Jak ocenia się skalowalność mieszalnika laboratoryjnego do suplementów diety aż do wielkości produkcyjnych?
Skalowalność mieszalnika laboratoryjnego oceniana jest na podstawie geometrii, parametrów procesowych, właściwości materiałów i jakości produktu. Celem jest, aby jednorodność, rozmieszczenie substancji czynnych i Content Uniformity pozostały powtarzalne od laboratorium do skali produkcyjnej.
Podobieństwo geometryczne i kinematyczne
Dla wiarygodnego skalowania mieszalniki laboratoryjne, pilotowe i produkcyjne powinny być możliwie geometrycznie podobne. Ważne są przy tym wymiary zbiornika, geometria narzędzia oraz wloty i wyloty. Dodatkowo należy rozpatrzyć liczbę Froude'a, liczbę Newtona i prędkość obwodową, aby utrzymać porównywalność ruchu cząstek, wprowadzania energii i obciążenia ścinającego.
Liczba Froude'a odnosi się przy tym do obrotowych mieszalników swobodnego spadku, bębnowych i rzutowych oraz do układów z poziomo łożyskowanym mieszadłem. Przy mieszalnikach pionowych z wymuszonym przemieszczaniem nie jest ona kryterium doboru ani skalowania. Miarodajne jest tam to, że zasada mieszania pozostaje taka sama we wszystkich wielkościach, a przemieszczanie obejmuje całą komorę mieszania niezależnie od stopnia napełnienia; przenoszalność zabezpiecza się w centrum prób z produktem oryginalnym.
Zachowanie materiału i procesu
Wielkość cząstek, gęstość nasypowa, zachowanie przepływowe, wilgoć i skłonność do segregacji silnie wpływają na zachowanie przy skalowaniu. Zależnie od receptury jako wielkość przewodnia stosowane są stały jednostkowy wkład mocy, stała liczba Froude'a lub stała prędkość obwodowa. Również prowadzenie temperatury i odprowadzanie ciepła stają się ważniejsze wraz z rosnącą wielkością instalacji.
Dowód jakości
Jakość mieszania powinna być sprawdzana we wszystkich skalach porównywalnymi analizami, na przykład przez pobieranie próbek oraz analitykę chromatograficzną lub spektroskopową. Przy recepturach niskodawkowych szczególnie krytyczne są przyleganie do ścian, efekty elektrostatyczne i segregacja. Skala pilotowa pomaga wcześnie rozpoznać efekty skalowania i zabezpieczyć proces dla produkcji.
W ten sposób amixon® zabezpiecza skalowanie z centrum prób do produkcji
Identyczna zasada mieszania we wszystkich skalach
Rdzeń podejścia amixon®: mieszalniki próbne i produkcyjne pracują z tym samym systemem mieszania. Spiralne mieszadło SinConcave®/SinConvex® transportuje materiał mieszany na obwodzie w górę i pozwala mu spływać w dół w centrum. To trójwymiarowe pełne przemieszczanie objętości pozostaje takie samo niezależnie od wielkości. Skalowanie odbywa się poprzez formułę przemieszczania, czyli poprzez strumień objętościowy transportowany przez wstęgowe narzędzie mieszające i wynikającą z niego częstotliwość przemieszczania, a nie poprzez same obroty. Wszystkie wielkości pracują w tym samym oknie od około 0,8 do 3,5 m/s, z reguły wolnoobrotowo. Obraz rzutu, mechaniczne obciążenie cząstek i warunki podobieństwa zostają w ten sposób zachowane między skalami.
Zgodne geometrie jako podstawa
Decydująca dla skalowania jest zgodność geometrii między mieszalnikiem centrum prób a mieszalnikiem produkcyjnym. Forma zbiornika, geometria mieszadła, elementy wewnętrzne i przestrzeń przepływu pozostają w tym samym stosunku do siebie. Powstaje przez to porównywalny obraz przepływu, który daje się w sposób powtarzalny przenieść ze skali laboratoryjnej przez centrum prób aż do skali produkcyjnej.
Wzór obliczeniowy dla przepływu
Wydajność transportową pionowej wstęgi mieszającej można opisać w przybliżeniu następującą zależnością:
I_V = (π/4) · (D² − d²) · Φ · S · n · ζ
Przy tym I_V jest wydajnością transportową, D średnicą zewnętrzną wstęgi, d średnicą wewnętrzną, Φ stopniem napełnienia, S skokiem wstęgi, n częstotliwością obrotów, a ζ współczynnikiem prędkości. Zależność ta pokazuje, że dla skalowania miarodajne są nie same obroty, lecz wynikająca z nich wydajność transportowa i prędkość obwodowa.
Jakość mieszania niezależna od stopnia napełnienia
Mieszalniki amixon® osiągają wysoką jakość mieszania już przy niskim stopniu napełnienia, na przykład 10 %. Technicznie idealnej mieszaniny losowej nie da się w praktyce dalej poprawić. Wielkości wsadów mogą zmieniać się w tym samym mieszalniku bez konieczności ponownej walidacji jednorodności. Rozładowuje to najbardziej krytyczny moment skalowania, czyli pierwsze małe wsady produkcyjne w dużej maszynie.
Drobny raster wielkości zamiast skoków skali
amixon® wykonuje wielkości mieszalników na życzenie w krokach co 100 litrów od 100 do 50.000 litrów przy typach VM, HM i AM; Gyraton® GM kontynuuje od 10 do około 100 m³ w krokach co 1 m³. Krok od zwalidowanej skali próbnej do wielkości docelowej może być dzięki temu wybrany bardzo drobno. Wymuszony skok do następnej wielkości katalogowej nie jest konieczny.
Walidacja przed inwestycją
W centrum prób amixon® gotowe jest 35 instalacji próbnych w różnych wielkościach. Próby przebiegają z produktem oryginalnym, przy realnych stopniach napełnienia i w planowanym zakresie temperatury i ciśnienia. Parametry prędkości obwodowej, czasu mieszania i stopnia napełnienia wchodzą bezpośrednio do doboru maszyny produkcyjnej.
Produkcja w Paderborn jako fundament jakości
amixon® rozwija i produkuje wyłącznie w zakładzie w Paderborn przy dużej głębokości produkcji i ze wszystkimi komponentami z Niemiec. Jako certyfikowany zakład spawalniczy z kwalifikacjami europejskimi, japońskimi, koreańskimi i amerykańskimi amixon® konstruuje każdy aparat jako egzemplarz jednostkowy na podstawie URS użytkownika. Kontrola jakości pozostaje bez luk we własnym zakładzie, a każda specyfikacja jest udokumentowana aż do poziomu części. Ta samodzielność produkcyjna zabezpiecza jednocześnie długoterminowe zaopatrzenie, ponieważ każda część może być odtwarzalnie wykonana ponownie także po dziesięcioleciach.