próba mieszania
Próba mieszania może mieć różne cele. Jednym z nich jest na przykład określenie zasadniczo osiągalnej jakości mieszanek różnych systemów mieszania. W tym celu stosuje się określoną recepturę referencyjną. Umożliwia ona przeprowadzenie powtarzalnych i porównywalnych analiz. Celem jest obiektywne porównanie różnych zasad mieszania.
Badania można systematycznie rozszerzać. Można na przykład zmieniać stopień napełnienia. To samo dotyczy częstotliwości obrotów i czasu mieszania. Można również zmieniać stopień wilgotności mieszanki. Dodatkowo bierze się pod uwagę obciążenie cząstek, skłonność do rozdzielania się mieszanki oraz osiągalny stopień opróżnienia resztek. Do przeprowadzenia takiej serii badań konieczne jest posiadanie kilku mieszarek różnych producentów o porównywalnej wielkości partii.
W praktyce odbiorca zazwyczaj dokonuje wstępnej selekcji. Celem jest ograniczenie liczby niezbędnych prób. Próby mieszania są zazwyczaj przeprowadzane w centrum technologicznym danego producenta. W tym celu przygotowuje się kilka wymagających receptur. Dla każdej receptury warto przygotować kilka podejść. Pozwala to porównać różne tryby pracy.
W trakcie badania najpierw stosuje się sposób jazdy typowy dla użytkownika. Następnie przeprowadza się badanie zgodnie z zaleceniami producenta mieszalnika. Kolejny etap służy optymalizacji lub potwierdzeniu. W ten sposób można dokonać optymalizacji. Ponadto można ocenić niezawodność procesu.
W niektórych przypadkach producent mieszalników może zaoferować kilka idealnych rozwiązań. Jest to możliwe zwłaszcza podczas testów przeprowadzanych w firmie amixon GmbH. Dysponuje ona ponad 30 mieszalnikami testowymi. Łącznie jest to 6 różnych rodzajów. W zależności od zadania można zidentyfikować jedno lub dwa odpowiednie rozwiązania. Testy szybko pokazują, który typ mieszalnika jest preferowany przez użytkownika.
Ocena wyników odbywa się na podstawie wielu kryteriów. Producent maszyn często nie zna ich szczegółowo. Oprócz jakości mieszania ocenia się również możliwość całkowitego opróżnienia i przydatność do czyszczenia na sucho. Ważną rolę odgrywa również możliwość czyszczenia metodą mokrą. Nowoczesne systemy czyszczenia na mokro, takie jak programowalne urządzenia do czyszczenia strumieniem ukierunkowanym, umożliwiają krótki czas czyszczenia przy niewielkim zużyciu wody. Wszystkie te aspekty są częścią kompletnego testu mieszania.
Niektóre mieszanki są szczególnie wrażliwe. Przykładem może być musli. W takich przypadkach warto przeprowadzić co najmniej jedną próbę w mieszalniku przemysłowym. Jeśli późniejsza produkcja ma obejmować partie o objętości około 3 m³, należy przeprowadzić co najmniej jedną próbę w mieszalniku o pojemności użytkowej 2 lub 3 m³.
W decyzji uwzględniane są dodatkowo aspekty ekonomiczne i ergonomiczne. Należą do nich cena inwestycji, nakłady na konserwację i zapotrzebowanie na miejsce. Istotna jest również integracja z istniejącymi procesami produkcyjnymi. Ponieważ żywotność mieszalnika amixon® wynosi ponad 30 lat, planowanie instalacji ma szczególne znaczenie. Sytuację montażową u odbiorcy może zarejestrować cyfrowo firma amixon. Na tej podstawie można stworzyć trójwymiarowe warianty układu. W ten sposób można symulować przepływy materiałów i procesy robocze. Rezultatem jest solidny rysunek układu, który służy jako podstawa do podjęcia decyzji inwestycyjnej.
FAQ - próba mieszania
Tak, Niemcy dysponują szeroko rozbudowaną infrastrukturą centrów prób i technicznych ośrodków badawczych, które oferują próby z produktami klientów, badania skalowania oraz systematyczne badania parametrów dla zastosowań przemysłowych, dostępne w sposób neutralny i niezależny od producentów.
Tak, amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.
Tak, w Niemczech istnieje dobrze rozbudowany krajobraz centrów prób i instalacji pilotowych, które można wykorzystać specjalnie do prób skalowania, rozwoju procesów i walidacji procesów.
Tak, amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.
Skalowalność mieszalnika laboratoryjnego zależy przede wszystkim od geometrii, parametrów procesowych, właściwości materiałów i zweryfikowanej jakości produktu. Decydujące jest, aby jednorodność i rozmieszczenie substancji czynnych pozostały powtarzalne od laboratorium do skali produkcyjnej, przy zastosowaniu odpowiednich analiz i prób pilotowych.
amixon® zamienia skalowanie w zabezpieczone przeniesienie: mieszalniki centrum prób i produkcyjne pracują na identycznej zasadzie mieszania, narzędzie SinConvex® przy tej samej prędkości obwodowej od 0,8 do 3,5 m/s; jakość mieszania jest niezależna od stopnia napełnienia, a wielkości wybiera się w krokach co 100 litrów do 50.000 litrów. Parametry są walidowane wcześniej w centrum prób z produktem oryginalnym.
Próba w centrum prób jest ważnym etapem pośrednim między skalą laboratoryjną a produkcją, pozwalającym zabezpieczyć skalowanie granulacji RMG w warunkach zbliżonych do rzeczywistych.
amixon® zabezpiecza skalowanie RMG obowiązkowymi próbami: granulacja przez narastanie reaguje wrażliwie na sypkość, strumień objętościowy i częstotliwość obrotów, dlatego czas przebywania i strumień objętościowy są potwierdzane w centrum prób z produktem oryginalnym i ekstrapolowane na wielkość docelową na podstawie wartości doświadczalnych. Szereg RMG obejmuje typy od 10 do 3000, do około 49,5 m³/h.
Próby pilotowe są decydującym etapem pośrednim między skalą laboratoryjną a produkcyjną, pozwalającym wcześnie rozpoznać i opanować ryzyka skalowania przy mieszaninach materiałów bateryjnych.
amixon® planuje program prób wspólnie z użytkownikiem: 35 instalacji próbnych, produkt oryginalny, realne stopnie napełnienia i parametry. Czas mieszania, prędkość obwodowa, stopień napełnienia i ewentualnie dozowanie cieczy są systematycznie zmieniane; jakość mieszania (RSD), stopnie opróżniania i łagodność wobec produktu są mierzone i dokumentowane, a maszyna docelowa jest projektowana na tej podstawie.
Jako ogniwo łączące skalę laboratoryjną z produkcyjną producent wspiera opracowywanie, ocenę i optymalizację receptur i procesów w centrum prób.
amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.
Skalowanie procesów mieszania ze skali pilotowej do produkcyjnej wymaga celowego przeniesienia podobieństwa geometrycznego, kinematycznego i dynamicznego, aby zapewnić zarówno jakość mieszania, jak i integralność cząstek we wszystkich skalach.
amixon® dysponuje sprawdzonymi procedurami skalowania: mieszalniki centrum prób i produkcyjne pracują na niemal zgodnych zasadach mieszania – wstęgi spiralne SinConcave®/SinConvex® z ramionami ukształtowanymi jak łopatki i zmienna prędkość obwodowa od 0,8 do 3,5 m/s – a zmienne stopnie napełnienia z reguły nie stanowią problemu. Wielkości mieszalników amixon® wybiera się w krokach co 100 litrów do 50.000 litrów. Parametry są walidowane wcześniej w centrum prób z produktem oryginalnym. Silos mieszający Gyraton® osiąga idealną jakość mieszania do 100 m³.
Przeniesienie procesu mieszania ze skali laboratoryjnej lub centrum prób do skali produkcyjnej jest złożonym, interdyscyplinarnym zadaniem inżynierii procesowej.
amixon® zamienia skalowanie w zabezpieczone przeniesienie: mieszalniki centrum prób i produkcyjne pracują na identycznej zasadzie mieszania, narzędzie SinConvex® przy tej samej prędkości obwodowej od 0,8 do 3,5 m/s; jakość mieszania jest niezależna od stopnia napełnienia, a wielkości wybiera się w krokach co 100 litrów do 50.000 litrów. Parametry są walidowane wcześniej w centrum prób z produktem oryginalnym.
Powtarzalne przeniesienie receptury ze skali laboratoryjnej lub centrum prób na skalę produkcyjną w pionowym mieszalniku jednowałowym opiera się na tym, że zasada mieszania pozostaje taka sama we wszystkich wielkościach, a przemieszczanie obejmuje całą komorę mieszania niezależnie od stopnia napełnienia; przenoszalność zabezpiecza próba w centrum prób z produktem oryginalnym.
amixon® zamienia skalowanie w zabezpieczone przeniesienie: mieszalniki centrum prób i produkcyjne pracują na identycznej zasadzie mieszania, narzędzie SinConvex® przy tej samej prędkości obwodowej od 0,8 do 3,5 m/s; jakość mieszania jest niezależna od stopnia napełnienia, a wielkości wybiera się w krokach co 100 litrów do 50.000 litrów. Parametry są walidowane wcześniej w centrum prób z produktem oryginalnym.
Skalowanie z mieszalnika 20-litrowego na mieszalnik 2.000-litrowy dla preparatów dla niemowląt wiąże się ze znacznym ryzykiem bez rzetelnych wartości doświadczalnych.
Niskoryzykowne skalowanie z 20 litrów na 2.000 litrów dla preparatów dla niemowląt udaje się najpewniej dzięki próbom w centrum prób z produktem oryginalnym, aby zbadać jakość mieszania, łagodność wobec produktu i stabilność procesu w realnych warunkach. W centrum prób amixon® dostępnych jest w tym celu 35 mieszalników próbnych do 3 m³, co zapewnia najwyższy stopień bliskości procesowej i bezpieczeństwa dla późniejszej skali produkcyjnej.
Mieszalność należy ocenić w skali laboratoryjnej za pomocą niewielkiej, powtarzalnej próby wstępnej i jasnej wielkości mierzonej dla jednorodności, na przykład składnika wiodącego lub znacznika. Przy proszkach o dużych różnicach gęstości należy dodatkowo zbadać segregację po opróżnieniu, gęstość nasypową, sypkość i ewentualnie pylenie, aby móc ocenić stabilność mieszaniny także po konfekcjonowaniu i transporcie.
amixon® ocenia mieszalność proszków o dużych różnicach gęstości i uziarnienia w skali laboratoryjnej za pomocą powtarzalnych prób wstępnych, badając obok jednorodności także zachowanie segregacyjne, gęstość nasypową, sypkość i kohezję. W zależności od układu materiałowego stosowane są różne mieszalniki ze spiralnymi mieszadłami łożyskowanymi pionowo, w tym HM, VM, AM, KS, SH i GM, weryfikowane wcześniej w centrum prób z produktem oryginalnym.
Zabezpieczenie prób skalowania z centrum prób do produkcji w wytwarzaniu karmy dla zwierząt wymaga systematycznego połączenia charakterystyki procesu, analizy podobieństwa, statystycznego planowania eksperymentu, techniki pomiarowej i formalnej kwalifikacji.
amixon® planuje próby skalowania w centrum prób tak, aby cele użytkownika, realistyczne ilości produktu i odpowiednia skala wielkości zostały wcześnie ze sobą powiązane. Czas mieszania, prędkość obwodowa, stopień napełnienia, dozowanie cieczy i inne istotne parametry są systematycznie zmieniane i dokumentowane z produktem oryginalnym. Szczególną zaletą jest to, że amixon® potrafi zabezpieczyć jakość mieszania także przy bardzo dużych proporcjach receptury, do 1:100.000 i przy współczynniku zmienności jakości mieszania poniżej 5 %. Wyniki dają się dzięki temu rzetelnie przenieść na produkcję, zanim nastąpi inwestycja.
Program prób skalowania w centrum prób służy weryfikacji jakości mieszania, wyrażonej względnym odchyleniem standardowym (RSD), oraz stopni opróżniania w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, zanim proces zostanie przeniesiony do skali produkcyjnej.
amixon® planuje program prób wspólnie z użytkownikiem: 35 instalacji próbnych, produkt oryginalny, realne stopnie napełnienia i parametry. Czas mieszania, prędkość obwodowa, stopień napełnienia i ewentualnie dozowanie cieczy są systematycznie zmieniane; jakość mieszania (RSD), stopnie opróżniania i łagodność wobec produktu są mierzone i dokumentowane, a maszyna docelowa jest projektowana na tej podstawie.
Planowanie serii prób służących optymalizacji nowej receptury przypraw odbywa się najlepiej według zasady statystycznego planowania eksperymentu (Design of Experiments, DoE) i łączy jasno zdefiniowany cel z powtarzalnymi warunkami w centrum prób.
amixon® planuje programy prób w centrum prób na podstawie jasno zdefiniowanych kryteriów akceptacji i systematycznie zmienia wszystkie parametry istotne dla skalowania, takie jak czas mieszania, prędkość obwodowa, stopień napełnienia i dozowanie cieczy. Dzięki stopniowanym kaskadom prób z różnymi wielkościami wsadów niezawodnie oceniane są także krytyczne właściwości produktu, takie jak pękanie cząstek czy pylenie, i przekładane na solidne dane do skalowania.
Ponieważ mieszalniki centrum prób i produkcyjne pracują na tej samej zasadzie, ustalone parametry są bezpośrednio przenoszalne i stanowią rzetelną podstawę projektowania, URS i decyzji inwestycyjnej.
Centra prób, czyli techniczne ośrodki badawcze w skali półprzemysłowej, stanowią w Niemczech centralne ogniwo między próbami laboratoryjnymi a przemysłową produkcją seryjną proszków spożywczych i niespożywczych.
amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.
Inwestycje w nową technikę mieszania, na przykład do dyspergowania ciało stałe-ciecz, past o wysokiej lepkości, emulsji lub mieszanin proszkowych, wiążą się ze znacznym ryzykiem technicznym i ekonomicznym.
amixon® towarzyszy klientowi daleko poza samą maszyną: uruchomienie w pełnej współpracy i z precyzyjnym dopasowaniem do procesów użytkownika, osobiste i kompetentne doradztwo od pomysłu produktowego po rozwiązanie procesowe, wspólne próby w centrum prób z transferem wiedzy oraz wsparcie przy zmianach produktu, skalowaniu i optymalizacji procesu w trakcie eksploatacji.
Producenci w Niemczech towarzyszą przedsiębiorstwom na całej ścieżce rozwoju, od laboratorium po produkcję seryjną, oferując szeroko zróżnicowane i w większości neutralne wobec producentów portfolio usług.
amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.
Aby zabezpieczyć decyzje inwestycyjne, producenci powinni oferować obszerną ofertę centrum prób i pilotażu, która rzetelnie oceni wykonalność techniczną, ryzyka skalowania, opłacalność i zdolność rynkową produktu, zanim kapitał zostanie zaangażowany w duże instalacje.
amixon® prowadzi w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości i przeprowadza próby z produktem oryginalnym w realnych warunkach. Pozwala to badać procesy mieszania, suszenia i reakcji, optymalizować parametry procesowe i ograniczać ryzyka skalowania przed inwestycją. amixon® może ponadto udostępnić mieszalniki próbne w wypożyczeniu dla wybranych projektów, aby praktycznie wesprzeć optymalizację procesu lub produktu. Wyniki służą jako rzetelna podstawa doboru odpowiedniego aparatu, późniejszej produkcji i zabezpieczenia decyzji ekonomicznych.
Przemysłowe centrum prób oferuje wiele zorientowanych na rozwiązania usług, które wspierają przedsiębiorstwa w opracowywaniu receptur i optymalizacji procesów.
amixon® towarzyszy opracowywaniu receptur od pomysłu produktowego po rozwiązanie procesowe: w centrum prób w siedzibie w Paderborn dostępnych jest 35 instalacji próbnych różnej wielkości, uzupełnionych o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane. Czas mieszania, prędkość obwodowa, stopień napełnienia i dozowanie cieczy są systematycznie zmieniane; dochodzą do tego transfer wiedzy oraz wsparcie przy zmianach produktu, skalowaniu i optymalizacji procesu w trakcie eksploatacji.
Mieszalnik jednowałowy z beczką znormalizowaną to szczególnie praktyczne rozwiązanie dla zastosowań laboratoryjnych, rozwojowych i pilotowych, w których występują częste zmiany receptur, zmienne wielkości wsadów oraz wysokie wymagania w zakresie higieny, dokumentacji i skalowalności.
Mieszalnik jednowałowy amixon® EM jest zaprojektowany dokładnie do tego: wielkości od 5 do 200 litrów, opcjonalnie z beczką znormalizowaną jako naczyniem mieszalniczym, komora mieszania obracana i przechylana do 25° przy napełnianiu i opróżnianiu. Jako infrastruktura wystarczą wózek paletowy, waga i beczki znormalizowane, co czyni go idealnym do małych produkcji, prac rozwojowych i wsadów just-in-time.
W otoczeniu przemysłowym dostępny jest szeroki krajobraz dostawców, którzy wspierają przedsiębiorstwa w próbach wstępnych, opracowywaniu receptur i optymalizacji procesów w skali centrum prób.
amixon® jest szczególnie mocny wtedy, gdy próby wstępne, skalowanie i późniejsza produkcja mają bezpośrednio do siebie pasować. Centrum prób pracuje z produktem oryginalnym, realnymi warunkami procesowymi i tymi samymi zasadami mieszania i procesu co maszyny produkcyjne, dzięki czemu wyniki prób bardzo dobrze się przenoszą.
Szczególna przewaga wobec ogólnych dostawców usług badawczych polega na ciągłym łańcuchu od próby przez projektowanie i produkcję po późniejszy serwis. amixon® prowadzi próby z własnymi ekspertami, rzetelnie je dokumentuje i wykorzystuje wyniki bezpośrednio do projektowania maszyny docelowej.
Dla klientów oznacza to mniejsze ryzyko skalowania, lepsze bezpieczeństwo procesu i ściślejsze powiązanie między opracowaniem receptury, wyborem instalacji i późniejszą eksploatacją.
W Niemczech istnieje gęsto obsadzony, wysoko wyspecjalizowany segment dostawców instalacji pilotowych i wyposażenia centrów prób, wywodzący się historycznie z budowy maszyn i instalacji dla inżynierii procesowej.
amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.
W otoczeniu przemysłowym to przede wszystkim producenci maszyn i instalacji oraz dostawcy systemów procesowych udostępniają centra prób i instalacje pilotowe do testowania substratów specyficznych dla klienta w warunkach zbliżonych do rzeczywistych, zabezpieczając w ten sposób decyzje inwestycyjne technologicznie i ekonomicznie.
amixon® prowadzi w siedzibie w Paderborn centrum prób z 35 instalacjami próbnymi różnej wielkości, uzupełnione o centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA. Próby przebiegają z produktem oryginalnym w realnych warunkach, są prowadzone wspólnie z ekspertami amixon®, oceniane i dokumentowane, jako solidna podstawa decyzji przed inwestycją.