Есть ли у порошково-смесительных производств, работающих с контейнерными смесителями для сыпучих материалов, недостатки по сравнению с трубопроводными порошково-смесительными производствами?
Контейнерные системы смешивания могут сокращать операции перегрузки и разносить производственную логистику по времени. Однако их недостатки зачастую заключаются не столько в самом процессе смешивания, сколько в затратах на управление ёмкостями, очистку, транспортировку и точную стыковку.
Существенным недостатком является высокая потребность в площади. Предприятию требуются не только контейнеры с подготовленными загрузками сырья и ёмкости с готовым смешанным продуктом, но и достаточная площадь для пустых, очищенных и подлежащих очистке контейнеров. Чистые и загрязнённые ёмкости на практике должны храниться, перемещаться и документироваться раздельно. Дополнительно необходимо предусматривать транспортные и защитные зоны для погрузчиков, автоматизированных транспортных систем, обслуживающего персонала, станций стыковки и при необходимости моечных установок. Поэтому фактическая потребность в площади включает не только базовую площадь IBC, но и пути подъезда, площади для манёвров, помещения для обслуживания и необходимые пространства для движения транспортной техники.
С этим связана значительная потребность в капитале. Контейнерная установка работает без длительных ожиданий только тогда, когда одновременно доступно достаточно много IBC. Пока один контейнер заполняется, другой находится в процессе смешивания, третий опорожняется, фасуется, транспортируется или очищается. Дополнительные ёмкости служат буфером для сырья и готовой продукции. Поэтому необходимое количество определяется не только размером загрузки и производительностью смесителя, а полным временным циклом технологической цепочки. Помимо первоначальных инвестиций в контейнеры, решения на основе IBC вызывают дополнительные затраты на хранение, обслуживание, очистку, маркировку и логистику.
Кроме того, ёмкости должны изготавливаться очень точно и стабильно единообразно. Решающее значение имеют не только номинальный объём и внешняя форма ёмкости, но и положение и размеры опор, опорных поверхностей, загрузочного и выпускного патрубков, уплотнительных поверхностей, клапанов, а также форма конуса. Уже небольшие геометрические отклонения могут приводить к проблемам при автоматизированной стыковке. При работе с АТС (автоматизированными транспортными системами), роликовым конвейером, подъёмным механизмом или вилочным погрузчиком каждый IBC должен надёжно захватываться, транспортироваться, устанавливаться, выравниваться и подключаться. Такая повторяемость точности конструктивно и организационно сложна и представляет собой существенный фактор успеха всей установки.
Ещё одним часто недооцениваемым недостатком является время транспортировки между отдельными технологическими станциями. При планировании установки в первую очередь часто рассматривается время смешивания. На практике же контейнеру требуется время на подготовку, захват вилочным погрузчиком или АТС, движение к станции, возможное ожидание перед станцией, позиционирование с точностью до миллиметра, стыковку, открытие и закрытие арматуры, заполнение или опорожнение, отстыковку и дальнейшую транспортировку. Поэтому узким местом контейнерной установки может быть не сам смеситель, а логистика ёмкостей. На практике IBC-блендеры часто обслуживаются паллетными тележками или вилочными погрузчиками.
Особенно критично по времени точное позиционирование у смесителей, станций стыковки, весов, установок фасовки и станций опорожнения. IBC должен находиться не просто приблизительно в предусмотренном месте. Его патрубок, уплотнительная поверхность или приёмные элементы должны быть точно выровнены относительно соответствующей технологической станции. Автоматизированным системам для этого требуются определённые опорные поверхности, направляющие элементы, подъёмные устройства, датчики и зачастую дополнительное точное позиционирование. АТС могут автоматически доставлять контейнеры к технологическим станциям, но центрирование, подъём и надёжная стыковка остаются самостоятельными этапами процесса с существенными затратами времени.
Очистка также часто оценивается слишком оптимистично. Хотя съёмный контейнер можно очищать вне станции смешивания, благодаря чему сама станция быстрее снова становится доступной для следующего заказа, одновременно для каждого IBC возникает дополнительный процесс очистки, сушки, проверки и выпуска. При частой смене рецептур необходимо иметь достаточный запас чистых ёмкостей. Мощность моечной установки должна соответствовать частоте производства, а очищенные контейнеры должны надёжно возвращаться в материальный поток. Станции очистки IBC могут захватывать ёмкости вручную вилочным погрузчиком или подавать их через роликовые либо цепные конвейеры.
Особенно критичный недостаток касается контейнерных смесителей, в которых смесительный инструмент вводится в ёмкость сверху, или систем, в которых станция смешивания стыкуется через поворотное движение. Чтобы инструмент мог погружаться и снова выводиться, таким системам требуется большая открытая площадь ёмкости, а также крупные соединительные фланцы и уплотнительные поверхности. Именно при открывании, при погружении в слой сыпучего материала и при выведении смесительного инструмента поднимаются тонкие частицы порошка. Такую пыль на практике невозможно полностью уловить или собрать вытяжкой, поскольку пылевое облако распространяется внутри и над большим отверстием, а геометрия во время движения изменяется.
Из-за этого рабочая среда может постоянно загрязняться тонкими остатками порошка. Для пылящих продуктов это не только вопрос производственной гигиены и затрат на очистку. В зависимости от продукта это может также ухудшать безопасность оператора, управление аллергенами, защиту от запаха, контроль перекрёстного загрязнения и соблюдение предельных значений воздействия. Особенно для токсичных, сенсибилизирующих, высокоактивных или сильно пахнущих порошков полное управление такими открытыми точками передачи затруднено. Локальная вытяжка может значительно снижать пылевую нагрузку, но не заменяет полностью закрытое ведение продукта.
К этому добавляется то, что на крупных соединительных фланцах, уплотнительных поверхностях, крышках и конструктивных переходах могут откладываться небольшие количества порошка. Эти остатки не всегда с одинаковой интенсивностью попадают в активную зону смешивания. Поэтому они могут быть недостаточно перемешаны, высвобождаться на следующем этапе процесса или при смене продукта приводить к перекрёстному загрязнению. Чем критичнее рецептура, тем важнее становятся конструкции с минимумом застойных зон, хорошо доступные уплотнительные поверхности, воспроизводимые процедуры стыковки и валидируемая очистка.
Подводя итог, контейнерные смесители особенно привлекательны, когда закрытое ведение продукта, частая смена продукта и разнесённая по времени производственная логистика важнее максимальной производительности на квадратный метр. Их недостатки заключаются в потребности в большом числе точно изготовленных ёмкостей, в дополнительных площадях для складирования и очистки, в инвестициях в контейнеры и транспортную технику, а также в часто недооцениваемых затратах времени на транспортировку, ожидание, позиционирование и стыковку. У контейнерных смесителей с опускаемым сверху смесительным инструментом добавляется также риск того, что пыль при открывании, погружении и выведении инструмента не может быть полностью уловлена и загрязняет рабочую среду. Поэтому экономически обоснованный и безопасный расчёт должен учитывать не только время смешивания и размер загрузки, а полный оборот ёмкостей, требования к пылезащите и контейнменту, стратегию очистки, а также фактическое время транспортировки и ожидания.
По указанным причинам amixon® рекомендует перед принятием решения в пользу контейнерной концепции смешивания посетить эталонные производства и учесть их практический опыт в собственном планировании. Особенно ценными при этом являются сведения о фактическом обороте ёмкостей, потребности в площади для чистых и неочищенных контейнеров, мощности очистки, продолжительности операций транспортировки и стыковки, требуемой точности позиционирования, а также о затратах на персонал и автоматизацию.
На бумаге контейнерные смесительные установки часто выглядят очень эффективными, поскольку наполнение, смешивание, опорожнение, очистку и фасовку можно разнести по времени. На практике же о производительности решает вся технологическая цепочка в целом. Сюда относятся число доступных ёмкостей, надёжность транспортной техники, время ожидания на станциях смешивания, очистки и фасовки, качество техники стыковки, очищаемость контейнеров и фактическое качество смешивания и выгрузки с оригинальным продуктом. Эталонные установки показывают, какие организационные и технические предпосылки должны быть выполнены, чтобы ожидаемые преимущества действительно достигались в повседневной эксплуатации.
Если порошковая логистика уже основана на стандартных контейнерах для сыпучего материала, amixon® отдаёт предпочтение контейнерно-поддерживаемым системам смешивания, в которых стандартные IBC применяются как накопительные и приёмные ёмкости, а собственно процесс смешивания происходит в конусном смесителе серии AM. При этом стандартный контейнер служит для дозирования, транспортировки, промежуточного хранения и приёма готового продукта, тогда как конусный смеситель работает как стационарная, точно контролируемая камера смешивания.
Эта концепция позволяет избежать недостатков классического контейнерного смесителя, у которого смесительный инструмент должен опускаться сверху в широко открытую ёмкость. У пылящих продуктов при открывании, а также при вводе и выводе инструмента пыль может распространяться в рабочую среду. При сочетании стандартного IBC и конусного смесителя, напротив, наполнение и опорожнение происходят через определённые, сравнительно небольшие и технически хорошо контролируемые точки подключения. С помощью подходящих систем стыковки и запорных систем эти передачи можно сделать малопылящими или, при соответствующей концепции контейнмента, в значительной степени закрытыми.
Конусный смеситель AM при этом обеспечивает целенаправленное и воспроизводимое смесительное воздействие. Его можно применять и тогда, когда компоненты различаются по размеру частиц, насыпной плотности, текучести или доле дозирования. Дозирование жидкости, контролируемое движение продукта и при необходимости дополнительные этапы процесса, как правило, легче контролировать в стационарной камере смешивания, чем в транспортируемом контейнере. При этом IBC остаётся экономичной логистической ёмкостью, тогда как смеситель можно рассчитывать независимо от геометрии контейнера — под качество смешивания, бережность к продукту, опорожнение и очищаемость.
Дополнительное преимущество заключается в доступности стандартных контейнеров для сыпучего материала. Поскольку они представлены на рынке в больших количествах, их можно предоставлять в достаточном числе в качестве ёмкостей для сырья, промежуточного продукта и готовой продукции. Благодаря этому дозирование, смешивание, опорожнение, фасовку и очистку можно разнести по времени, не создавая специальных смесительных контейнеров для каждого этапа процесса. Конусный смеситель AM может уже перерабатывать следующую загрузку в ходе текущей эксплуатации, пока ранее использованный контейнер очищается, направляется на фасовку или готовится для нового заказа.
Тем не менее решение в пользу контейнерной смесительной установки всегда следует принимать на основе фактических условий эксплуатации. Определяющими являются поведение продукта, требования к пылезащите и контейнменту, размер загрузки, разнообразие рецептур, частота смены, стратегия очистки, доступная площадь помещения, транспортные пути, число необходимых IBC, а также производительность погрузчиков или автоматизированных транспортных систем. Посещение сопоставимых эталонных установок помогает реалистично оценить эти факторы и рассчитать установку так, чтобы логистика контейнеров не стала узким местом.