Zakres zastosowań i czynniki wpływające

Mieszalniki kontenerowe stosowane są w przemyśle spożywczym w szerokim zakresie wydajności – od opracowywania receptur po produkcję wielkoseryjną. Faktycznie realizowane wielkości wsadów i wydajności zależą przede wszystkim od właściwości produktu (na przykład gęstości nasypowej, zachowania przepływowego, rozkładu wielkości cząstek) oraz od wymaganej jednorodności i wymagań higienicznych.

Typowe wielkości wsadów (objętość kontenera)

Wielkość wsadu określa przede wszystkim objętość brutto zastosowanego standardowego kontenera (IBC – Intermediate Bulk Container) oraz dopuszczalny stopień napełnienia.

Skala laboratoryjna i centrum prób: około 5 do 50 litrów

Zastosowanie do opracowywania produktów i receptur, produkcji próbek, walidacji procesu lub wysoko stężonych mieszanin dodatków.

Produkcja pilotowa i małoseryjna: około 50 do 300 litrów

Typowa dla produktów niszowych, suplementów diety, mieszanek przyprawowych lub mieszanek premium i specjalnych w ograniczonych ilościach.

Średnie wielkości produkcyjne: około 300 do 1.500 litrów

Często stosowane do mieszanek do pieczenia, produktów instant, proszków do napojów, baz zup i sosów oraz funkcjonalnych mieszanek spożywczych.

Produkcja wielkoseryjna: około 1.500 do 4.000 litrów

Do zastosowań o dużej objętości, takich jak mieszanki podstawowych artykułów żywnościowych, premiksy paszowe lub mieszanki bazowe przeznaczone na duże ilości.

W przypadkach szczególnych, zwłaszcza w wysokowydajnym obszarze farmaceutycznym i spożywczym, możliwe są także większe objętości kontenerów (kilka tysięcy litrów).

Użyteczny stopień napełnienia wynosi typowo od 40 do 70 % objętości kontenera, aby zapewnić dostateczną przestrzeń swobodną (headspace) dla ruchu mieszaniny i bezpieczną homogenizację. Faktycznie dostępna masa wsadu w kilogramach zależy bezpośrednio od gęstości nasypowej produktu.

Typowe wydajności i czasy

Wydajność wynika z wielkości wsadu, czasu mieszania i całkowitego czasu cyklu na wsad (wraz z procesami obsługi).

Czasy mieszania (czysty czas mieszania)

Zwykle od 2 do 15 minut na wsad; przy typowych suchych proszkach i granulatach wiele zastosowań mieści się w zakresie od 3 do 8 minut, zależnie od receptury, właściwości przepływowych, wymaganej jednorodności i zastosowanej techniki mieszania (czysty swobodny spadek wobec dodatkowych mieszadeł lub mieszalników intensywnych).

Czasy cyklu wraz z obsługą

W praktyce około 10 do 30 minut na wsad, zależnie od dokowania, mocowania, podnoszenia i przechylania, załadunku, opróżniania, ewentualnych czyszczeń międzyoperacyjnych oraz stopnia automatyzacji obsługi kontenerów.

Częstotliwość wsadów

• Instalacje częściowo zautomatyzowane: typowo od 4 do 7 wsadów na godzinę.
• Systemy w pełni zautomatyzowane z automatycznym transportem kontenerów (na przykład systemem transportu bezzałogowego, AGV) i układami szybkiego mocowania: możliwe do 10 do 12 wsadów na godzinę.

Praktyczne wydajności masowe (wartości orientacyjne):

• Instalacje małe: około 100 do 500 kg/h
• Instalacje większe: około 500 do 3.000 kg/h

Przykładowe obliczenie

Przy standardowym kontenerze o objętości 1.000 litrów, użytkowym stopniu napełnienia około 70 % (około 700 litrów) i średniej gęstości nasypowej 0,6 kg/l masa wsadu wynosi około 420 kg. Przy 6 wsadach na godzinę teoretyczna wydajność wynosi około 2,5 t/h.

Czynniki wpływające na projektowanie i wydajność

Właściwa wydajność instalacji z mieszalnikiem kontenerowym zależy od kilku czynników technicznych i organizacyjnych.

Właściwości produktu

Gęstość nasypowa (przy proszkach spożywczych typowo od 0,3 do 1,2 kg/l), właściwości przepływowe (płynność; proszki trudno płynące lub kohezyjne wymagają często dłuższych czasów mieszania albo zastosowania rozdrabniaczy lub intensywnych mieszadeł do rozbijania aglomeratów), rozkład wielkości cząstek oraz wrażliwość na obciążenia mechaniczne.

Wymagania wobec jakości mieszania

Wymagana jednorodność, na przykład współczynnik zmienności (CV) często poniżej 5 % dla zastosowań typowych dla przemysłu spożywczego; udział niewielkich składników dodatkowych (aromatów, witamin, barwników, dodatków funkcjonalnych), które mogą wymagać dłuższego czasu mieszania lub szczególnego prowadzenia procesu.

Złożoność receptury i procesu

Etapy poprzedzające i następujące (odważanie, dozowanie, oznaczanie, pobieranie próbek) wpływają na taktowanie, z jakim do mieszalnika mogą być podawane nowe wsady; podobnie liczba składników na recepturę i częstotliwość zmian receptur.

Wymagania higieniczne i wytyczne czyszczenia

Wymagania Hygienic Design (na przykład wykonanie zgodne z EHEDG); strategia czyszczenia: w mieszalnikach kontenerowych główne czyszczenie kontenera odbywa się poza maszyną, w instalacjach do mycia kontenerów. Sam aparat mieszający jest czyszczony na mokro przez zadokowanie kontenera myjącego, który przejmuje również suszenie.

Stopień automatyzacji obsługi kontenerów

Obsługa ręczna (wózek podnośny, wózek widłowy), obsługa półautomatyczna z mechanicznymi układami dokowania lub obsługa w pełni automatyczna z systemem transportu bezzałogowego (AGV), automatycznym dokowaniem, mocowaniem i identyfikowaniem kontenerów.