Какие непрерывные смесители подходят для составов моющих средств с жидкими добавками?
При непрерывном производстве порошковых и гранулированных моющих средств жидкие компоненты, такие как неионогенные ПАВ, парфюмерные масла, пеногасители, растворы полимеров или связующие, вводятся в смесь твёрдых веществ. Ферменты, отбеливающие вещества, оптические отбеливатели и ароматизаторы часто дозируются только после энерго- или температурно-интенсивных основных этапов, поскольку влага, тепло и механическая нагрузка могут ухудшать их стабильность. Поэтому в моющих средствах ферменты часто применяются в виде защищённых гранул.
Выбор смесительной системы зависит прежде всего от количества и вязкости жидкости, насыпной плотности и текучести базового порошка, желаемой структуры гранул, чувствительности компонентов, производительности, потребности в очистке и допустимого внесения энергии. Также решающим является то, должно ли добавление жидкости лишь обеспечивать однородное смачивание, или предусмотрены целенаправленная агломерация, грануляция, нанесение покрытия, сушка или охлаждение.
Непрерывные смесители кольцевого слоя и грануляторы кольцевого слоя особенно подходят для интенсивного, быстрого смачивания и агломерации. Порошок направляется вращающимися инструментами вдоль стенки смесительного пространства в виде динамического кольцевого слоя; жидкие компоненты распыляются в этот подвижный слой. Высокая относительная скорость движения способствует распределению малых количеств жидкости и образованию гранулята. Однако при слишком высоком дозировании жидкости или слишком высокой механической нагрузке могут возникать переразмер, налипание, истирание или нежелательный нагрев. Поэтому системы кольцевого слоя особенно целесообразны, когда наряду со смешиванием должна происходить целенаправленная грануляция или уплотнение.
Непрерывные плужшарные смесители создают механически псевдоожиженный слой продукта. Через дозирующие копья или распылительные форсунки в подвижную зону порошка можно вводить жидкости. Они универсально применимы, когда базовый порошок моющего средства нужно смочить жидкими ПАВ, парфюмерными компонентами или другими добавками. Дополнительные измельчающие инструменты могут ограничивать локальное переувлажнение и образование комков, но повышают внесение энергии и механическую нагрузку на продукт. Поэтому их следует применять только тогда, когда этого требуют рецептура и желаемая структура частиц.
Двухвальные лопастные смесители подходят для непрерывных процессов с умеренным внесением энергии и высокой производительностью перемешивания. Встречно вращающиеся лопастные валы создают перекрывающуюся зону смешивания, в которой сухие компоненты и жидкие добавки можно равномерно распределять. Они особенно интересны тогда, когда чувствительные гранулы, например покрытые оболочкой ферменты, гранулы отбеливателя или носители ароматизаторов, нужно вмешивать максимально щадяще. Однако данные о максимальной доле жидкости или производительности нельзя обобщённо переносить с одного случая на другой. Они зависят от рецептуры, вязкости, поверхности твёрдой фазы, размера аппарата и желаемой структуры продукта и должны проверяться экспериментально.
Непрерывные установки с псевдоожиженным слоем подходят, когда добавление жидкости нужно сочетать с грануляцией, сушкой, охлаждением или нанесением покрытия. В псевдоожиженном слое частицы псевдоожижаются технологическим воздухом, в то время как жидкости наносятся через форсунки. Так можно формировать малопылящие, сыпучие гранулы или наносить защитные оболочки на чувствительные компоненты. Эта технология применяется, например, когда гранулы моющего средства нужно целенаправленно высушить, охладить или покрыть оболочкой. Потребность в энергии, а также требования к обработке отходящего воздуха, пылеулавливанию и регулированию процесса выше по сравнению с чисто проходным смесителем.
Вертикальные непрерывные смесители или конусно-шнековые смесители могут быть целесообразны для очень чувствительных к сдвигу, пылящих или хрупких компонентов. Их сильная сторона — щадящая гомогенизация. Однако для высоковязких жидкостей, больших количеств жидкости или целенаправленной агломерации они, как правило, менее подходят, чем более интенсивные системы кольцевого слоя, плужшарные или двухвальные системы. Поэтому они скорее являются специальным решением для конечных смесей с низкой долей жидкости или для вмешивания чувствительных сухих добавок.
Для дозирования жидкости целесообразны гравиметрические дозаторы твёрдой фазы и регулируемые по массовому расходу дозаторы жидкости. Для вязких добавок часто применяются объёмные насосы, термостатируемые трубопроводы и обогреваемые форсунки. Кориолисовые измерительные приборы могут применяться для регистрации и регулирования массового расхода жидкости; при этом необходимо проверять выбор, монтаж, калибровку и пригодность для соответствующей вязкости. Технику распыления необходимо рассчитывать так, чтобы размер капель, картина распыления, производительность и положение форсунки соответствовали потоку продукта. Слишком грубое или локально концентрированное введение способствует образованию комков и отложений, тогда как слишком тонкое распыление у летучих компонентов может приводить к потерям или нагрузке на отходящий воздух.
Для ароматизаторов и ферментов часто целесообразно позднее, контролируемое постдозирование. Парфюмерные масла можно наносить на готовый, достаточно охлаждённый базовый гранулят. Ферменты обычно применяются в виде гранул или покрытых оболочкой гранул, чтобы снизить выделение пыли и потери активности. Влага и окисляющие отбеливающие химикаты могут ухудшать стабильность ферментов; поэтому последовательность дозирования, время контакта, температуру и содержание воды в рецептуре необходимо целенаправленно определять.
Узкое распределение времени пребывания помогает лучше контролировать однородность и время контакта чувствительных добавок. Однако его фактическая ширина определяется геометрией смесителя, степенью наполнения, производительностью, обратным перемешиванием и свойствами продукта; её нельзя обобщённо приписывать определённому типу смесителя. При частой смене рецептур или ароматов также важны хорошо доступные зоны продукта, короткое время остаточной выгрузки и согласованный метод очистки, чтобы ограничить перекрёстное загрязнение и время простоя.
Так amixon® регулирует непрерывное смешивание с добавлением жидкости в непрерывном смесителе AMK
Непрерывный смеситель AMK от amixon® рассчитан на непрерывные задачи смешивания с сухими, влажными и суспендированными продуктами. Его можно применять, когда твёрдые вещества непрерывно дозируются и при необходимости обрабатываются жидкостями, такими как ПАВ, ароматизаторы, масла, связующие или другие добавки. Однако возможность переработки жидкости без налипания, образования комков или ухудшения чувствительных компонентов зависит от рецептуры, вязкости, дозируемого количества, размера капель, температуры продукта, интенсивности смешивания и концепции очистки и должна проверяться для конкретного применения.
При пуске AMK выгрузной орган сначала остаётся закрытым. Гравиметрические дозирующие органы одновременно стартуют с низким массовым расходом и согласуют свои потоки дозирования друг с другом в ходе переходного процесса. Степень наполнения в смесителе непрерывно растёт. Как только достигнута примерно половина заполняемого количества, запускается привод смесителя. При степени наполнения около 80 процентов полезного объёма выгрузной орган медленно открывается. После этого данная степень наполнения удерживается постоянной, пока потоки дозирования постепенно увеличиваются до предусмотренного массового расхода. Эта стратегия пуска призвана обеспечить, чтобы продукт выгружался только после достаточного перемешивания.
Останов также происходит контролируемо. Дозирующие органы постепенно снижают свой массовый расход и в конце отключаются совместно. При этом смеситель продолжает работать и опорожняется через выгрузной орган. Этот метод может заметно снижать количество пусковых и остановочных партий с недостаточным качеством смешивания. Действительно ли не требуется браковать продукт, зависит от конкретной рецептуры, требования к однородности, качества регулирования дозирования и производственной стратегии выпуска.
По данным amixon®, степень наполнения можно настраивать в диапазоне примерно от 10 до 80 процентов полезного объёма. Время пребывания зависит от степени наполнения и производительности и, по данным производителя, настраивается независимо от частоты вращения смесительного инструмента. Благодаря этому интенсивность смешивания и среднее время пребывания можно раздельно регулировать в широких пределах. Однако фактическое распределение времени пребывания дополнительно зависит от свойств продукта, геометрии смесителя, производительности, обратного перемешивания и добавления жидкости. Особенно при критичных требованиях к дозированию и однородности его следует подтверждать измерительным путём или представительными испытаниями смешивания.
Мешалка SinConvex® создаёт трёхмерное движение продукта. В зависимости от исполнения инструмента и частоты вращения AMK может быть рассчитан на щадящую гомогенизацию или более интенсивную дезагломерацию. Для добавления жидкости решающими являются положение точки ввода, распределение жидкости в потоке продукта и согласование форсунки, транспортирующей техники и режима работы смесителя. Тонко распределённое введение в достаточно подвижную зону продукта может улучшать однородность и ограничивать локальное переувлажнение. Для высоковязких добавок могут потребоваться термостатируемые накопительные ёмкости, трубопроводы или форсунки.
По данным производителя, AMK может также работать в периодическом режиме. Такой режим работы может быть целесообразен, например, для испытаний продукта, небольших рецептурных партий, предварительных смесей или процессов с отличающимся ведением степени наполнения и времени пребывания. Для последующей непрерывной эксплуатации потоки дозирования всех основных и второстепенных компонентов должны быть стабильными и воспроизводимыми; для низко дозируемых компонентов может потребоваться премикс.
По данным amixon®, типоразмерный ряд включает, среди прочего, AMK 50 с объёмным расходом примерно от 1 до 3 м³/ч, а также более крупные типоразмеры вплоть до AMK 3000 с примерно 45–135 м³/ч. Эти значения следует понимать как аппаратные ориентировочные величины. Фактически достижимая массовая производительность зависит от насыпной плотности, влажности, текучести, рецептуры, требуемого времени пребывания и задачи смешивания.
Для применений в производстве моющих средств AMK можно использовать для непрерывной гомогенизации и добавления жидкости. Ароматизаторы или другие чувствительные добавки часто вводятся только после особенно энергоёмких или термических предварительных стадий. При работе с ферментами необходимо учитывать, что влага, температура, окисляющие отбеливающие вещества и механическое истирание могут влиять на стабильность. Поэтому в порошковых моющих средствах ферменты часто дозируются в виде защищённых гранул и вмешиваются в контролируемых условиях.
По данным производителя, смесительное пространство AMK рассчитано на зону 20 по ATEX. Гигиеническое оснащение, смотровые отверстия, выгрузные органы с минимумом застойных зон, уплотнения и варианты очистки могут выбираться индивидуально для проекта. Соответствие установки требованиям EHEDG, FDA или 3-A определяется не только типом смесителя. Решающими являются выбранное исполнение, контактирующие с продуктом материалы, поверхности, уплотнения, техника очистки и задокументированная валидация предусмотренного процесса.