Jakie są techniczne możliwości zapewnienia niskich sił ścinających i delikatnego ruchu mieszania przy dużych wsadach?
Niskie siły ścinające przy dużych wsadach materiałów sypkich i proszków nie są osiągane wyłącznie dzięki niskim obrotom. Decydujące znaczenie ma kombinacja narzędzia mieszającego, geometrii zbiornika, stopnia napełnienia, prędkości obwodowej, czasu mieszania oraz właściwości fizycznych produktu. Celem jest pełne przemieszczenie całego wsadu przy możliwie najmniejszym obciążeniu cząstek.
Dla wrażliwych proszków, granulatów, płatków i aglomeratów szczególnie nadają się pionowe stożkowe mieszalniki ślimakowe oraz inne pionowe mieszalniki precyzyjne. Narzędzie mieszające transportuje produkt wzdłuż ściany zbiornika do góry. W centrum opada ono ponownie w sposób kontrolowany. Powstaje w ten sposób trójwymiarowy ruch produktu przy stosunkowo niskim obciążeniu ścinającym. Te systemy mieszające nadają się również do dużych wsadów oraz do produktów skłonnych do rozdzielania się mieszaniny.
Mieszalniki grawitacyjne, takie jak mieszalniki bębnowe, dwustożkowe czy typu V, pracują bez wewnętrznych narzędzi mieszających i dzięki temu mogą być bardzo łagodne wobec produktu. Nadają się szczególnie do suchych, dobrze płynących i już zdeaglomerowanych materiałów sypkich o zbliżonych właściwościach cząstek. Rzadko osiągają jednak wysoką jakość mieszania. Przy dużych różnicach w wielkości ziaren, kształcie lub gęstości nasypowej należy je jednak dokładnie ocenić, ponieważ ruch zdominowany przez grawitację może sprzyjać rozdzielaniu się mieszaniny.
Mieszalniki wstęgowe i helikalne mogą być również odpowiednie dla dużych wsadów. Przy niskich prędkościach obwodowych wytwarzają równomierne osiowe i promieniowe przemieszczanie. Ale i one rzadko osiągają wysoką jakość mieszania. Geometria narzędzi, odstęp od ściany i stopień napełnienia muszą być tak dobrane, aby nie powstawały strefy martwe, nadmierne tarcie ani niepożądane obciążenie ziaren.
Geometria zbiornika jest istotnym czynnikiem. Stożkowe komory mieszania koncentrują małe ilości napełnienia w dolnej części i poprawiają obejmowanie przez narzędzie. Duże przekroje wylotowe, krótkie drogi wyładunku i opróżnianie o niskiej ilości pozostałości zmniejszają resztki produktu, ponowne mieszanie oraz ryzyko rozdzielania się mieszaniny podczas wyładunku.
Napędy z regulacją częstotliwości umożliwiają łagodny rozruch oraz określone rampy obrotów. Pomagają ograniczyć prędkość obwodową, a tym samym obciążenie mechaniczne, do niezbędnego minimum. Monitorowanie momentu obrotowego i mocy może dodatkowo dawać wskazówki dotyczące zagęszczenia, przywierania, zmian produktu lub nieodpowiedniego stopnia napełnienia.
Dla projektowania dużych wsadów istotne są w szczególności: prędkość obwodowa, stopień napełnienia, czas mieszania, moment obrotowy, jednostkowe wprowadzanie mocy i rozwój temperatury. Optymalne ustawienie jest specyficzne dla danego produktu: musli wrażliwe na łamanie wymaga innego punktu pracy niż drobny, kohezyjny proszek czy granulat suszony rozpyłowo.
Podsumowując, wielkopowierzchniowe, wolnoobrotowe narzędzia mieszające, kontrolowany trójwymiarowy ruch produktu oraz dopasowane prowadzenie procesu zapewniają niskie siły ścinające przy dużych ilościach proszku. Przydatność należy sprawdzić z oryginalnym produktem – obejmuje to jakość mieszania, łamanie ziaren, powstawanie pyłu, opróżnianie resztkowe i zachowanie podczas rozdzielania się mieszaniny.
Łagodne mieszanie dużych wsadów z amixon®
amixon® od ponad 40 lat rozwija i produkuje pionowe mieszalniki precyzyjne do proszków, granulatów i materiałów sypkich. Program obejmuje systemy mieszające z dnem stożkowym i płaskim – zaprojektowane pod kątem wysokiej jakości mieszania, łagodnego dla produktu ruchu oraz dobrze dostępnego opróżniania o niskiej ilości pozostałości.
Podstawą niskiego obciążenia cząstek jest kontrolowany, trójwymiarowy ruch produktu. Wężownice mieszające SinConvex® i SinConcave® transportują produkt wzdłuż ściany komory mieszania do góry. W centrum spływa on pod wpływem grawitacji w dół. To równomierne przemieszczanie umożliwia łagodną homogenizację przy niskich prędkościach obwodowych i ograniczonym wprowadzaniu energii. SinConvex® wspiera w szczególności równomierny ruch produktu oraz bardzo dobre opróżnianie resztkowe; SinConcave® nadaje się również do produktów o większej skłonności do przywierania.
MultiPlane® rozszerza tę zasadę mieszania o celowy, wielowymiarowy ruch produktu. Dzięki temu można homogenizować również duże wsady, nie zagęszczając, nie ścinając ani nie podgrzewając niepotrzebnie wrażliwych składników. Dla produktów o trwałych aglomeratach można opcjonalnie i na ograniczony czas włączać narzędzia intensywne. Mieszanie podstawowe pozostaje przy tym łagodne; deaglomeracja odbywa się tylko tam i tylko tak długo, jak wymaga tego receptura.
Szczególnie eleganckim rozwiązaniem jest mieszalnik KoneSlid® KS. Jego stożkowy organ wylotowy przejmuje jednocześnie funkcje w procesie mieszania i przy wyładunku. Produkt można opróżniać szybko, w sposób kontrolowany i w dużej mierze bez rozdzielania się mieszaniny. KoneSlid® nadaje się szczególnie do wrażliwych proszków i granulatów, gdy decydujące znaczenie mają krótkie czasy mieszania i opróżniania.
Gdy trzeba homogenizować bardzo duże wsady, doskonałym rozwiązaniem jest silos mieszający Gyraton®. Jest on zaprojektowany dla wielkości wsadu od 10 do 100 m³ i łączy mieszanie, buforowanie i wyładunek w jednym aparacie. Helikalne narzędzie mieszające obraca się i jednocześnie porusza orbitalnie wzdłuż ściany komory mieszania. Dzięki temu duże objętości produktu są celowo obejmowane i homogenizowane przy niskim wprowadzaniu energii. Również częściowe napełnienia od około 5% mogą być niezawodnie mieszane.
Mimo swoich rozmiarów silos mieszający Gyraton® pozostaje przyjazny transportowi. Wielkości konstrukcyjne do 100 m³ są transportowane niemal całkowicie zmontowane wstępnie w pozycji leżącej i dopiero na miejscu ustawienia stawiane pionowo. Wysokość transportowa wraz z pojazdem pozostaje przy tym poniżej czterech metrów. Transport jest możliwy drogą, koleją lub wodą.
Konkretny projekt jest zabezpieczany w centrum prób amixon® z oryginalnym produktem. Badane są tam: jakość mieszania, czas mieszania, łagodność wobec cząstek, łamanie ziaren, rozdzielanie się mieszaniny przy wyładunku, opróżnianie resztkowe i możliwość czyszczenia. W ten sposób powstaje wiarygodna podstawa dla łagodnego i odtwarzalnego procesu dla dużych wsadów.