Miscelazione industriale

Eric Maynard, Vicepresidente, Jenike & Johanson | 25 gennaio 2021

Miscelazione e miscelazione: una fase di processo vitale in una miriade di applicazioni industriali. È sorprendente riflettere su quanti materiali sfusi vengono sottoposti a operazioni di miscelazione/miscelazione per raggiungere l'omogeneità al livello di qualità richiesto, indipendentemente dal fatto che il materiale sia grezzo, intermedio o finale.

Rifletto spesso sull'analogia tra la scelta del mixer e un set di strumenti, in cui si dispone di una cassetta degli attrezzi con una varietà di strumenti manuali come un martello, un cacciavite (diversi tipi/dimensioni), pinze, chiave inglese e tronchesi. Proprio come quando si richiede ai tagliafili di tagliare un filo invece di utilizzare un martello senza alcun risultato, immagina di selezionare un frullatore a tamburo per ottenere una miscelazione con una miscela altamente coesa, come gocce di cioccolato e pasta per biscotti: non funzionerà!

Che ne dici della panacea di un "frullatore universale"? Anche uno strumento dell'esercito svizzero ha più strumenti per aiutarti con il tuo compito. In realtà non esiste un frullatore universale, poiché anche l'unità pubblicizzata non può mantenere le sue promesse con un unico strumento di configurazione. Immagina questo, se sei un martello, molte cose iniziano a sembrare un chiodo!

Riflettiamo su alcune operazioni industriali comuni di miscelazione/miscelazione che utilizzano una varietà di tecnologie per ottenere in modo affidabile l'uniformità della miscela in modo efficiente.

L'industria alimentare si affida spesso ai miscelatori a nastro per miscelare polveri alimentari, come zuccheri, farine e additivi chimici come fosfati o stearati. Questi frullatori semifluidificano la polvere per incorporare rapidamente gli ingredienti in un'operazione batch consentendo flessibilità, velocità e precisione di produzione.

L'industria delle batterie che produce miscele catodiche utilizza solitamente miscelatori ad aratro, che hanno la capacità di mescolare le polveri coesive con i liquidi necessari per generare la miscela chimica prima della compattazione. Il miscelatore ad aratro lavora facilmente la miscela con tempi di miscelazione rapidi e capacità di comportare la triturazione di agglomerati attraverso l'uso di effettori a tulipano ad alta velocità.

Immaginate le sfide dell'industria farmaceutica nel tentativo di selezionare un miscelatore appropriato a seconda della fase del processo che state progettando. Ad esempio, se stai gestendo una miscela a compressione diretta, puoi utilizzare un frullatore a tamburo con configurazione a doppio guscio o doppio cono. Mentre se stai eseguendo un processo di granulazione a umido, probabilmente stai utilizzando un miscelatore ad alta azione di taglio con elicotteri che funzionano a oltre 4.000 giri al minuto per rompere i grappoli di particelle. Poi, c'è anche il rivestimento delle compresse, in cui vengono aggiunti liquidi alle compresse secche per fornire un delicato rivestimento a tamburo dei prodotti di dosaggio finale. Questi esempi dimostrano che il "martello" non è la risposta a tutti i processi di miscelazione.

La miscelazione nel settore della plastica è fondamentale per le plastiche composte personalizzate. Guarda quanta strada ha fatto la plastica anche con gli imbottigliatori di soda. Quando è stata l'ultima volta che hai lasciato cadere una bottiglia da 2 litri e questa si è rotta o la plastica è diventata traslucida? Probabilmente non dagli anni '80. Non solo gli additivi chimici dell'HDPE e del PP ne hanno migliorato le proprietà, ma anche il processo di miscelazione continua per l'alimentazione degli estrusori di compounding è diventato comune in qualsiasi film o impianto di estrusione che produce brocche per il latte, bottiglie di shampoo o contenitori di dentifricio. I modificatori dell'impatto, gli agenti chiarificanti, gli inibitori UVA/UVB e i ritardanti di fiamma sono tutti efficacemente incorporati nella plastica vergine attraverso l'uso efficace di miscelatori a nastro continuo che alimentano apparecchiature di formatura ad alta produttività.

Alcune industrie sono persino in grado di utilizzare la tecnologia chiamata "miscelatori a tramoggia", in base alla quale un silo riempito con un solido non miscelato può essere miscelato con prodotti non conformi alle specifiche. materiale attraverso da due a quattro passaggi di ricircolo utilizzando solo apparecchiature a flusso per gravità. Questo approccio consente un'elevata produttività, una miscelazione efficiente e la capacità di immagazzinare e miscelare materiale non conforme alle specifiche. Questa tecnologia è utilizzata da decenni nell’industria delle materie plastiche.

Quindi, come fai a sapere di aver fatto la scelta giusta nella selezione del mixer o del frullatore? La risposta è, ovviamente, attraverso un campionamento efficace. Sapere cosa metti in un frullatore non è sufficiente. Il campionamento corretto della miscela è fondamentale per sapere di aver raggiunto lo stato finale della miscela, e anche il campionamento del flusso alla fine dello scarico è fondamentale. Quest'ultimo passaggio viene spesso trascurato poiché molti credono che se il mixer/frullatore mostra uniformità, allora è garantito che il materiale destinato alla fase successiva del processo sarà altrettanto buono. Questa è una falsa speranza nella maggior parte dei casi. In parole povere, il tuo lavoro non è finito una volta terminata la fusione. In effetti, il duro lavoro per evitare gli effetti della segregazione è appena iniziato!