Nouvelles

May 17, 2023

Mélange et réduction de la poussière dans un mélangeur à charrue horizontale

Jan 23, 2018 L'efficacité et la robustesse du mélangeur de charrue dans une grande variété

23 janvier 2018

L'efficacité et la robustesse du malaxeur à charrue dans une grande variété d'applications ne sont plus à démontrer. Contrairement aux mélangeurs à faible intensité (tels que les mélangeurs à ruban) qui mélangent "doucement" les ingrédients sur de longues durées de cycle, un mélangeur à charrue à pleine vitesse peut atteindre l'homogénéité en aussi peu que 90 secondes. Contrairement aux mélangeurs à haute intensité, un mélangeur à charrue ne confère pas un cisaillement et une chaleur élevés en proportion directe avec l'intensité du mélange. La clé réside dans la fluidisation mécanique des solides, qui est obtenue en optimisant la vitesse et la forme des outils de mélange, ou charrues.

Les ingrédients ou additifs mineurs, représentant aussi peu que 0,5 % du mélange, sont rapidement et uniformément dispersés dans tout le lot par l'action des charrues, qui fluidifient le matériau, plutôt qu'un mouvement de pliage ou une action de tranchage.

Pour la réduction de la poussière dans les mélanges solides, trois méthodes courantes sont le traitement de surface, la densification et la granulation. Le mélangeur à charrue présente des avantages distincts lorsqu'il s'agit de chacune de ces méthodes de réduction de la poussière.

Cliquez ici pour plus d'informations sur la prochaine conférence/exposition internationale sur les poudres et les solides en vrac

Traitement de surface Le traitement de surface implique généralement un liquide, tel qu'un silane, qui doit être uniformément dispersé sur la poudre à de faibles concentrations. Lors de l'utilisation d'un mélangeur à faible intensité, il est généralement nécessaire de pré-mélanger ce liquide sur un support tel que la silice, puis de mélanger pendant de longues périodes pour assurer une application uniforme. Lors de l'utilisation d'un lit fluidisé mécaniquement, tel que le mélangeur à charrue à pleine vitesse, le liquide peut être injecté sous forme de pulvérisation fine dans l'espace de tête du mélangeur. Le liquide est dispersé rapidement dans tout le lot, éliminant ainsi le besoin d'un support solide.

Pour terminer le traitement de surface de la poudre, une étape de chauffage est généralement nécessaire pour initier une réaction de surface entre le silane et le substrat. Grâce aux caractéristiques de transfert de chaleur efficaces du mélangeur à socs, la poudre peut être chauffée puis refroidie à nouveau en quelques minutes, dans le même récipient, évitant les transferts de matière.

Densifier L'objectif du processus de mélange de métal en poudre est de produire une dispersion uniforme d'additifs (tels que des stéarates métalliques de graphite ou d'autres lubrifiants) tout en densifiant et en obtenant une fluidité spécifiée. Les mélanges denses mais fluides créent moins de poussière lorsqu'ils sont manipulés.

L'industrie des poudres métalliques a historiquement utilisé des mélangeurs à double conique ou à double coque pour disperser des additifs dans des poudres métalliques. Des temps de cycle de plusieurs heures sont généralement nécessaires pour produire et atteindre les spécifications requises. Un mélangeur à charrue horizontale peut réduire le temps de cycle à 30 minutes ou moins.

Les mélangeurs à tambour à faible intensité ne sont pas bien adaptés aux mélanges contenant des composants de densité ou de taille de particules très variables. Le temps de cycle requis pour la densification dans un tel mélangeur de faible puissance peut être excessif.

Les outils de mélange spéciaux de certains mélangeurs induisent un contact direct du métal en poudre avec les additifs. L'action de mélange et de dispersion à grande vitesse crée un cisaillement dans le lot, produisant rapidement un mélange uniforme et homogène. Il en résulte à la fois une densification et des propriétés d'écoulement améliorées. Les métaux et les additifs peuvent avoir une large gamme de gravités spécifiques sans affecter l'uniformité du mélange final.

Etant donné que l'apport d'énergie net total au lot peut être directement corrélé au temps de mélange requis, le point final souhaité peut être déterminé en surveillant la consommation d'énergie. Cela fournit un moyen simple et fiable d'automatiser le processus.

Granulation La granulation est principalement utilisée pour donner aux poudres une forme qui facilite leur fluidité et leur manipulation. Une granulation alimentaire typique contient plusieurs ingrédients : un excipient en poudre, de petites quantités d'ingrédients actifs et un liant liquide, qui verrouille les poudres ensemble sous forme de granulés et empêche la ségrégation. La taille et l'uniformité des granulés dépendent de l'action du mélange, de la taille des particules de la poudre, du type de liant utilisé et du degré de dispersion.

Auparavant, l'industrie alimentaire nécessitait un équipement séparé pour pré-disperser, mélanger, puis granuler les poudres alimentaires. Plusieurs problèmes étaient inhérents à ce procédé de granulation en plusieurs étapes. Chaque étape nécessitait des navires distincts, chacun avec son propre coût, un nettoyage individuel et une validation réglementaire. La granulation était plus un art qu'une science. L'opérateur devait déterminer le degré d'humidité atteint et juger des quantités de liquide et du temps de mélange nécessaires. Ainsi, les cycles de granulation n'étaient pas systématiquement reproductibles. Le produit granulaire séché devait souvent être tamisé, éliminant les particules surdimensionnées et sous-dimensionnées, donnant le produit fini souhaité, c'est-à-dire les granules de distribution de particules étroite et de densité uniforme nécessaires pour un contrôle approprié.

Pour manipuler un mélange de boulangerie, par exemple, l'action de fluidisation mécanique développée par les charrues est complétée par des dispositifs de hachage à grande vitesse et à cisaillement élevé qui sont montés entre des charrues adjacentes et agissent pour désagglomérer les poudres et disperser la matière grasse. Etant donné que les dispositifs de hachage peuvent fonctionner indépendamment des charrues, un surtravail du mélange peut être évité.

À quelques exceptions près, l'un des principaux ingrédients de tous les mélanges de boulangerie est le sucre ou un dérivé du sucre, ce qui pose des problèmes en ce qui concerne les joints d'arbre. Les matériaux du mélange se pressent dans ces joints (boîtes à garniture) où la chaleur de friction se développe. En raison de cette chaleur, les matériaux peuvent brûler ou caraméliser et abîmer les joints et ainsi contaminer le produit. Ceci est évité en purgeant un petit volume d'air à travers un orifice étroit et encerclant autour de chaque arbre rotatif lorsqu'il traverse la paroi du mélangeur. Cet air passe dans le mélangeur et est évacué par une ouverture d'aération sur le dessus du mélangeur. Tant que le débit d'air est maintenu, cela empêchera les fuites de matière dans les joints.

Comme on le voit sur la figure 1, une granulation alimentaire typique, l'excipient et les ingrédients actifs en poudre sont livrés au granulateur statique. Le mélange commence en utilisant les charrues jusqu'à ce que la courbe de puissance se stabilise, indiquant que la dispersion est complète. Ensuite, les liquides agglomérants sont pulvérisés dans le champ de hacheur actif où ils sont rapidement dispersés dans les ingrédients du lot, provoquant ainsi la granulation alimentaire finie souhaitée simultanément avec son augmentation correspondante de puissance.

Le degré de granulation, en corrélation directe avec la puissance utilisée, dépend de la quantité de liquide agglomérant ajouté au lot et de la durée de mélange humide utilisée. L'action tridimensionnelle résultante des charrues provoque un "effet boule de neige": l'action de cisaillement du broyeur génère de petits granulés uniformes.

Comme le montre la figure 1, la taille des particules augmente à mesure que le temps de mélange et le liquide augmentent. Des charrues et des broyeurs sont utilisés jusqu'à ce que la taille de granulés souhaitée soit atteinte, indiquée à nouveau par un nivellement de la courbe de puissance.

Étant donné que le temps de mélange humide plus long mouille plus complètement les granulés, il réduit le liquide nécessaire pour atteindre les spécifications de distribution et de densité de particules souhaitées. La distribution de particules la plus uniforme est obtenue avec des temps de mélange de liquide et des niveaux d'ajout de liquide plus élevés. La variation du niveau de liquide, du temps de mélange et des besoins en énergie pour un mélange donné peut être optimisée rapidement dans une unité à l'échelle pilote.

Des granulations d'aliments identiques génèrent des courbes de puissance identiques : ce fait évite de devoir deviner quand l'objectif de granulation approprié a été atteint.

Mike Smith est ingénieur de procédés chez B&P Littleford, Saginaw, MI. Les mélangeurs de charrue B&P Littleford créent une action mécanique de mélange à lit fluidisé produisant un mélange homogène, réduisant les variations. Lorsqu'un séchage est nécessaire, cette action de charrue à lit fluidisé produit un coefficient de transfert de chaleur jusqu'à 10 fois supérieur à celui des autres séchoirs. Pour plus d'informations, appelez le 989-757-1300 ou visitez www.bplittleford.com.

Cliquez ici pour plus d'informations sur la prochaine conférence/exposition internationale sur les poudres et les solides en vrac

Pour des articles, des actualités et des critiques d'équipements connexes, visitez notre zone d'équipement pour mélangeurs et mélangeursCliquez ici pour obtenir une liste des fabricants de mélangeurs et de mélangeurs

Plus d'informations sur les formats de texte

Consultez le répertoire principal de l'industrie des poudres et des solides en vrac.