Skip to main navigation Przejdź do głównej treści Skip to page footer
amixon GmbH amixon GmbH
Amixon
Zapytaj o test
Kontakt

Czy reaktor mieszalnikowy może połączyć mieszanie, suszenie i reakcję w jednym kroku?

Tak. Nowoczesne reaktory mieszalnikowe mogą połączyć mieszanie, suszenie i reakcję w jednym, zamkniętym aparacie (one-pot processing), o ile mechanika, technika cieplna i technika próżniowa są odpowiednio zaprojektowane.

Podstawa techniczna

Wielofunkcyjny reaktor mieszalnikowy wymaga:

  • organów mieszających (narzędzia lemieszowe, łopatkowe, wstęgowe), które intensywnie przetłaczają produkt i stale doprowadzają świeże cząstki do powierzchni wymiany ciepła,
  • systemów termicznych (płaszcz podwójny, ogrzewane ściany i narzędzia) do celowego ogrzewania i chłodzenia, aby sterować ciepłem reakcji i dostarczać entalpię parowania na potrzeby suszenia,
  • konstrukcji zdatnej do pracy pod próżnią i wykonanej szczelnie, aby można było obniżyć temperatury wrzenia, odprowadzać pary rozpuszczalników i łagodnie suszyć produkty wrażliwe na temperaturę.

Zintegrowane kroki procesu

Typowo w reaktorze mieszalnikowym można przeprowadzić po kolei lub z nakładaniem:

  • mieszanie i homogenizowanie komponentów stałych, ciekłych i pastowatych,
  • prowadzenie reakcji przez kontrolowaną temperaturę, ciśnienie i atmosferę gazową oraz celowe dozowanie odczynników i katalizatorów,
  • suszenie i rozdzielanie substancji od wody lub rozpuszczalników, często pod próżnią z odprowadzaniem i kondensacją oparów.

Mieszadło musi przy tym przenosić wysokie momenty obrotowe od cieczy niskolepkich aż do fazy plastycznej i stałej, minimalizować narosty i zapewniać jednorodny ruch.

Zalety i granice

Przetwarzanie w jednym naczyniu oferuje:

  • mniej aparatów i peryferii,
  • krótsze czasy procesu i mniej transferów produktu,
  • mniejsze straty produktu i ryzyka zanieczyszczeń,
  • wyższą wydajność reakcji, powtarzalność oraz efektywność powierzchniową i energetyczną.

Nie każda receptura się do tego nadaje. Krytycznie należy sprawdzić przebieg lepkości, kleistość, zapotrzebowanie na ciepło, ochronę przeciwwybuchową oraz wielkości docelowe, takie jak rozkład wielkości cząstek, wilgotność resztkowa i czystość. Próby w centrum prób są dlatego centralne, aby pewnie ocenić połączony tryb pracy.

W ten sposób amixon® łączy mieszanie, suszenie i reakcję w jednym aparacie

Tam, gdzie procesy chemiczne wymagają precyzji, amixon® łączy mieszanie, suszenie i reakcję w jednym aparacie. Próżniowe suszarko-mieszalniki i reaktory syntezy są do tego zaprojektowane jako wielofunkcyjne systemy szczelne ciśnieniowo i próżniowo.

Wielofunkcyjne reaktory mieszalnikowe VMT i AMT

Dwie konstrukcje obejmują złożone procesy:

  • pionowy suszarko-mieszalnik/reaktor VMT z płaskim dnem
  • stożkowy suszarko-mieszalnik-reaktor AMT ze stożkową komorą mieszania

Oba aparaty są odporne na próżnię i ciśnienie (typowo próżnia dokładna do około 5 mbar, ciśnienie w układzie do około 30 bar) i w pełni termostatowane – komora mieszania, mieszadło spiralne, ramiona mieszadła i rotory tnące mogą być ogrzewane lub chłodzone wodą, parą albo olejem termalnym. Dzięki temu w jednym aparacie można połączyć mieszanie, reagowanie, zawieszanie, krystalizację, wytrącanie chemiczne, mycie, deaglomerację, powlekanie, kondycjonowanie i próżniowe suszenie kontaktowe.

Duże powierzchnie wymiany ciepła i krótkie czasy procesu

Mieszadło spiralne SinConcave®/SinConvex®, w wykonaniu gładkim lub MultiPlane®, jest w pełni termostatowane i pracuje z dwuściennną, również termostatowaną komorą mieszania. Powstaje w ten sposób szczególnie duża właściwa powierzchnia wymiany ciepła, która umożliwia:

  • szybkie wprowadzanie i odprowadzanie ciepła,
  • wysoką szybkość suszenia przy niskich temperaturach produktu oraz
  • bardzo krótkie czasy procesu.

Termostatowane rotory tnące wspierają przejście przez fazy gęstoplastyczne, skracają czas procesu i towarzysząco deaglomerują. Ogrzewany filtr oparów zwraca pył drobny do produktu i pozwala na kondensację lub odzysk rozpuszczalników.

Projektowanie higieniczne, materiały i wielkości

Komora mieszania i mieszadło są spawane bez szczelin i szlifowane, mieszadło jest łożyskowane wyłącznie od góry; armatury wyładowcze są pozbawione stref martwych, odporne na próżnię i ciśnienie. Dostępne są rozwiązanie zgodne ze strefą ATEX 20, inertyzacja oraz warianty reaktora sterylnego zgodne z FDA według standardów EHEDG i 3-A.

Zależnie od zadania stosowane są materiały odporne na silną korozję, takie jak Alloy 59, Hastelloy-C22 czy nikiel. Typowe wielkości sięgają od około 100 do 50.000 l, a niezawodne procesowo stopnie napełnienia zaczynają się już przy około 15 % objętości.

Projektowanie i kwalifikacja oparte na próbach

Projektowanie dużych próżniowych reaktorów mieszalnikowych odbywa się przez próby w centrum prób z produktami oryginalnymi w przewidzianym zakresie temperatury i ciśnienia (do około 350 °C, od próżni dokładnej do dwucyfrowych ciśnień w barach). Trudne zadania skalowania (czynnik 100 i więcej) są zabezpieczane obliczeniami termodynamicznymi i referencjami z dużych instalacji przemysłowych.

Dla otoczeń regulowanych amixon® dostarcza kwalifikowalne egzemplarze jednostkowe według URS, wraz ze współdziałaniem na życzenie przy DQ, IQ i OQ. Dokumentacja i wykonanie na życzenie są zgodne z EU-GMP i FDA 21 CFR Part 11; na życzenie aparaty spełniają dodatkowe standardy, takie jak EHEDG, 3-A, USDA, GMP i ATEX, i są w pełni włączane do koncepcji walidacji użytkownika.