28 czerwca 2022
Najczęściej spotykamy mieszalniki z jednym mieszadłem. W przypadku wielu procesów jest to wystarczające wyposażenie urządzenia. Mieszadło wolnoobrotowe czy szybkoobrotowe – jakie wybrać? Kiedy zastosować dwa mieszadła? Od czego zależy dobór mieszadła w urządzeniu?
Mieszadła można podzielić na dwa główne typy: mieszadło wolnoobrotowe i mieszadło szybkoobrotowe.
Stosujemy je do mieszania laminarnego całej objętości płynu, głównie cieczy o wysokich lepkościach lub ciał stałych. Rozmiar tych mieszadeł zbliżony jest do rozmiaru zbiornika, w którym są zamontowane. Dodatkowo można połączyć je ze zgarniakami teflonowymi oraz łamaczami fal. Te właściwości wykorzystywane są przy procesach wymiany ciepła – dzięki nim możliwe jest efektywne przekazywanie ciepła od płaszcza do produktu, a następnie w całej objętości cieczy. Ogranicza to przywieranie produktu do ścianek zbiornika, powstawanie depozytów czy nieprawidłowej receptury produktu. Dodatkowo, wyeliminowane są martwe strefy mieszania.
Przykłady: mieszadło ramowe, mieszadło kotwicowe, mieszadło wstęgowe
Odpowiadają za dynamiczne mieszanie cieczy, cieczy i gazów oraz cieczy i proszków. Dzięki generowaniu wysokich sił ścinających prowadzą do dyspersji cieczy, a tym samym do połączenia niemieszających się układów; intensyfikują ruch turbulentny cieczy, co wpływa na zwiększenie rozpuszczalności gazu; pozwalają na utworzenie leja, który ułatwia wprowadzenie proszków do cieczy. Cechują się stosunkowo niewielkimi rozmiarami.
Przykłady: turbina Rushtona, dissolver, homogenizator
Jakie mieszadło wybrać? Na dobór odpowiedniego mieszadła mają wpływ:
– substraty, jakich używamy – niemieszające się substancje (np. układ olej-woda), proszki, zawiesiny komórkowe wrażliwe na siły ścinające, materiały niebezpieczne. Każda substancja ma różne właściwości. W zależności od kolejności dozowania czy stosunku ich łączenia, aplikacja może wymagać innych warunków mieszania;
– produkt, jaki chcemy otrzymać – ujednolicenie masy, napowietrzenie cieczy, rozpuszczenie proszku – każde mieszadło spełnia inną funkcję i może wywierać inny wpływ na mieszane substancje;
– aplikacja i branża – profil produktu (np. kosmetyczny, farmaceutyczny, spożywczy, chemiczny) odgrywa ważną rolę przy doborze mieszadła; częstym warunkiem stawianym urządzeniom jest ich domywalność – dotyczy to także mieszadła, a co za tym idzie jego konstrukcji;
– energochłonność – która zależy od typu mieszadła, właściwości substratów, reologii procesu;
– lokalizacja mieszadła – mieszadło ustawione centrycznie czy niecentrycznie? W przestrzeni dennej czy na by-passie? Jest wiele możliwości, a każda z nich może wpłynąć na końcową formę produktu;
– geometria układu – częstym warunkiem skutecznego procesu jest odpowiedni stosunek rozmiaru mieszadła do zbiornika – np. bioreaktory lub mieszalniki z mieszadłem ramowym ze skrobakami.
Niektóre receptury wymagają specjalnych warunków, które trudno zapewnić z pomocą jednego mieszadła. Może być wymagane szybkie przejście między kolejnymi etapami procesu. A więc czy mogę zamontować dwa mieszadła w jednym urządzeniu? Tak! Czasem taki układ, w którym są dwa typy mieszzadeł jest niezbędny, aby uzyskać odpowiedni produkt. Połączenie różnych rodzajów mieszadeł pozwala na dwuetapowe mieszanie substancji. Działają one niezależnie, a ich połączenie sprawia, że można osiągnąć nowe, lepsze rezultaty, które pozwolą wypracować oszczędności – czasu, jak i pieniędzy. Dzięki zastosowaniu dwóch mieszadeł wykorzystuje się zarówno zalety mieszadeł wolnoobrotowych, jak i szybkoobrotowych. W takim układzie mieszadła szybkoobrotowe najczęściej pełnią rolę mieszadła głównego.
