Keverés – HMBV

Múlt hónap folyamán egyik legfontosabb partnerünk a Hosokawa Micron BV (BV a Kft holland rövidítése) webinar előadást tartott a keverésről. Azoknak, akik nem vettek részt rajta, a lényeget összefoglaljuk pár mondatban.

A múlt század első felében Nauta holland gépgyáros szabadalmaztatta a kúpos testben, a kúp palástja mentén körbeforgatott, a keverendő anyagot alulról felfelé szállító csigás keverőt. A „világbanki hitel” idején, 30-35 évvel ezelőtt tucatszámra importáltak hazánkba Nauta keverőket. Sajnálkozva tapasztaljuk, hogy számos magyar, relatíve új szakkönyv ugyanazt a primitív, ékszíjhajtásos, bumfordi Nauta mixert adja elő, amit vagy 80 éve, a kor akkori színvonalán szabadalmaztattak. Vannak koppintók, akik még ma is ezt az elavult technikát használják. Ne foglalkozzunk velük, inkább nézzük, hogy az utódok mit fejlesztettek azóta, megtartva a függőleges, kúpos alakot.

A gyártmánysor a hagyományos keverőből kiindulva az egyre nagyobb nyíróerővel jellemezhető típusokig terjed. De mire is kell nyíróerő? Ehhez a porok osztályozására kell röviden kitérjünk.

Alapvetően két csoportba oszthatók a porok:

• szabadonfolyó (free flowing) anyagok, melyek szemcséi közti vonzóerők elhanyagolhatók, nem akadályozzák egymást a mozgásban. Ezért aztán nem tapadnak, nem ragadnak, nem boltozódnak, szépen kifolynak a silóból, konténerből, szárítóból. De jó, gondolhatnánk, pedig jóból is megárt a sok. Van olyan könnyen folyó por is, ami akár egy vízszintes, álló adagolócsigán is képes átfolyni, megszökni, mintha folyadék lenne. Van kellemetlen következménye is a szabadon folyásnak. Az anyag könnyen szegregálódhat, szétfajtázódhat, például szállítás közben. A nagy szemcsék a halom aljára ülepednek a rázkódás által, és az ürítéskor nagyobb hányadot tesznek ki. Ha egy adagot azonos minőségben szeretnénk porciózni, állandó keverést kell biztosítani a homogenitás biztosítására, angol szóval live hopperként használva a keverőedényt;
• tapadó (cohesive) porok – no ezek ragadnak, boltozódnak, csomósodnak. Ezeknek a tartályfalát püfölik egyesek, jobb helyeken vibrátort, levegő- vagy nitrogéninjektálást alkalmaznak a szemcséket összetartó erők megbontására. Általánosságban minél kisebbek a szemcsék, minél szélesebb a szemcseméret eloszlás, minél magasabb a nedvességtartalom, minél jobban eltér a szemcse alakja az ideális gömbformától, annál erősebbek a szemcsék közti összetartó erők (kohézió). Az ilyen porok keverésére fejlesztette ki partnerünk a Nauta mixernél nagyobb nyíróerővel jellemezhető keverőket.

A nyíróerő növekedésének sorrendjében az alábbi egységek gyártása van folyamatban:

• a jól ismert Nautamixerben egy adag tökéletes összekeveréséhez 5-10 perc elegendő. A ki-és betöltés idejét is beleszámítva, egy óra alatt 3-4 adag homogenizálható. Itt említjük meg, miért ragaszkodik partnerünk a kúpos alakhoz. Ennek legalsó pontján 200-300 mm átmérőjű szelep teljes keresztmetszetében nyílik, így az edény ürítése nagyon gyors és maradéktalan.

• 

  Vitomix, kettős csigás keverő

  

  CPM – Kúpos, lapátos keverő

• a Vitomix márkanevű berendezésben a két csiga sokkal intenzívebben gyúrja az anyag-tömeget. Első látásra előnytelen változtatást gyanítunk, hisz mind a beruházási mind a működtetési költség azonos térfogat (sarzs) esetén majd másfélszeres, azonban egy adag homogenizálási ideje 1-2 percre csökken. Ezáltal az időegységre vonatkoztatott kapacitás több mint duplája, következésképp folyamatos termelés esetén ez a gazdaságos megoldás;
• CPM (conical paddle mixer) márkanevű berendezésben elhagyták a csigát, helyette központi tengelyen forgatott lapátok bolygatják az anyagot mind radiális mind axiális irányban. Erről a berendezésről egy nemrég befejezett szállítás révén bővebben is szólunk;

• a Cyclomix nevű készülékben szintén központi tengelyen lapátokat forgatunk a kúpos test fala mentén, igen nagy fordulatszámmal. Az anyagot a centrifugális erő alulról a domború fedél felé röpíti, ahonnét a tengely vonalában hullik vissza. A lapátsor fölött késszerű kar ütközéssel rombolja szét az anyagcsomókat. Érdekes alkalmazási példa porfestékek előállítása. A színezőanyagot rápofozzák a műanyag szemcsék felületére. Hasonló mechanizmussal inhaláló szert állítanak elő. Delikát feladat egy időben gondoskodni arról, hogy szállítás közben a mikronizált hatóanyag a laktóz szemcsén maradjon, de amikor a szegény beteg belélegzi, váljon le róla, hiszen a durva hordozó szemcse nem mehet a tüdejébe.

A Kischemicals mérnökei éveken át kerestek olyan intenzív keverőt, ami arra is jó, hogy az oldószer lehajtását is végre lehessen hajtani ugyanazon edényben. Az intenzitásra az oldószerváltás során bekövetkező átkristályosodás gyorsítása miatt volt szükség. A feladatról a legutóbbi Powtech kiállításon, 2014 októberében értesültünk. A delegáció – feltételezhetően legalább fél tucat konkurensünkkel való tárgyalás után, – utolsóként tért be hozzánk. A Hosokawa csak csigás berendezéseit (Nauta és Vitomix) állította ki, melyek nem arattak valami nagy tetszést. Sajnos ezeknek nagy hátránya, hogy a csigát körbehordó bolygókar jelentős térfogatot foglal el a kúp fejében, és ezért nagy a magasságigény. A keverő-szárítót azonban már meglevő épületben tervezték felállítani, és nem volt elég belmagasság. Elhangzott viszont az intenzív keverési igény, és adódott, hogy lapátos keverőről beszéljünk a továbbiakban. Az idő szorított, mert a szállítási határidő: 2015 első felének vége már kőbe volt vésve. A Powtech után pár hét alatt sikerült minden műszaki részletet tisztázni, majd a kereskedelmi megállapodás végére is pont került. A Kischemicals nagy rizikót vállalt, amikor az addig csak laboratóriumi méretben ismert anyaghoz ipari berendezést választott. A műszaki gárda rátermettségét dicséri, hogy csak a kulcsberendezést vették külföldről, a körítés hazai alkotás.

Nagy megkönnyebbülés, amikor az első adag kijön a gépünkből. Néhány izgatott telefonváltás után végül ez is megtörtént Sajóbábonyban. Még nem teljesen tökéletes a rendszer, de hála a kreatív szakembereknek, biztosak lehetünk benne, hogy megérdemelten ünnepelhetjük a Boldog Új Esztendőt.