Оборудование для вязких сред: мешалки, смесители, реакторы, гомогенизаторы

Перемешивание вязких сред осложняется тем, что движение, создаваемое рабочим органом оборудования, распространяется на ограниченную область объема. По мере роста вязкости снижается интенсивность циркуляции, затрудняется смешивание компонентов и теплообмен, увеличивается вероятность появления застойных зон и образования агломератов. Для паст, кремов, клеев, герметиков и других высоковязких продуктов недостаточно просто увеличить скорость вращения мешалки: оборудование должно обеспечивать движение материала во всем рабочем объеме и передавать необходимый крутящий момент. Подробный обзор проблемы перемешивания вязких сред читайте в нашей статье «Проблема смешивания, перемешивание вязких жидкостей»

Конкретный тип оборудования, его конструкция подбирается и набор функциональных элементов подбирается с учетом вязкости и других свойств среды, а также технологической задачи. В зависимости от задачи могут потребоваться нагрев и охлаждение, работа под вакуумом для удаления воздуха, диспергирование частиц или дополнительная гомогенизация продукта.

Для работ с вязкими материалами используются разные типы оборудования.

• Смесители предназначены непосредственно для смешивания двух или нескольких компонентов. Для высоковязких сред применяются, в частности, планетарные системы, в которых движение емкости или рабочих органов позволяет интенсивно воздействовать на весь объем продукта. Вакуумный смеситель дополнительно обеспечивает дегазацию смеси.
• Реакторы применяются, когда наряду со смешиванием вязких жидкостей необходимо провести химический или физико-химический процесс с контролем его условий. Реактор может иметь рубашку для нагрева и охлаждения, работать под вакуумом или давлением и комплектоваться мешалкой, привод которой выбирается с учетом вязкости продукта.
• Гомогенизаторы и диспергаторы используют, если недостаточно правномерно распределить компоненты по объему. Такое оборудование позволяет уменьшать размер частиц исходных веществ, разрушать агломераты и получать более однородные продукты на выходе.
• Мешалки представляют собой особый класс перемешивающего оборудования. В большинстве технологических установок мешалка не является самостоятельным аппаратом, а выступает рабочим элементом реактора, смесителя или другой установки. Для вязких и высоковязких продуктов применяются, в частности, якорные, рамные и спиральные перемешивающие устройства: их конструкция позволяет вовлекать в движение значительную часть объема и работать со средами, в которых интенсивная циркуляция затруднена. В то же время существуют самостоятельные лабораторные верхнеприводные мешалки с собственным приводом и системой управления, которые устанавливаются над рабочей емкостью. В каталоге «Тирит» представлены оба вида мешалок / перемешивающих элементов. Подробную информацию о том, как правильно подобрать мешалку читайте на этой странице.

Выбор начинают с характеристик исходного продукта и результата, который требуется получить. Вязкость – один из основных, но не единственный параметр. Необходимо учитывать изменение свойств материала при перемешивании и изменении температуры, наличие твердых частиц, разницу в плотности компонентов, склонность смеси к расслоению и требования к однородности.

При подборе оборудования учитывают:

• вязкость и другие свойства среды в рабочем диапазоне температур;
• объем одной партии или требуемую производительность;
• количество и агрегатное состояние компонентов;
• необходимость измельчения исходных веществ;
• допустимое содержание воздуха в готовом продукте;
• необходимость работы под вакуумом или давлением;
• требуемый температурный режим;
• способ загрузки и выгрузки;
• требования к материалу контактирующих с продуктом деталей.

Для простого объединения компонентов в однородную вязкую смесь может быть достаточно смесителя или правильно подобранной мешалки. Если одновременно должны протекать химические процессы, требуется контролировать температуру, давление или вакуум, целесообразно использовать химическийреактор. При необходимости уменьшить размер частиц, получить устойчивую эмульсию или тонкодисперсную суспензию применяют диспергатор или гомогенизатор.

Для продуктов, чувствительных к присутствию воздуха, выбирают вакуумное исполнение. Дегазация особенно востребована при изготовлении клеев, герметиков, компаундов, кремов и ряда косметических и фармацевтических составов. Если вязкость существенно зависит от температуры, при подборе учитывают возможность управляемого нагрева и охлаждения рабочей емкости.

Для пищевого, косметического и фармацевтического производства также учитываются требования к материалам контактирующих деталей и возможности санитарной обработки. В соответствующих исполнениях рабочая емкость и другие контактирующие элементы изготавливаются из нержавеющей стали.

Мощность двигателя сама по себе не определяет эффективность смешивания. Для вязкой среды важны крутящий момент, форма и размеры рабочего органа, частота вращения, соотношение размеров мешалки и емкости. Поэтому промышленный смеситель, реактор или отдельная мешалка должны подбираться под характеристики конкретного продукта, а не только по номинальному объему установки.