Hvordan beregnes den nødvendige mixerstørrelse?
Dimensioneringen tager udgangspunkt i batchvolumen, bulk densitet, ønsket fyldningsgrad og beholdertype. Hvis batchen er angivet som masse, omregnes den først til volumen ved hjælp af produktets bulk densitet.
Det nødvendige beholdervolumen beregnes ud fra batchvolumen og den valgte fyldningsgrad. Herefter matches det beregnede volumen med en standardbeholder inden for det tilladte fyldningsområde.
Til sidst kontrolleres beholderstørrelsen og den estimerede samlede belastning mod mixerens volumen- og vægtkapacitet. Resultatet er en indledende dimensionering af en kompatibel mixer/beholder-kombination.
Hvad betyder bulk densitet for dimensioneringen?
Bulk densiteten er forholdet mellem et pulvers masse og det volumen, pulveret fylder, typisk angivet i kg/L eller g/cm³. Numerisk er de to enheder ækvivalente: 1 g/cm³ = 1 kg/L.
Ved dimensionering ud fra batchmasse anvendes bulk densiteten til at beregne batchvolumen:
Batchvolumen [L] = batchmasse [kg] / bulk densitet [kg/L]
En batch på 100 kg med en bulk densitet på 0,5 kg/L optager således cirka 200 L, mens samme masse ved 0,8 kg/L optager cirka 125 L.
Den anvendte bulk densitet bør være repræsentativ for produktets faktiske tilstand. Iltning, komprimering, partikelstørrelsesfordeling og håndtering kan ændre den målte bulk densitet og dermed påvirke dimensioneringsgrundlaget.
Hvilken fyldningsgrad bør en tumble mixer have?
Fyldningsgraden er forholdet mellem produktvolumen og beholderens nominelle volumen:
Fyldningsgrad [%] = produktvolumen / beholdervolumen × 100
Ved tumble blanding er tilstrækkelig fri volumen nødvendig for at skabe den ønskede materialebevægelse under rotation. En for høj fyldningsgrad kan begrænse pulverets bevægelse, mens en meget lav fyldningsgrad kan ændre blandemekanismen og procesforløbet.
I denne beregner anvendes 33–66 % som dimensioneringsområde for tumble blending. Det er et dimensioneringsinterval og bør ikke fortolkes som en universel optimal fyldningsgrad.
Den optimale værdi afhænger blandt andet af beholdergeometri, pulverets flowegenskaber, kohæsion, densitetsforskelle mellem komponenterne og kravene til blandingshomogenitet.
Hvordan vælges beholder størrelse?
Det teoretisk nødvendige beholdervolumen beregnes som:
Beholdervolumen [L] = batchvolumen [L] / ønsket fyldningsgrad
En batch på 100 L ved 50 % ønsket fyldningsgrad giver eksempelvis et teoretisk beholdervolumen på 200 L.
Da det beregnede volumen ikke nødvendigvis svarer til en tilgængelig standardstørrelse, sammenholder beregneren resultatet med relevante standardbeholdere. En standardstørrelse accepteres kun, hvis den resulterende faktiske fyldningsgrad fortsat ligger inden for det definerede arbejdsområde for den valgte mixertype.
Valget af beholder bør desuden vurderes i forhold til geometri, håndtering, rengøring, produktudløb og kompatibilitet med mixer og øvrigt procesudstyr.
Hvad er forskellen på en tumble mixer og en agitated mixer?
En tumble mixer blander produktet ved at rotere selve beholderen. Pulverindholdet bevæges gentagne gange som følge af beholderens rotation og geometri, og blandingen sker uden et traditionelt mekanisk røreorgan inde i produktet.
Det giver typisk en relativt skånsom proces med lav mekanisk påvirkning, men blandeeffektiviteten afhænger blandt andet af beholdergeometri, rotationsforhold, fyldningsgrad og pulverets egenskaber.
En mixer med røreorgan anvender et mekanisk røreorgan, eksempelvis en røreværk, der bevæger produktet inde i en stationær eller på anden måde konfigureret beholder. Det giver mulighed for en anden energiinput og materialebevægelse end ved tumble blending.
Valget mellem principperne bør derfor baseres på blandt andet pulverets flowegenskaber, kohæsion, partikelkarakteristika, komponentforhold, risiko for segregation, ønsket blandetid og krav til produktintegritet – ikke alene på batchstørrelsen.
Hvornår kræver beregningen review?
Beregneren udfører en indledende kapacitetsbaseret dimensionering. Den dokumenterer ikke i sig selv, at en given konfiguration er egnet til den konkrete proces.
Review/gennemgang bør foretages, når applikationen indeholder forhold, som ikke kan beskrives tilstrækkeligt gennem batchvolumen, bulk densitet, fyldningsgrad og standardkapaciteter.
Det gælder eksempelvis ved:
- drift tæt på mixerens masse- eller volumengrænser
- kohæsive, dårligt flydende eller stærkt aererede pulvere
- store forskelle i partikelstørrelse eller densitet med risiko for segregation
- krav til ATEX eller anden eksplosionsbeskyttelse
- containment eller håndtering af potente/farlige produkter
- særlige krav til materialer, overflader eller hygienisk design
- CIP/WIP eller andre specifikke rengøringskrav
- NIR/PAT, ventiler, monteringsarme eller andet ekstraudstyr
- specialbeholdere eller ikke-standardiserede batchstørrelser
- integration med upstream/downstream procesudstyr
- kritiske krav til blandingshomogenitet eller dokumenteret procesperformance
I disse tilfælde bør produktdata og proceskrav vurderes samlet, og hvor relevant kan test med det faktiske produkt være nødvendig, før den endelige mixer- og beholderkonfiguration fastlægges.
