じないかどうかは、それぞれのレシピ、均一性の要求、計量制御の精度、そして事業者の出荷戦略によって決まります。
amixon® によれば、充填率は有効容量の約10から80パーセントの範囲で設定できます。滞留時間は充填率と処理量によって影響を受け、メーカーによれば混合工具の回転数とは独立して設定できます。これにより、混合強度と平均滞留時間を、広い範囲で分けて調整できます。ただし実際の滞留時間分布は、製品特性、ミキサー形状、処理量、逆混合、液体添加によってさらに左右されます。とりわけ計量精度や均一性の要求が厳しい場合には、測定技術または代表的な混合試験によって裏付けるべきです。
SinConvex® 混合工具は、三次元的な製品運動を生み出します。工具仕様と回転数に応じて、AMKはやさしい均質化にも、より強力な脱凝集にも設計できます。液体添加においては、投入箇所の位置、製品流内での液体の分布、そしてノズル・搬送技術・ミキサー運転の調整が決定的に重要です。十分に動いている製品ゾーンへの微細な分散投入は、均一性を改善し局所的な過湿を抑えることができます。高粘度の添加剤には、温度調節された貯槽、配管、あるいはノズルが必要となることがあります。
メーカーによれば、AMKはバッチ式でも運転できます。この運転方式は、たとえば製品試験、小規模なレシピ試作、プレミックス、あるいは充填率・滞留時間の設定が異なるプロセスに有効なことがあります。後の連続運転では、すべての主成分・副成分の計量流が安定的かつ再現性を持つ必要があります。低用量の成分では、プレミックスが必要になることがあります。
amixon® によれば、機種寸法のラインナップには、体積流量約1から3m³/hのAMK 50から、約45から135m³/hのAMK 3000までの大型機種寸法が含まれます。これらの数値は装置の目安値として理解すべきです。実際に達成可能な質量処理量は、嵩密度、水分、流動挙動、レシピ、必要な滞留時間、混合課題によって決まります。
洗剤生産の用途では、AMKを連続的な均質化と液体添加に使用できます。香料やその他の繊細な添加剤は、とりわけエネルギー負荷や熱負荷の高い前段工程の後で初めて投入されることが多いです。酵素については、水分、温度、酸化性の漂白剤、機械的摩耗が安定性に影響を与える可能性があることを考慮しなければなりません。そのため酵素は、洗剤粉体において保護された顆粒として計量投入され、制御された条件下で混入されることが多いです。
メーカーによれば、AMKの混合室はATEXゾーン20に対応した設計です。衛生仕様、点検口、低デッドスペースの排出機構、シール、洗浄オプションは、プロジェクトごとに選定できます。設備がEHEDG、FDA、あるいは3-Aの要求を満たすかどうかは、ミキサーの種類だけでは決まりません。決定的に重要なのは、選定された仕様、製品接触部の材料、表面、シール、洗浄技術、そして想定されるプロセスの文書化されたバリデーションです。