Czy zakłady mieszania proszków pracujące z mieszalnikami kontenerowymi na materiały sypkie mają wady w porównaniu z zakładami wyposażonymi w instalacje rurowe?
Systemy mieszania oparte na kontenerach mogą zmniejszać liczbę etapów przesypywania i czasowo rozdzielać logistykę produkcji. Ich wady leżą jednak często mniej w samym procesie mieszania, a bardziej w nakładzie na zarządzanie zbiornikami, czyszczenie, transport i precyzyjne dokowanie.
Istotną wadą jest duże zapotrzebowanie na powierzchnię. Zakład potrzebuje nie tylko kontenerów z przygotowanymi partiami surowców i zbiorników z gotowym wymieszanym produktem, lecz również wystarczającej powierzchni na kontenery puste, wyczyszczone i jeszcze wymagające czyszczenia. Zbiorniki czyste i zabrudzone muszą w praktyce być przechowywane, przemieszczane i dokumentowane osobno. Dodatkowo trzeba zaplanować powierzchnie komunikacyjne i bezpieczeństwa dla wózków widłowych, systemów transportu bezzałogowego, personelu obsługi, stacji dokujących oraz, w razie potrzeby, instalacji czyszczących. Rzeczywiste zapotrzebowanie na powierzchnię obejmuje więc nie tylko powierzchnię podstawy IBC, lecz również drogi dojazdowe, powierzchnie manewrowe, pomieszczenia konserwacyjne oraz przestrzenie ruchu wymagane dla techniki transportowej.
Z tym wiąże się znaczne zapotrzebowanie na kapitał. Instalacja oparta na kontenerach działa bez dłuższych czasów oczekiwania tylko wtedy, gdy jednocześnie dostępna jest wystarczająca liczba IBC. Podczas gdy jeden kontener jest napełniany, kolejny znajduje się w procesie mieszania, inny jest opróżniany, napełniany do opakowań, transportowany lub czyszczony. Dalsze zbiorniki służą jako bufor dla surowców i gotowych produktów. Wymagana liczba wynika więc nie tylko z wielkości wsadu i wydajności mieszalnika, lecz z pełnego zapotrzebowania czasowego łańcucha procesowego. Rozwiązania IBC powodują obok inwestycji początkowej w kontenery dodatkowe koszty magazynowania, konserwacji, czyszczenia, oznakowania i logistyki.
Zbiorniki muszą ponadto być wykonane bardzo precyzyjnie i trwale jednolicie. Decydujące są nie tylko objętość znamionowa i zewnętrzny kształt zbiornika, lecz również położenie i wymiary nóżek, powierzchni oparcia, króćców napełniających i wylotowych, powierzchni uszczelniających, zaworów oraz kształt stożka. Już niewielkie odchylenia geometryczne mogą przy zautomatyzowanym dokowaniu prowadzić do problemów. Przy obsłudze za pomocą systemu transportu bezzałogowego, przenośnika rolkowego, urządzenia podnoszącego lub wózka widłowego każdy IBC musi dać się niezawodnie podjąć, przetransportować, odstawić, wyrównać i podłączyć. Ta powtarzalność jest wymagająca konstrukcyjnie i organizacyjnie i stanowi istotny czynnik sukcesu całej instalacji.
Kolejną, często niedoszacowaną wadą jest czas transportu między poszczególnymi stacjami procesowymi. W planowaniu instalacji często rozpatruje się przede wszystkim czas mieszania. W rzeczywistości kontener potrzebuje czasu na przygotowanie, podjęcie przez wózek widłowy lub system transportu bezzałogowego, dojazd do stacji, ewentualne oczekiwanie przed stacją, pozycjonowanie z dokładnością milimetrową, dokowanie, otwieranie i zamykanie armatury, napełnianie lub opróżnianie, odłączenie i dalszy transport. Wąskim gardłem instalacji opartej na kontenerach może więc być nie sam mieszalnik, lecz logistyka zbiorników. Mieszalniki typu IBC blender są w praktyce często obsługiwane wózkami paletowymi lub wózkami widłowymi.
Szczególnie krytyczne czasowo jest precyzyjne pozycjonowanie przy mieszalnikach, stacjach dokujących, wagach, instalacjach napełniających i stacjach opróżniania. IBC nie musi stać jedynie w przybliżeniu we właściwym miejscu. Jego króciec, powierzchnia uszczelniająca lub elementy mocujące muszą być dokładnie wyrównane względem danej stacji procesowej. Systemy zautomatyzowane potrzebują do tego określonych powierzchni referencyjnych, elementów prowadzących, urządzeń podnoszących, czujników i często dodatkowego pozycjonowania precyzyjnego. Systemy transportu bezzałogowego mogą automatycznie dostarczać kontenery do stacji procesowych, lecz centrowanie, podnoszenie i bezpieczne dokowanie pozostają odrębnymi etapami procesu wymagającymi istotnego czasu.
Także czyszczenie jest często oceniane zbyt optymistycznie. Wprawdzie odłączany kontener można czyścić poza stacją mieszania, dzięki czemu sama stacja mieszania szybciej ponownie staje się dostępna dla kolejnego zlecenia. Jednocześnie jednak dla każdego IBC powstaje dodatkowy proces czyszczenia, suszenia, kontroli i zwolnienia. Przy częstych zmianach receptury trzeba utrzymywać wystarczającą liczbę czystych zbiorników. Wydajność instalacji czyszczącej musi być dopasowana do częstotliwości produkcji, a wyczyszczone kontenery muszą być niezawodnie z powrotem wprowadzane do przepływu materiałów. Stacje czyszczenia IBC mogą przyjmować zbiorniki ręcznie za pomocą wózka widłowego lub podawać je poprzez przenośnik rolkowy lub łańcuchowy.
Szczególnie krytyczna wada dotyczy mieszalników kontenerowych, w których narzędzie mieszające wjeżdża od góry do zbiornika lub w których stacja mieszania jest dokowana poprzez ruch obrotowy. Aby narzędzie mogło się zanurzyć i ponownie wyjechać, takie systemy wymagają dużej otwartej powierzchni zbiornika lub dużych kołnierzy przyłączeniowych i powierzchni uszczelniających. Zwłaszcza przy otwieraniu, przy wjeżdżaniu w usypany materiał i przy wyjeżdżaniu narzędzia mieszającego unoszone są drobne cząstki proszku. Pyłów tych w praktyce nie da się w pełni odessać ani wychwycić, ponieważ chmura pyłu rozprzestrzenia się wewnątrz i nad dużym otworem, a geometria zmienia się podczas ruchu.
Dzięki temu otoczenie pracy może być trwale obciążone drobnymi resztkami proszku. Przy produktach pylących nie jest to wyłącznie kwestia higieny zakładowej i nakładu na czyszczenie. Zależnie od produktu może to wpływać także na bezpieczeństwo operatora, zarządzanie alergenami, ochronę przed zapachem, kontrolę zanieczyszczenia krzyżowego oraz dotrzymanie granicznych wartości narażenia. Zwłaszcza przy proszkach toksycznych, uczulających, silnie działających lub silnie pachnących pełne opanowanie takich otwartych punktów przekazania jest trudne. Miejscowe odciąganie może wyraźnie zmniejszyć ładunek pyłu, nie zastępuje jednak w pełni zamkniętego prowadzenia produktu.
Dochodzi do tego, że na dużych kołnierzach przyłączeniowych, powierzchniach uszczelniających, pokrywach i przejściach konstrukcyjnych mogą osadzać się niewielkie ilości proszku. Pozostałości te nie zawsze trafiają z taką samą intensywnością do aktywnego obszaru mieszania. Mogą więc być niecałkowicie wymieszane, uwalniane przy kolejnym etapie procesu lub prowadzić do zanieczyszczenia krzyżowego przy zmianie produktu. Im bardziej krytyczna receptura, tym ważniejsze stają się konstrukcje o niskiej strefie martwej, dobrze dostępne powierzchnie uszczelniające, powtarzalne przebiegi dokowania i walidowalne czyszczenie.
Podsumowując, mieszalniki kontenerowe są szczególnie atrakcyjne, gdy zamknięte prowadzenie produktu, częste zmiany produktu i czasowo rozdzielona logistyka produkcji są ważniejsze niż maksymalna wydajność na metr kwadratowy. Ich wady polegają na zapotrzebowaniu na wiele precyzyjnie wykonanych zbiorników, dodatkowych powierzchniach magazynowych i do czyszczenia, inwestycjach w kontenery i technikę transportową, a także na często niedoszacowanym nakładzie czasu na transport, oczekiwanie, pozycjonowanie i dokowanie. W przypadku mieszalników kontenerowych z narzędziem mieszającym wjeżdżającym od góry dochodzi dodatkowo ryzyko, że pył podczas otwierania, wjeżdżania i wyjeżdżania nie może zostać w pełni wychwycony, co obciąża otoczenie pracy. Ekonomiczny i bezpieczny projekt powinien więc uwzględniać nie tylko czas mieszania i wielkość szarży, lecz pełny obieg zbiorników, wymagania dotyczące pyłu i hermetyzacji, strategię czyszczenia oraz rzeczywiste czasy transportu i oczekiwania.
Z podanych powodów amixon® zaleca, aby przed decyzją o wyborze koncepcji mieszania opartej na kontenerach odwiedzić zakłady referencyjne i uwzględnić ich praktyczne doświadczenia we własnym planowaniu. Szczególnie cenny jest przy tym wgląd w rzeczywisty obieg zbiorników, zapotrzebowanie na powierzchnię dla kontenerów czystych i niewyczyszczonych, wydajność czyszczenia, czas trwania procesów transportu i dokowania, wymaganą dokładność pozycjonowania oraz nakład personalny i automatyzacyjny.
Na papierze instalacje mieszające oparte na kontenerach działają często bardzo efektywnie, ponieważ napełnianie, mieszanie, opróżnianie, czyszczenie i napełnianie do opakowań można rozdzielić czasowo. W praktyce jednak o wydajności decyduje cały łańcuch procesowy. Należą do niego liczba dostępnych zbiorników, niezawodność techniki transportowej, czasy oczekiwania przy stacjach mieszania, czyszczenia i napełniania, jakość techniki dokowania, zdolność czyszczenia kontenerów oraz rzeczywista jakość mieszania i wyładunku z oryginalnym produktem. Instalacje referencyjne pokazują, jakie warunki organizacyjne i techniczne muszą być spełnione, aby oczekiwane korzyści zostały osiągnięte także w codziennej eksploatacji.
Jeśli logistyka proszku opiera się już na standardowych kontenerach sypkich, amixon® preferuje systemy mieszania wspomagane kontenerami, w których znormalizowane IBC są stosowane jako zbiorniki zasilające i odbiorcze, a właściwy proces mieszania odbywa się w mieszalniku stożkowym serii AM. Standardowy kontener służy przy tym do dozowania wsadu, transportu, magazynowania pośredniego i przyjęcia gotowego produktu, podczas gdy mieszalnik stożkowy pracuje jako stacjonarna, precyzyjnie kontrolowana komora mieszania.
Koncepcja ta unika wad klasycznego mieszalnika kontenerowego, w którym narzędzie mieszające musi wjeżdżać od góry do zbiornika otwartego na dużej powierzchni. Przy produktach pylących podczas otwierania oraz wjeżdżania i wyjeżdżania narzędzia pył może rozprzestrzeniać się w otoczeniu pracy. Przy połączeniu standardowego IBC i mieszalnika stożkowego napełnianie i opróżnianie odbywają się natomiast poprzez określone, stosunkowo małe i technicznie dobrze kontrolowalne punkty przyłączeniowe. Dzięki odpowiednim systemom dokującym i zamykającym te przekazania można wykonać jako niskopylące lub, przy odpowiedniej koncepcji hermetyzacji, w dużej mierze zamknięte.
Mieszalnik stożkowy AM zapewnia jednocześnie celowe i powtarzalne działanie mieszające. Może być stosowany również wtedy, gdy składniki różnią się pod względem wielkości cząstek, gęstości nasypowej, właściwości płynięcia lub udziału dozowania. Dodawanie cieczy, kontrolowany ruch produktu oraz, w razie potrzeby, dalsze etapy procesu można z reguły lepiej opanować w stacjonarnej komorze mieszania niż w transportowalnym kontenerze. IBC pozostaje przy tym ekonomicznym zbiornikiem logistycznym, podczas gdy mieszalnik może być zaprojektowany niezależnie od geometrii kontenera pod kątem jakości mieszania, łagodności wobec produktu, opróżniania i zdolności czyszczenia.
Dodatkową zaletą jest dostępność standardowych kontenerów sypkich. Ponieważ są one dostępne na rynku w dużych ilościach, mogą być udostępniane w wystarczającej liczbie jako zbiorniki na surowce, produkty pośrednie i produkty gotowe. Dzięki temu dozowanie wsadu, mieszanie, opróżnianie, napełnianie do opakowań i czyszczenie można rozdzielić czasowo, bez konieczności utrzymywania specjalnych kontenerów mieszających dla każdego etapu procesu. Mieszalnik stożkowy AM może podczas bieżącej pracy przetwarzać już kolejny wsad, podczas gdy wcześniej użyty kontener jest czyszczony, przewożony do napełniania lub przygotowywany do nowego zlecenia.
Decyzja o wyborze instalacji mieszającej opartej na kontenerach powinna mimo to zawsze zostać podjęta na podstawie rzeczywistych warunków eksploatacyjnych. Decydujące są zachowanie produktu, wymagania dotyczące pyłu i hermetyzacji, wielkość wsadu, różnorodność receptur, częstotliwość zmian, strategia czyszczenia, dostępna powierzchnia, drogi transportu, liczba wymaganych IBC oraz wydajność wózków widłowych lub systemów transportu bezzałogowego. Wizyta w porównywalnych instalacjach referencyjnych pomaga realistycznie ocenić te czynniki i tak zaprojektować instalację, aby logistyka kontenerowa nie stała się wąskim gardłem.