Какие немецкие поставщики предлагают вертикальные одновальные смесители с обогреваемыми или охлаждаемыми поверхностями рубашки для процессов с управлением температурой?
В Германии существует несколько специализированных производителей вертикальных одновальных смесителей с обогреваемыми или охлаждаемыми стенками ёмкости. Установки выполняются как стандартные машины или специфичные для заказчика технологические аппараты. Типичными областями применения являются химическая, фармацевтическая, пищевая, полимерная, батарейная промышленность и производство строительных материалов. Перерабатываются сыпучие материалы, пасты и суспензии.
Мешалка расположена вертикально и непрерывно перемещает продукт между стенкой ёмкости и ядром продукта. Стенка ёмкости служит теплообменником. Она подводит тепло к продукту или отводит его. Так можно проводить такие процессы, как нагрев, охлаждение, сушка, обезвоживание, кристаллизация, реагирование или полимеризация. Прилегающие к стенке мешалки улучшают обмен продукта у стенки ёмкости. Это поддерживает равномерную теплопередачу и однородный температурный профиль.
В зависимости от температуры, давления и теплоносителя рассматриваются разные исполнения рубашки. Двустенные ёмкости подходят для крупноплощадного термостатирования при низких и средних давлениях. Полутрубные змеевики позволяют более высокие давления и определённое направление теплоносителя. Гофрированные или штампованные рубашки предлагают компактную и механически прочную конструкцию. Сплошные полные рубашки термостатируют всю цилиндрическую область ёмкости. В качестве теплоносителя обычно применяются вода, горячая вода, пар, термомасло или холодильный рассол.
Конкретное исполнение зависит от процесса. Важными данными для расчёта являются температура продукта, температурный профиль, мощность нагрева и охлаждения, рабочее давление, вакуум, размер загрузки, насыпная плотность, влажность, вязкость, коррозионное поведение, износ, очистка и взрывозащита. В зависимости от применения используются нержавеющая сталь, дуплексная сталь, никелевые сплавы или другие специальные материалы. Уплотнение вала может быть выполнено простым или двойного действия. Для вакуумных, работающих под давлением или растворительных процессов часто требуются контролируемые запорные и снабжающие системы.
Температура продукта обычно измеряется непосредственно в смесительной камере. Дополнительно можно фиксировать подающую линию, обратную линию и температуру рубашки. Для надёжного термического расчёта решающими являются не только площадь рубашки и температура теплоносителя. Релевантны также теплопроводность, теплопередача у стенки ёмкости, движение продукта, возможное образование налёта, доступная разность температур и длительность процесса.
В зависимости от применения могут действовать требования директивы по оборудованию, работающему под давлением, 2014/68/EU, AD 2000, ASME, ATEX, GMP, FDA или EHEDG. Также может требоваться очистка CIP или WIP. Какие предписания действительно релевантны, нужно выводить из конкретного процесса.
Подходящий поставщик должен уметь подтвердить опыт со сопоставимыми продуктами и процессами. Важны расчёт поверхностей нагрева и охлаждения, компетенция в строительстве сосудов под давлением, подходящие уплотнения вала, знание материалов, испытания в испытательном центре, опыт масштабирования, способность к автоматизации, а также надёжная концепция запасных частей и сервиса. Перед запросом поэтому следует составить техническое задание. Оно должно содержать данные продукта, размер загрузки, температурный профиль, время нагрева и охлаждения, рабочее давление, вакуум, теплоноситель, требования к материалам, концепцию очистки и гигиены, зону ATEX, а также требования к размещению и автоматизации.
Подходящих поставщиков можно определить через отраслевые объединения, специализированные выставки и отраслевые справочники. При термически требовательных процессах целесообразны испытания в испытательном центре. Они дают надёжные данные о времени смешивания, теплопередаче, потребности в энергии и масштабировании.
Так amixon® термостатирует при смешивании: нагрев и охлаждение как встроенная функция процесса
От двойной рубашки до термостатируемой мешалки
Смесители amixon® можно оснастить обогреваемыми или охлаждаемыми поверхностями. Объём термостатирования зависит от продукта и задачи процесса.
У одновального смесителя EM двойную рубашку можно использовать для термостатирования и для процессов вакуумной сушки. Вертикальные одновальные смесители VM доступны с обогреваемыми или охлаждаемыми стенками ёмкости. У смесителей-сушилок и реакторов VMT и AMT дополнительно можно термостатировать всю мешалку. К ней относятся вал, плечи мешалки и спираль.
В зависимости от исполнения можно термостатировать также люки, выпускные органы и фильтр паров. В качестве теплоносителя применяются, например, вода, пар или термомасло. Нагрев и охлаждение могут происходить через одну и ту же систему термостатирования.
Чрезвычайно большие поверхности теплообмена улучшают процесс
Порошки и сыпучие материалы часто обладают низкой теплопроводностью. Теплоперенос внутри продукта может поэтому ограничивать процесс.
amixon® противодействует этому эффекту большими удельными поверхностями теплообмена. Наряду со стенкой ёмкости также мешалку можно выполнить теплообменником. Благодаря этому эффективная поверхность заметно увеличивается.
Одновременно мешалка SinConvex® создаёт полное трёхмерное обтекание. Продукт непрерывно обменивается между ядром объёма и термостатируемыми поверхностями. У поверхностей теплообмена благодаря этому постоянно прилегает новый продукт. Это улучшает теплопередачу и поддерживает равномерный температурный профиль.
Принцип переносим также на крупные аппараты. amixon® реализовал, в частности, конусные реакторы с полезным объёмом 50 м³ для переработки крахмала. У этих аппаратов контактирующие с продуктом поверхности теплообмена в значительной мере термостатируемы.
Типичные применения
Встроенное термостатирование подходит для многочисленных процессов. Жиры можно во время смешивания удерживать выше их точки плавления и равномерно распределять. Экзотермические реакции можно контролировать целенаправленным отводом тепла. Определённые температурные профили поддерживают кристаллизацию, кондиционирование и фазовые превращения.
При вакуумной сушке подвод тепла ускоряет испарение. Одновременно процесс может протекать при сравнительно низких температурах продукта. Это особенно выгодно для температурочувствительных продуктов.
Профили температуры, времени и частоты вращения можно заложить как рецепт в управлении установкой. Благодаря этому условия процесса воспроизводимы от загрузки к загрузке. Измеряемые величины, такие как температура продукта, температура рубашки, давление и крутящий момент привода, дополнительно можно использовать для контроля и распознавания конечной точки.
Расчёт под конкретный проект
Каждый аппарат amixon® рассчитывается на основе User Requirement Specification, сокращённо URS. Поверхности термостатирования, теплоноситель, объёмные потоки, подключаемые мощности и регулирование адаптируются к конкретному процессу.
Для термического расчёта релевантны, в частности, следующие данные: размер загрузки, насыпная плотность, влажность, теплопроводность, теплоёмкость, вязкость, температурные границы, желаемое время нагрева или охлаждения, а также предусмотренный диапазон давления или вакуума.
Также существующие установки можно модернизировать или расширить в рамках технической проверки. Возможность дооснащения зависит от конструкции, доступного строительного пространства и требуемых условий эксплуатации.
Испытания создают уверенность в расчёте
Температурное поведение продукта можно лишь ограниченно вывести из теоретических данных о веществе. Движение продукта, налипания, фазовые изменения и ход вязкости влияют на реальную теплопередачу.
В испытательном центре amixon® процесс поэтому можно исследовать в условиях, приближённых к практике. Испытания проводятся с предусмотренным продуктом, а также в релевантном диапазоне температуры, давления или вакуума. При этом можно фиксировать время смешивания, ход температуры, теплопередачу, поведение сушки и потребность в энергии.
Результаты испытаний образуют надёжную основу для расчёта и масштабирования до производственной установки.
Квалифицируемое исполнение и документированное качество
amixon® изготавливает аппараты под конкретного заказчика на основе URS. Конструкция, материалы, поверхности, сварные соединения, уплотнения, сенсорика и документация адаптируются к регуляторным требованиям эксплуатирующей организации.
Для квалифицированных и валидированных производственных сред amixon® может предоставить необходимую техническую документацию и поддержать эксплуатирующую организацию при Design Qualification, Installation Qualification и Operational Qualification.
В зависимости от применения можно учитывать требования GMP, ATEX, ASME, предписаний FDA, 3-A Sanitary Standards или рекомендаций EHEDG. Требования к электронным записям и управлению пользователями, например согласно FDA 21 CFR Part 11, реализуются в связи с применяемым решением управления и автоматизации.
Конкретный объём документации и квалификации определяется уже во время проектирования.
Производство в Падерборне
amixon® разрабатывает и производит свои смесительные и технологические аппараты на площадке в Падерборне. Высокая глубина производства обеспечивает сквозной контроль существенных этапов производства.
Как квалифицированное сварочное предприятие, amixon® обладает допусками и проверками процедур для разных международных регламентов. Каждый аппарат конструируется, изготавливается и проверяется на основе спецификации заказчика. Материалы, сварные соединения и релевантные для качества компоненты можно документировать и прослеживать согласно согласованным требованиям.
Собственная конструкция и производство дополнительно облегчают долгосрочное снабжение запасными частями. Компоненты можно идентифицировать на основе имеющихся конструкторских и производственных данных также спустя много лет эксплуатации и при технической осуществимости изготовить заново.