Vodič za projektiranje spremnika za miješanje: dimenzioniranje, miješalice, omotači, sanitarni detalji

Prerađivač mlijeka jednom je naručio spremnik za miješanje od 3000 L, napunio ga na 2600 L i još uvijek čekao 25 minuta da se mlijeko u prahu otopi. Spremnik nije bio premali. Agitator je bio. Jedan impeler nalazio se 900 mm od dna na pogonu fiksne brzine, bez pregrada, tako da je prah vozio polagani površinski vrtlog umjesto da bude povučen prema dolje i smočen.

Taj slučaj sažima disciplinu: Dizajn spremnika za miješanje prvo je problem tekućine, a zatim problem proizvodnje. Dvije posude s identičnim školjkama mogu se ponašati potpuno drugačije nakon što se promijene tip impelera, set pregrada, razina punjenja i površina plašta. Razradite odluke donjim redoslijedom i većina iznenađenja nestane prije nego što se crteži objave.

Popravite dužnost prije nego što netko povuče tenk

Zapišite procesne podatke prije geometrije. Pet stavki ispod su one koje se najčešće preskaču, a odlučuju o svemu što slijedi.

Brojke koje vrijedi prvo zaključati

• Viskoznost na temperaturi procesa, ne na sobnoj, jer proizvod koji očitava 200 cP hladan može pasti na 20 cP na 60 °C.
• Sadržaj krutih tvari, veličina čestica i razlika gustoće između praha i tekućine, koji odlučuju trebate li smični ili obični protok.
• Minimalni i maksimalni volumen šarže, jer spremnik veličine 5000 L često loše miješa na 1000 L.
• Vrijeme miješanja i ciljana homogenost, na primjer 95% ujednačenosti unutar 10 minuta.
• Brzina zagrijavanja ili hlađenja, plus metoda čišćenja, budući da oba mijenjaju unutrašnjost.

Također pomaže biti precizan o što spremnik za miješanje zapravo radi : školjka pohranjuje proizvod, dok impeler, pregrade i oblik dna stvaraju uzorak protoka koji obavlja posao. Spremnik određen samo volumenom je spremnik, a ne miješalica.

Dimenzioniranje: volumen, razina popunjenosti i prostor iznad prostora

Ukupni volumen i radni volumen su različite brojke, a njihovo brkanje je najčešća pogreška pri određivanju veličine. Uzburkana posuda normalno radi 70–80% svog ukupnog volumena , s preostalim prostorom rezerviranim za pjenu, prskanje i raspršivač.

Dva praktična pravila slijede iz tablice. Posuda s visinom tekućine većom od približno 1,5 puta njezinog promjera obično treba dva impelera na jednoj osovini, a spremnik koji stalno radi ispod 40% svog radnog volumena kandidat je za manju posudu ili mješalicu s bočnim ulazom.

Unutarnja i donja geometrija

Unutarnji dijelovi su jeftini za dodavanje u fazi crtanja i skupi za naknadnu ugradnju nakon postavljanja cijevi u spremnik.

• Četiri pregrade na 90 stupnjeva, pomaknute u odnosu na izlaz, ostaju zadane za rad niske viskoznosti; pretvaraju vrtloženje u promet od vrha prema dolje.
• Pločasto dno s kratkim konusom bolje isušuje nego ravno dno i ostavlja manje pete između serija.
• Upotrijebite potpuno pražnjen izlaz na najnižoj točki umjesto uzdignute uronske cijevi koja zadržava proizvod.
• Montaža s gornjim ulazom odgovara posudama od otprilike 1 do 30 m³, dok mješalice s bočnim ulazom zaslužuju svoje mjesto u visokim spremnicima gdje duljina osovine postaje nepraktična.

Sada treba nacrtati džepove senzora, ventile za uzorke i rezervne mlaznice. Svaki naknadno dodan znači još jedno zavarivanje, još jedno poliranje i još jednu provjeru čišćenja.

Usklađivanje impelera s tekućinom

Ključno pitanje je treba li procesu protok ili smicanje. Tekućine niske viskoznosti zahtijevaju masovni promet, proizvodi visoke viskoznosti trebaju kontakt sa stijenkom, a tekućine koje se ne miješaju ili praškovi koji se teško mokre trebaju smicanje na vrhu oštrice.

• Ispod oko 100 cP: hidrogliseri ili impeleri s kosim lopaticama, dimenzionirani prema brzini pumpanja, a ne prema konjskim snagama.
• 100–5000 cP: turbine s nagnutim lopaticama s većim omjerom promjera i spremnika, često u dva stupnja.
• Iznad 5000 cP: sidra, vrata ili spiralne vrpce koje idu blizu zida, što također poboljšava prijenos topline plašta.
• Dužnost emulzije i disperzije: glave rotora i statora, ponekad rade pod vakuumom.

Za jednostavno miješanje niske viskoznosti, posuda s miješalicom s jednom stijenkom često je najekonomičniji odgovor, s ušteđenim proračunom koji ide u pregrade i mjenjač odgovarajuće veličine. Spremnik za miješanje od 500 L do 5000 L SS304 pokriva širok raspon šarži pića, umaka i lakih kemikalija kada je mješalica usklađena s tekućinom.

500L–5000L SS304 Jednoslojni spremnik za miješanje deterdženata Spremnik za miješanje od nehrđajućeg čelika za deterdžent niske viskoznosti, piće i lake kemijske šarže, s prilagodljivom miješalicom s lopaticom ili sidrom i kapacitetom od 500–5000 L. Pogledajte proizvod →

Kada proces istinski zahtijeva visoko smicanje

Glave rotora i statora okreću se vršnim brzinama od otprilike 15–25 m/s i reduciraju kapljice ili aglomerate u raspon od 2–50 µm, zbog čega su specificirane za emulzije, gume i pigmentne disperzije, a ne za masovno miješanje. Oni nisu lijek za slab protok: glava s velikim smicanjem unutar spremnika bez zapreka i dalje ostavlja mrtve zone u kutovima.

Spremnik za emulgiranje visokog smicanja od 3000 okretaja u minuti sa sustavom rotor-stator Homogenizator rotor-stator visokog smicanja za stabilne emulzije, kreme i smanjenje čestica, s kontaktnim dijelovima SS316L i brzinama do 3000 okretaja u minuti. Pogledajte proizvod →

Prijenos topline: omotači, zavojnice i temperaturni pristup

Ako se proizvod mora grijati ili hladiti, površina plašta često je ograničavajući faktor, jer kontrolna petlja može raditi samo s površinom koju izgradite. Udubljeni omotači uobičajeni su izbor za plovila do otprilike 20 m³, polucijevne zavojnice podnose veće pritiske, a unutarnje zavojnice dodaju površinu po cijenu pristupa za čišćenje.

• Uskladite medije: para za brzo zagrijavanje, vruća voda za blagi rad, glikol za hlađenje ispod temperature okoline.
• Provjerite temperaturni pristup, budući da je za pristup od 10 °C potrebno mnogo više područja nego za pristup od 40 °C.
• Izolirajte ljusku i plašt kako biste smanjili kondenzaciju i stabilizirali temperaturu šarže.

Posuda s omotačem s udubljenim omotačem i mješalicom promjenjive brzine obrađuje i mješavinu i temperaturnu rampu u jednoj jedinici, što uklanja korak prijenosa između posuda i čišćenje koje dolazi s tim.

Termalna posuda za miješanje s udubljenim omotačem od 1000L za ravnomjerno zagrijavanje Posuda s rupicama za sirupe i kemijske smole, koja koristi PLC kontrolu temperature, PT100 senzore i izolaciju od kamene vune za smanjenje vrućih točaka tijekom zagrijavanja. Pogledajte proizvod →

Materijali, završna obrada i mogućnost čišćenja

Odabir razreda slijedi proizvod i kemikalije za čišćenje, a ne naviku. SS304 pokriva većinu mliječnih proizvoda, pića i lakih kemikalija, dok je SS316L sigurniji izbor za izloženost kloridima, kisele proizvode, rad visoke čistoće i duži vijek trajanja.

• Unutarnja završna obrada od otprilike Ra 0,4–0,8 µm odgovara većini sanitarnih uvjeta; farmaceutski posao često zahtijeva poliranje ogledala.
• Nagnite dno prema izlazu i unutarnjim kutovima radijusa kako se proizvod ne bi skupio.
• Provjerite pokrivenost kugle raspršivača po cijelom radnom volumenu, uključujući gornju školjku i donju stranu gornje glave.
• Uklonite mrtve noge na mlaznicama instrumenata, jer su one čest izvor ponovljenih nalaza kontaminacije.

Pogon, brtve i kontrola

Navedite okretni moment i protok, a ne RPM. Mjenjač bi trebao imati radni faktor od najmanje 1,5 u odnosu na izračunati okretni moment miješanja, jer početni moment u staloženoj viskoznoj šarži može biti nekoliko puta veći od tekućeg momenta. Za brtvljenje, sanitarna mehanička brtva ili usna brtva koja se može ispirati drže mazivo dalje od proizvoda.

• Pogon s promjenjivom frekvencijom omogućuje da jedan spremnik posluži nekoliko recepata i izbjegava prekomjerno rezanje proizvoda osjetljivih na smicanje.
• Mjerne ćelije, sonda PT100 i senzor vodljivosti ili pH pretvaraju posudu u nadzirani korak procesa.
• Kontrola recepta na PLC-u s bilježenjem podataka pojednostavljuje zapise serija i provjeru čišćenja.

Šest grešaka koje se pojavljuju nakon pokretanja

1. Određivanje veličine prema ukupnom volumenu, a zatim se pitate zašto se pola serije nikada ne miješa.
2. Izostavljanje pregrada na proizvodu niske viskoznosti, tako da se formira površinski vrtlog i prah pluta.
3. Postavljanje impelera previsoko od dna, ostavljajući sloj sedimenta koji se nikada ne podiže.
4. Premalo područje jakne, a zatim se to pokušava ispraviti većim kontrolnim ventilom.
5. Ignoriranje CIP pokrivenosti za gornju glavu i mlaznice.
6. Kupnja na RPM umjesto momenta i protoka, što se kasnije pojavljuje kao preopterećenje motora u hladnoj, viskoznoj šarži.

Kontrolni popis za odobrenje prije izrade

• Radni podaci: krivulja viskoznosti, krutine, raspon šarže, ciljno vrijeme miješanja.
• Geometrija: radni volumen, omjer visine tekućine, veličina i broj pregrada, tip impelera, promjer i udaljenost od dna.
• Prijenos topline: vrsta plašta, površina, medij, temperaturni pristup, izolacija.
• Materijali i završna obrada: kvaliteta, hrapavost površine, obrada zavara, nagib prema odvodu.
• Pogon i brtve: zakretni moment, servisni faktor, vrsta brtve, VFD raspon.
• Instrumentacija i čišćenje: senzorske mlaznice, raspršivači, filozofija upravljanja.

Dobar dizajn spremnika za miješanje uglavnom je stvar narudžbe: odredite rad, dimenzionirajte geometriju, odaberite impeler za tekućinu, zatim potvrdite plašt, završite i pogon može isporučiti ono što proces traži. Ispravno poduzmite ta četiri koraka i posuda od 1000 L će se ponašati točno onako kako je predviđeno na 600 L, na 60 °C i na desetom ciklusu čišćenja.

YME Equipment Co., Ltd izrađuje sanitarne posude za miješanje s jednom stijenkom, s omotačem, s visokim smicanjem i vakuumom za mliječne proizvode, pića, pivovare, biotehnologiju i kemiju. Ako imate podatke o radu i raspon serije, poslati ih inženjerskom timu i dajte provjeriti mješalicu i plašt u odnosu na brojeve prije nego se crteži zamrznu.