Как перенести процесс из испытательного центра в производство без потери качества смешивания?
При масштабировании порошковых смесей важно прежде всего то, чтобы смесительное движение, частота вращения инструмента и механическая нагрузка разумно переносились из испытательного центра в производство. Решающими являются при этом не типичные для жидкостей показатели, а реологическое поведение самого сыпучего материала.
Важнейшие пункты
- Геометрическое подобие: смесительная камера, инструменты и степень наполнения должны находиться в сопоставимом соотношении.
- Окружная скорость и частота вращения: определяют движение частиц и механическую нагрузку.
- Время смешивания: в большом масштабе нельзя переносить лишь формально, оно должно быть согласовано с однородностью и щадящей обработкой продукта.
- Внесение энергии: слишком много энергии может вызвать истирание, сегрегацию или выделение тепла.
- Сегрегация: различия частиц по плотности, размеру и форме должны учитываться при масштабировании.
Практическое следствие
Хорошее масштабирование для порошков означает: как можно меньше изменений в кинематике смешивания, столько адаптации к продукту и типоразмеру, сколько необходимо. Подтверждение происходит через испытания в испытательном центре, пилотную отработку и отбор проб получаемого качества смешивания.
Так amixon® шаг за шагом переносит процесс из испытательного центра в производство
Потеря качества смешивания при масштабировании возникает редко в самом смесителе — чаще в пробелах самого подхода: нечёткие целевые значения, испытания с заменителем продукта, параметры, которые по ходу дела переосмысливаются. Поэтому amixon® работает по фиксированной последовательности шагов, в конце которой производственная машина даёт те же значения, что и испытательный смеситель.
Шаг 1: определение критериев приёмки до первого испытания
Совместно с эксплуатирующей организацией целевые значения фиксируются письменно ещё до первой загрузки: требуемое качество смешивания в виде коэффициента вариации, степень опорожнения, время цикла, наименьшая и наибольшая масса загрузки, а также допустимая нагрузка на продукт. Без этих значений позже невозможно оценить, удалось ли масштабирование.
Шаг 2: испытание с оригинальным продуктом
Испытания проводятся с оригинальным продуктом, а не с модельными веществами, при реальных степенях наполнения, размерах загрузок, а также в предусмотренном диапазоне температуры и давления. Для этого в испытательном центре в Падерборне доступны 35 испытательных установок, дополненные испытательными центрами в Японии, Индии, Таиланде, Китае, Южной Корее и США. Типоразмер выбирается так, чтобы он соответствовал доступному количеству продукта и будущей целевой загрузке.
Шаг 3: систематическое варьирование значимых для масштабирования величин
Целенаправленно изменяются те параметры, которые впоследствии можно перенести на производственную машину: время смешивания, окружная скорость в диапазоне примерно от 0,8 до 3,5 м/с, степень наполнения, а также при необходимости скорость дозирования и способ подачи жидкости. Сама частота вращения при этом не является переносимой величиной, поскольку она меняется в зависимости от диаметра мешалки.
Шаг 4: измерение результатов вместо их оценки на глаз
Качество смешивания определяется аналитически по установленному плану отбора проб, степень опорожнения — гравиметрически. Дополнительно оцениваются щажение продукта, внесение энергии, очищаемость и воспроизводимость по нескольким загрузкам. Все технологические данные фиксируются электронно и документируются в протоколе испытаний.
Шаг 5: перенос без скачка масштаба
Поскольку испытательный и производственный смесители работают по одному и тому же принципу смешивания SinConcave®/SinConvex®, а качество смешивания сохраняется в диапазоне степени наполнения примерно от 10 до 100 %, найденные параметры переходят в проект без изменений. Сетка типоразмеров с шагом 100 литров от 100 до 50.000 литров позволяет выбрать именно нужный размер, а не переходить к следующему каталожному размеру. Для крупных загрузок далее подключается силосный смеситель Gyraton® объёмом от 10 до примерно 100 м³.
Шаг 6: от протокола испытаний к URS
Задокументированные параметры становятся частью User Requirement Specification и тем самым приобретают договорную силу. На этой основе каждый аппарат изготавливается как уникальное изделие. Заводские приёмочные испытания в Падерборне и приёмка на месте эксплуатации проверяются по тем же критериям приёмки, которые были определены до первого испытания.
Шаг 7: точная настройка при пуске
При вводе в эксплуатацию программы смешивания со скоростью, продолжительностью и при необходимости использованием роторов закладываются в систему управления, чтобы каждая загрузка выполнялась воспроизводимо. amixon® сопровождает пуск и остаётся партнёром также впоследствии — при смене продукта и дальнейшей оптимизации процесса.
Что нужно учитывать за пределами смесителя
Однородность, достигнутая в смесителе, может снова быть потеряна на последующих этапах. Транспортировка, промежуточное хранение и фасовка способствуют расслоению материала, особенно при больших различиях плотности, размера частиц или текучести. Поэтому amixon® в ходе испытания оценивает не только качество смешивания на выходе, но и поведение при опорожнении: остаточное опорожнение без насыпного конуса и без расслоения — неотъемлемая часть подтверждения масштабирования, а не тема, которой занимаются позже.