Sprievodca dizajnom miešacej nádrže: Dimenzovanie, miešadlá, plášte, sanitárne detaily

Spracovateľ mlieka si raz objednal 3 000 l miešaciu nádrž, naplnil ju na 2 600 l a stále čakal 25 minút, kým sa sušené mlieko rozpustilo. Nádrž nebola príliš malá. Agitátor bol. Jediné obežné koleso sedelo 900 mm od dna na pohone s pevnou rýchlosťou, bez usmerňovačov, takže prášok jazdil pomalým povrchovým vírom namiesto toho, aby bol strhnutý a zmáčaný.

Tento prípad zhŕňa disciplínu: Konštrukcia miešacej nádrže je v prvom rade problémom s tekutinou a potom výrobným problémom. Dve nádoby s identickým plášťom sa môžu po zmene typu obežného kolesa, zostavy usmerňovačov, úrovne naplnenia a povrchu plášťa správať úplne odlišne. Prepracujte sa s rozhodnutiami v nižšie uvedenom poradí a väčšina prekvapení zmizne pred zverejnením nákresov.

Opravte povinnosť skôr, ako niekto vytiahne nádrž

Pred geometriou si zapíšte procesné dáta. Päť položiek nižšie sú tie, ktoré sa najčastejšie vynechávajú a rozhodujú o všetkom nasledujúcom.

Čísla, ktoré sa oplatí zamknúť ako prvé

• Viskozita pri procesnej teplote, nie pri teplote okolia, pretože produkt s hodnotou 200 cP za studena môže klesnúť na 20 cP pri 60 °C.
• Obsah pevných látok, veľkosť častíc a rozdiel hustoty medzi práškom a kvapalinou, ktoré rozhodujú o tom, či potrebujete šmykový alebo obyčajný tok.
• Minimálny a maximálny objem dávky, pretože nádrž s objemom 5 000 l sa často zle premiešava pri 1 000 l.
• Čas miešania a cieľ homogenity, napríklad 95 % uniformita do 10 minút.
• Rýchlosť zahrievania alebo ochladzovania plus metóda čistenia, pretože obe menia vnútorné časti.

Pomáha tiež byť presný čo vlastne miešacia nádrž robí : plášť ukladá produkt, zatiaľ čo obežné koleso, usmerňovače a spodný tvar vytvárajú vzor prúdenia, ktorý vykonáva prácu. Nádrž určená len objemom je nádoba, nie miešačka.

Veľkosť: Objem, Úroveň naplnenia a Headspace

Celkový objem a pracovný objem sú rôzne čísla a ich zámena je najčastejšou chybou pri určovaní veľkosti. Nepokojná nádoba normálne beží pri 70 – 80 % jeho celkového objemu , pričom zvyšný priestor je vyhradený pre penu, striekanie a striekaciu guľu.

Z tabuľky vyplývajú dve praktické pravidlá. Nádoba s výškou kvapaliny nad približne 1,5-násobkom jej priemeru zvyčajne potrebuje dve obežné kolesá na jednom hriadeli a nádrž, ktorá trvalo beží pod 40 % svojho pracovného objemu, je kandidátom na menšiu nádobu alebo miešadlo s bočným vstupom.

Vnútorné časti a spodná geometria

Vnútorné časti sú lacné na pridanie vo fáze kreslenia a nákladné na dodatočné vybavenie, keď je nádrž napojená potrubím.

• Štyri usmerňovače pod uhlom 90 stupňov, odsadené od výstupu, zostávajú predvolené pre nízkoviskózne zaťaženie; premieňajú vírenie na obrat zhora nadol.
• Miskové dno s krátkym kužeľom lepšie odteká ako ploché dno a medzi jednotlivými dávkami zanecháva menej päty.
• Použite splachovací, úplne vypúšťajúci výstup v najnižšom bode, a nie vyvýšenú ponornú rúrku, ktorá zachytáva produkt.
• Montáž s horným vstupom vyhovuje nádobám s objemom približne 1 až 30 m³, zatiaľ čo miešadlá s bočným vstupom si zaslúžia svoje miesto vo vysokých nádržiach, kde je dĺžka hriadeľa nepraktická.

Teraz by sa mali nakresliť vrecká na snímače, ventily na vzorky a náhradné trysky. Každý pridaný neskôr znamená ďalší zvar, ďalšie leštenie a ďalšiu kontrolu čistenia.

Prispôsobenie obežného kolesa kvapaline

Hlavnou otázkou je, či proces potrebuje prietok alebo strih. Kvapaliny s nízkou viskozitou vyžadujú hromadný obrat, produkty s vysokou viskozitou potrebujú kontakt so stenou a nemiešateľné kvapaliny alebo ťažko zmáčateľné prášky vyžadujú strih na hrote čepele.

• Pod približne 100 cP: krídlové obežné kolesá alebo obežné kolesá so šikmými lopatkami, dimenzované skôr na rýchlosť čerpania ako na výkon.
• 100–5 000 cP: turbíny so šikmými lopatkami s väčším pomerom priemeru k nádrži, často v dvoch stupňoch.
• Nad 5 000 cP: kotvy, brány alebo špirálové pásy prebiehajúce blízko steny, ktoré tiež zlepšujú prenos tepla plášťa.
• Emulzná a disperzná prevádzka: hlavy rotor-stator, niekedy pracujúce vo vákuu.

Pre jednoduché miešanie s nízkou viskozitou je často najhospodárnejšou odpoveďou jednostenná miešacia nádoba, pričom ušetrený rozpočet ide do usmerňovačov a prevodovky správnej veľkosti. Miešacia nádrž SS304 s objemom 500 l až 5 000 l pokrýva široký rozsah dávok nápojov, omáčok a ľahkých chemikálií, keď je miešadlo prispôsobené tekutine.

500L – 5000L SS304 Jednovrstvová miešacia nádrž na čistiace prostriedky Miešacia nádrž z nehrdzavejúcej ocele na dávkovanie čistiaceho prostriedku, nápojov a ľahkých chemikálií s nízkou viskozitou, s prispôsobiteľným lopatkovým alebo kotvovým miešaním a objemom 500 – 5 000 l. Zobraziť produkt →

Keď proces skutočne vyžaduje vysoký strih

Hlavy rotor-stator sa otáčajú rýchlosťou hrotu približne 15–25 m/s a redukujú kvapôčky alebo aglomeráty do rozsahu 2–50 µm, a preto sú určené skôr pre emulzie, gumy a pigmentové disperzie než pre hromadné miešanie. Nie sú liekom na zlý prietok: hlava s vysokým strihom vo vnútri nádrže bez prekážok stále zanecháva mŕtve zóny v rohoch.

Emulgačná nádrž s vysokým strihom s otáčkami 3000 otáčok za minútu so systémom rotor-stator Homogenizátor rotor-stator s vysokým strihom pre stabilné emulzie, krémy a redukciu častíc s kontaktnými časťami SS316L a rýchlosťou až 3 000 ot./min. Zobraziť produkt →

Prenos tepla: Plášte, cievky a teplotný prístup

Ak sa výrobok musí zahriať alebo ochladiť, oblasť plášťa je často limitujúcim faktorom, pretože regulačná slučka môže fungovať iba s povrchom, ktorý vytvoríte. Plášte s jamkami sú obvyklou voľbou pre nádoby do približne 20 m³, hadicové hady zvládajú vyššie tlaky a vnútorné hady pridávajú plochu za cenu prístupu k čisteniu.

• Prispôsobte médiá: para na rýchle zahriatie, horúca voda na šetrnú prevádzku, glykol na chladenie pod okolitú teplotu.
• Skontrolujte teplotný prístup, pretože prístup 10 °C potrebuje oveľa väčšiu plochu ako prístup 40 °C.
• Izolujte plášť a plášť, aby ste znížili kondenzáciu a stabilizovali teplotu vsádzky.

Plášťová nádoba s jamkovým plášťom a miešadlom s premenlivou rýchlosťou zvláda zmes aj teplotnú rampu v jednej jednotke, čím sa odstraňuje krok presunu medzi nádobami a čistenie, ktoré je s tým spojené.

1000L tepelná miešacia nádoba s jamkovým plášťom pre rovnomerný ohrev Nádoba s jamkovým plášťom na sirupy a chemické živice, využívajúca riadenie teploty PLC, snímače PT100 a izoláciu z minerálnej vlny na zníženie horúcich miest počas zahrievania. Zobraziť produkt →

Materiály, povrchová úprava a čistiteľnosť

Výber triedy sa riadi produktom a čistiacimi chemikáliami, nie zvykom. SS304 pokrýva väčšinu mliečnych výrobkov, nápojov a ľahkých chemikálií, zatiaľ čo SS316L je bezpečnejšou voľbou pre vystavenie chloridom, kyslé produkty, prácu s vysokou čistotou a dlhšiu životnosť.

• Vnútorná povrchová úprava približne Ra 0,4–0,8 µm vyhovuje väčšine sanitárnych prác; farmaceutická práca často vyžaduje zrkadlové leštenie.
• Nakloňte spodnú časť smerom k výstupu a polomeru vnútorným rohom, aby sa produkt nemohol hromadiť.
• Overte pokrytie rozprašovacej gule v celom pracovnom objeme, vrátane hornej časti a spodnej časti hornej hlavy.
• Odstráňte mŕtve nohy na dýzach nástrojov, pretože sú častým zdrojom opakovaných nálezov kontaminácie.

Pohon, tesnenia a ovládanie

Špecifikujte krútiaci moment a prietok, nie otáčky. Prevodovka by mala mať prevádzkový faktor najmenej 1,5 oproti vypočítanému miešaciemu momentu, pretože spúšťací moment v usadenej viskóznej dávke môže byť niekoľkonásobkom prevádzkovej hodnoty. Na utesnenie sanitárne mechanické tesnenie alebo splachovateľné okrajové tesnenie udržuje mazivo mimo produktu.

• Pohon s premenlivou frekvenciou umožňuje, aby jedna nádrž slúžila niekoľkým receptom a vyhýbala sa produktom citlivým na strihanie.
• Snímače zaťaženia, sonda PT100 a senzor vodivosti alebo pH premenia nádobu na monitorovaný procesný krok.
• Riadenie receptúry na PLC s protokolovaním údajov zjednodušuje evidenciu šarží a overovanie čistenia.

Šesť chýb, ktoré sa objavia po spustení

1. Stanovte veľkosť podľa celkového objemu a potom sa čudujte, prečo sa polovičná dávka nikdy nezmieša.
2. Vynechaním usmerňovačov na produkte s nízkou viskozitou sa vytvorí povrchový vír a prášky sa vznášajú.
3. Namontovanie obežného kolesa príliš vysoko od dna, pričom zostane vrstva sedimentu, ktorá sa nikdy nezdvihne.
4. Poddimenzovanie oblasti plášťa, potom sa to pokúste opraviť väčším regulačným ventilom.
5. Ignorovanie pokrytia CIP pre hornú hlavu a trysky.
6. Nakupovanie na otáčkach namiesto krútiaceho momentu a prietoku, čo sa neskôr prejaví ako preťaženie motora v studenej, viskóznej dávke.

Kontrolný zoznam na schválenie pred výrobou

• Spotrebné údaje: krivka viskozity, tuhé látky, rozsah šarže, cieľový čas miešania.
• Geometria: pracovný objem, pomer výšky kvapaliny, veľkosť a počet usmerňovačov, typ obežného kolesa, priemer a vzdialenosť od spodku.
• Prenos tepla: typ plášťa, povrch, médium, teplotný prístup, izolácia.
• Materiály a povrchová úprava: trieda, drsnosť povrchu, úprava zvaru, sklon k odtoku.
• Pohon a tesnenia: krútiaci moment, prevádzkový faktor, typ tesnenia, rozsah VFD.
• Prístrojové vybavenie a čistenie: senzorové trysky, rozprašovacie zariadenia, filozofia ovládania.

Dobrý dizajn miešacej nádrže je väčšinou záležitosťou objednávky: opravte výkon, dimenzujte geometriu, vyberte obežné koleso pre kvapalinu, potom potvrďte plášť, povrchovú úpravu a pohon môže poskytnúť to, čo proces požadoval. Urobte tieto štyri kroky správne a 1000 l nádoba sa bude správať presne tak, ako sa predpokladalo pri 600 l, 60 °C a pri desiatom cykle čistenia.

YME Equipment Co., Ltd. vyrába sanitárne jednostenné, opláštené, vysokostrihové a vákuové miešacie nádoby pre mliekarenské, nápojové, pivovarnícke, biotechnologické a chemické nádoby. Ak máte údaje o povinnostiach a rozsah šarží, pošlite ich technickému tímu a nechajte miešadlo a plášť skontrolovať oproti číslam predtým, než budú výkresy zmrazené.