Które mieszalniki ciągłe nadają się do formulacji detergentów z płynnymi dodatkami?
Przy ciągłej produkcji proszków i granulatów piorących składniki płynne, takie jak surfaktanty niejonowe, olejki zapachowe, środki przeciwpieniące, roztwory polimerów czy spoiwa, są wmieszywane do mieszanki stałej. Enzymy, wybielacze, wybielacze optyczne i substancje zapachowe są często dozowane dopiero po energo- lub temperaturointensywnych krokach głównych, ponieważ wilgoć, ciepło i obciążenie mechaniczne mogą naruszać ich stabilność. Enzymy są dlatego w detergentach często stosowane jako granulaty chronione.
Wybór systemu mieszania zależy przede wszystkim od ilości i lepkości cieczy, gęstości nasypowej i zachowania przepływu proszku bazowego, pożądanej struktury granulatu, wrażliwości składników, wydajności, potrzeby czyszczenia i dopuszczalnego wprowadzania energii. Decydujące jest ponadto, czy dodawanie cieczy ma spowodować jedynie jednorodne zwilżenie, czy przewidziana jest celowa aglomeracja, granulacja, powlekanie, suszenie lub chłodzenie.
Ciągłe mieszalniki pierścieniowo-warstwowe i granulatory pierścieniowo-warstwowe nadają się szczególnie do intensywnego, szybkiego zwilżania i aglomeracji. Proszek jest prowadzony przez obracające się narzędzia przy ścianie komory mieszania jako dynamiczna warstwa pierścieniowa; składniki płynne są natryskiwane do tej poruszającej się warstwy. Wysoki ruch względny wspiera rozprowadzenie małych ilości cieczy i tworzenie granulatu. Przy zbyt wysokim dozowaniu cieczy lub zbyt wysokim obciążeniu mechanicznym mogą jednak wystąpić nadziarno, naklejenia, ścieranie lub niepożądane nagrzewanie. Systemy pierścieniowo-warstwowe są dlatego szczególnie sensowne, gdy obok mieszania ma odbywać się celowa granulacja lub zagęszczanie.
Ciągłe mieszalniki lemieszowe wytwarzają mechanicznie fluidyzowane złoże produktu. Przez lance dozujące lub dysze natryskowe można wprowadzać ciecze do poruszanej strefy proszku. Są uniwersalnie stosowane, gdy proszek bazowy detergentu ma być zwilżony płynnymi surfaktantami, składnikami zapachowymi lub innymi dodatkami. Dodatkowe narzędzia rozdrabniające mogą ograniczać lokalne przewilżenie i tworzenie się grudek, zwiększają jednak wprowadzanie energii i obciążenie mechaniczne produktu. Dlatego powinny być stosowane tylko wtedy, gdy receptura i pożądana struktura cząstek tego wymagają.
Dwuwałowe mieszalniki łopatkowe nadają się do procesów ciągłych o umiarkowanym wprowadzaniu energii i wysokiej wydajności przemieszczania. Przeciwbieżne wały łopatkowe wytwarzają nakładającą się strefę mieszania, w której składniki suche i płynne dodatki mogą być równomiernie rozprowadzone. Są szczególnie interesujące, gdy wrażliwe granulaty, na przykład powlekane enzymy, granulaty wybielające czy nośniki zapachowe, mają być wmieszane możliwie łagodnie. Dane dotyczące maksymalnych udziałów cieczy czy wydajności nie są jednak ogólnie przenoszalne. Zależą od receptury, lepkości, powierzchni fazy stałej, wielkości aparatu i pożądanej struktury produktu i muszą być sprawdzone w próbie.
Ciągłe instalacje fluidyzacyjne nadają się, gdy dodawanie cieczy ma być połączone z granulacją, suszeniem, chłodzeniem lub powlekaniem. W złożu fluidalnym cząstki są fluidyzowane powietrzem procesowym, podczas gdy ciecze są nanoszone przez dysze. Można w ten sposób budować niskopylące, sypkie granulaty lub zaopatrywać wrażliwe składniki w warstwy ochronne. Technika jest stosowana na przykład wtedy, gdy granulaty detergentowe mają być celowo suszone, chłodzone lub powlekane. Zapotrzebowanie energetyczne oraz wymagania dotyczące obróbki powietrza wylotowego, odpylania i regulacji procesu są w porównaniu z czystym mieszalnikiem przepływowym wyższe.
Pionowe mieszalniki ciągłe lub mieszalniki stożkowo-ślimakowe mogą być sensowne przy bardzo wrażliwych na ścinanie, pylących lub podatnych na pękanie składnikach. Ich mocną stroną jest łagodna homogenizacja. Dla wysokolepkich cieczy, większych ilości cieczy lub celowej aglomeracji są jednak zazwyczaj mniej odpowiednie niż intensywniejsze systemy pierścieniowo-warstwowe, lemieszowe lub dwuwałowe. Są dlatego raczej rozwiązaniem specjalnym dla mieszanek końcowych o niskim udziale cieczy lub do wmieszania wrażliwych dodatków suchych.
Do dozowania cieczy celowe są grawimetryczne dozowniki fazy stałej i dozowania cieczy regulowane strumieniem masy. Przy lepkich dodatkach często stosowane są pompy wyporowe, temperowane przewody i dysze ogrzewane. Urządzenia Coriolisa mogą być stosowane do rejestracji i regulacji strumienia masy cieczy; dobór, zabudowa, kalibracja i przydatność do danej lepkości muszą być przy tym sprawdzone. Technika natrysku musi być zaprojektowana tak, aby wielkość kropli, obraz natrysku, wydajność i pozycja dyszy odpowiadały strumieniowi produktu. Zbyt grube lub lokalnie skoncentrowane dodawanie sprzyja grudkom i osadom, podczas gdy zbyt drobne rozpylenie przy lotnych składnikach może prowadzić do strat lub obciążenia powietrza wylotowego.
Przy substancjach zapachowych i enzymach często sensowne jest późne, kontrolowane dozowanie końcowe. Olejki zapachowe mogą być nanoszone na gotowy, wystarczająco chłodny granulat bazowy. Enzymy są zwykle stosowane jako granulaty lub granulaty powlekane, aby zredukować uwalnianie pyłu i utratę aktywności. Wilgoć i utleniające chemikalia wybielające mogą naruszać stabilność enzymów; dlatego kolejność dozowania, czas kontaktu, temperatura i zawartość wody receptury muszą być celowo ustalone.
Wąski rozkład czasu przebywania pomaga lepiej opanować jednorodność i czas kontaktu wrażliwych dodatków. Jego rzeczywista szerokość jest jednak określana przez geometrię mieszalnika, stopień napełnienia, wydajność, mieszanie zwrotne i właściwości produktu; nie można jej ogólnie przypisać określonemu typowi mieszalnika. Przy częstych zmianach receptury lub zapachu ważne są ponadto dobrze dostępne obszary produktu, krótkie czasy opróżniania resztkowego i dostosowana metoda czyszczenia, aby ograniczyć zanieczyszczenie krzyżowe i czasy przestoju.
Tak amixon® reguluje ciągłe mieszanie z dodawaniem cieczy w mieszalniku ciągłym AMK
Ciągły mieszalnik AMK firmy amixon® jest zaprojektowany do ciągłych zadań mieszania z produktami suchymi, wilgotnymi i zawiesinowymi. Może być stosowany, gdy substancje stałe są dozowane w sposób ciągły i w razie potrzeby zaopatrywane w ciecze, takie jak surfaktanty, substancje zapachowe, oleje, spoiwa lub inne dodatki. Czy ciecz może być przetwarzana bez naklejeń, tworzenia się grudek lub naruszenia wrażliwych składników, zależy jednak od receptury, lepkości, ilości dozowanej, wielkości kropli, temperatury produktu, intensywności mieszania i koncepcji czyszczenia i musi być sprawdzone dla danego zastosowania.
Przy uruchamianiu AMK organ wyładowczy pozostaje początkowo zamknięty. Grawimetryczne organy dozujące startują jednocześnie z niskim strumieniem masy i dostrajają swoje strumienie dozujące do siebie podczas procesu ustalania się. Stopień napełnienia w mieszalniku rośnie w sposób ciągły. Gdy tylko osiągnięta zostanie mniej więcej połowa ilości napełnienia, uruchamia się napęd mieszalnika. Przy stopniu napełnienia wynoszącym około 80 procent objętości użytkowej organ wyładowczy powoli się otwiera. Następnie ten stopień napełnienia jest utrzymywany na stałym poziomie, podczas gdy strumienie dozujące są stopniowo zwiększane aż do przewidzianego strumienia masy. Ta strategia rozruchu ma zapewnić, że produkt jest wyładowywany dopiero po wystarczającym wymieszaniu.
Także wyłączanie odbywa się w sposób kontrolowany. Organy dozujące sukcesywnie redukują swój strumień masy i na końcu są wspólnie wyłączane. Mieszalnik jest przy tym dalej eksploatowany i opróżnia się poprzez organ wyładowczy. Procedura ta może wyraźnie zredukować ilości o niewystarczającej jakości mieszania podczas rozruchu i wyłączania. Czy rzeczywiście nie trzeba odrzucać żadnego produktu, zależy od danej receptury, wymagania jednorodności, jakości regulacji dozowania i strategii zwalniania obowiązującej w zakładzie.
Stopień napełnienia można według amixon® ustawiać w zakresie od około 10 do 80 procent objętości użytkowej. Czas przebywania jest wpływany przez stopień napełnienia i wydajność i jest według producenta ustawialny niezależnie od obrotów narzędzia mieszającego. Dzięki temu intensywność mieszania i średni czas przebywania mogą być dostosowywane oddzielnie w szerokich granicach. Rzeczywisty rozkład czasu przebywania jest jednak dodatkowo wpływany przez właściwości produktu, geometrię mieszalnika, wydajność, mieszanie zwrotne i dodawanie cieczy. Powinien być zwłaszcza przy krytycznych wymaganiach dozowania i jednorodności zabezpieczony pomiarowo lub przez reprezentatywne próby mieszania.
Mieszadło SinConvex® wytwarza trójwymiarowy ruch produktu. Zależnie od wykonania narzędzia i obrotów AMK może być zaprojektowany do łagodnej homogenizacji lub intensywniejszej deaglomeracji. Dla dodawania cieczy decydujące są położenie punktu wprowadzania, rozprowadzenie cieczy w strumieniu produktu oraz dostrojenie dyszy, techniki podającej i eksploatacji mieszalnika. Drobno rozprowadzone dodawanie do wystarczająco poruszanej strefy produktu może poprawić jednorodność i ograniczyć lokalne przewilżenie. Przy wysokolepkich dodatkach mogą być konieczne temperowane zbiorniki zapasowe, przewody lub dysze.
AMK może według informacji producenta pracować także w trybie wsadowym. Ten tryb pracy może być sensowny na przykład do prób produktowych, mniejszych podejść recepturowych, wstępnych mieszanek lub procesów o odmiennym prowadzeniu stopnia napełnienia i czasu przebywania. Dla późniejszej pracy ciągłej strumienie dozujące wszystkich składników głównych i pobocznych muszą być stabilne i powtarzalne; przy nisko dozowanych składnikach może być wymagany premiks.
Siatka wielkości konstrukcyjnych obejmuje według amixon® między innymi AMK 50 o strumieniu objętościowym około 1 do 3 m³/h oraz większe wielkości konstrukcyjne aż do AMK 3000 o wydajności około 45 do 135 m³/h. Wartości te należy rozumieć jako aparaturowe wielkości orientacyjne. Rzeczywiście osiągalna wydajność masowa zależy od gęstości nasypowej, wilgotności, zachowania przepływu, receptury, wymaganego czasu przebywania i zadania mieszania.
Dla zastosowań w produkcji detergentów AMK może być wykorzystywany do ciągłej homogenizacji i dodawania cieczy. Substancje zapachowe lub inne wrażliwe dodatki są często wprowadzane dopiero po szczególnie energo- lub termointensywnych etapach wstępnych. Przy enzymach należy uwzględnić, że wilgoć, temperatura, utleniające środki wybielające i ścieranie mechaniczne mogą wpływać na stabilność. Dlatego enzymy w proszkach detergentowych są często dozowane jako granulaty chronione i wmieszane w kontrolowanych warunkach.
Komora mieszania AMK jest według informacji producenta zaprojektowana dla strefy ATEX 20. Wyposażenie higieniczne, otwory inspekcyjne, organy wyładowcze o niskim udziale stref martwych, uszczelnienia i opcje czyszczenia mogą być dobierane specyficznie dla projektu. Czy instalacja spełnia wymagania EHEDG, FDA czy 3-A, nie jest określone wyłącznie przez typ mieszalnika. Decydujące są wybrane wykonanie, materiały mające kontakt z produktem, powierzchnie, uszczelnienia, technika czyszczenia i udokumentowana walidacja przewidzianego procesu.