Panduan Pembeli High Shear Mixer: Pemilihan Rotor-Stator, Tugas dan Ukuran

Batch yang seharusnya merupakan emulsi stabil masih menunjukkan tetesan yang terlihat pada slide celup setelah empat puluh menit pengadukan, dan setiap upaya untuk memperbaikinya dengan menaikkan kecepatan pengaduk hanya akan menghangatkan produk. Agitator melakukan tugasnya – menggerakkan seluruh tangki – namun tidak melakukan satu hal yang sebenarnya dibutuhkan oleh resep: memasukkan sejumlah besar energi ke dalam volume cairan yang sangat kecil.

Itulah gunanya mixer geser tinggi. Versi singkatnya, sebelum detailnya: jika tujuan Anda adalah target tetesan atau ukuran partikel, Anda memerlukan geser rotor-stator; jika tujuan Anda adalah pencampuran, suspensi, atau perpindahan panas, impeler konvensional akan melakukannya dengan biaya lebih sedikit dan panas lebih sedikit. Kebanyakan instalasi geser tinggi yang mengecewakan bukanlah mesin yang dibuat dengan buruk. Mereka adalah mesin yang tepat yang diterapkan pada tugas yang salah.

Apa Sebenarnya Fungsi Tinggi Shear Mixer

Geser adalah gradien kecepatan — perbedaan kecepatan antara dua lapisan fluida dibagi dengan jarak di antara keduanya. Di dalam kepala kerja rotor-stator, ujung rotor menyapu melewati dinding stator stasioner melintasi celah yang diukur dalam milimeter. Kecepatan tip sebesar 20 m/s melintasi celah 1 mm setara dengan laju geser lokal sekitar 20.000 detik timbal balik. Di sebagian besar tangki yang sama, zona pelepasan impeler jarang melebihi beberapa ratus. Dua atau tiga kali lipat tersebut adalah keseluruhan kisah pencampuran geser tinggi.

Kepadatan energi, bukan kecepatan poros

Tenaga motor sendiri tidak banyak memberi tahu Anda. Laju geser berskala secara kasar dengan kecepatan ujung, sedangkan daya dalam aliran turbulen berskala mendekati pangkat tiga kecepatan ujung. Kecepatan penggandaan akan menggandakan geseran yang dihasilkan produk, namun memerlukan daya sekitar delapan kali lipat, dan hampir semua energi ekstra tersebut menjadi panas di dalam produk. Kepala rotor-stator yang sederhana dapat mengalahkan agitator yang jauh lebih besar dalam membuat emulsi, dan kalah telak dalam pencampuran. Penentuan ukuran harus dimulai dari unit operasi, bukan dari nilai kilowatt.

Batch dan inline adalah dua mesin yang berbeda

• Mixer batch high shear membawa workhead ke dalam bejana, biasanya pada poros entri atas. Seluruh batch bersirkulasi melalui zona geser berkali-kali, sehingga resepnya memiliki titik akhir yang jelas dan satu wadah melakukan segalanya.
• Mixer geser tinggi inline memompa produk melalui ruang yang berisi rotor dan stator. Ini dapat berjalan sebagai lintasan tunggal atau sebagai putaran resirkulasi, dan memberikan kontrol suhu yang jauh lebih baik karena zona geser hanya menampung sejumlah kecil produk pada suatu waktu.

Apa pun yang terjadi, zona geser tinggi berukuran kecil, dan bagian lain dari kapal masih memiliki pekerjaan yang harus dilakukan: memasukkan produk ke kepala secara konsisten, menghindari zona mati di sudut, dan menjaga benda padat tetap berada di dasar. Itulah jawaban pertanyaan pemodelan aliran sebelum baja dipotong, itulah sebabnya pekerjaan CFD dijelaskan di situs ini halaman layanan dinamika fluida biasanya merupakan langkah pertama dalam proyek penyebaran yang sulit.

Agitasi Geser Tinggi versus Agitasi Konvensional: Tabel Keputusan

Sebagian besar argumen spesifikasi berasal dari perlakuan semua pencampuran sebagai satu operasi. Ini sebenarnya adalah tiga operasi yang terjadi untuk berbagi tangki.

Semua hal ini tidak membuat agitator konvensional menjadi ketinggalan jaman. Unit entri atas yang berukuran tepat adalah mesin yang tepat untuk pencampuran, suspensi, dan perpindahan panas, dan memasangkannya dengan kepala geser tinggi terpisah untuk langkah dispersi seringkali lebih murah dan lebih fleksibel daripada memaksa satu mesin untuk melakukan kedua tugas tersebut. Unit seperti mixer top-entry TOPA001DR dirancang berdasarkan pekerjaan aliran curah, dengan pengaturan seal dan bantalan yang disesuaikan untuk servis berkelanjutan, bukan untuk geser puncak.

TOPA001DR Top-Entry Mixer untuk Pencampuran dan Suspensi Massal Mixer seri DR kelas atas untuk pencampuran, suspensi, dan perpindahan panas, dengan penggerak vertikal, struktur ringkas sederhana, dan opsi impeler/segel untuk tugas aliran massal yang berkelanjutan. Lihat Produk →

Mencocokkan Workhead dengan Viskositas dan Padatan

Viskositas menentukan kelompok mixer mana yang tersedia, karena viskositas mengontrol apakah produk segar dapat mengalir ke zona geser. Pada kepala rotor-stator, celahnya tetap dan sempit; jika produk tidak mengalir ke dalamnya, kepala hanya berputar di rongga yang dibuatnya sendiri.

• Di bawah sekitar 5.000 cP, baling-baling, turbin berbilah bernada, dan rotor-stator inline semuanya bekerja, dan inline biasanya paling hemat energi karena pompa mengalirkan zona geser daripada mengandalkan aliran curah.
• Antara 5.000 dan 50.000 cP, cakram pendispersi dan kepala multi-tahap ikut berperan. Pastikan produk dapat dipompa jika Anda merencanakan putaran inline, dan perhatikan arus motor selama start-up pada batch yang telah ditentukan.
• Di atas 50.000 cP, geometri bingkai, jangkar dengan pengikis, pita, dan planet mengambil alih. Pergeseran mekanis tidak lagi menjadi faktor pembatas — perpindahan panas melalui film hampir stagnan, dan itulah yang ditangani oleh scraper dan pita.

Benda padat menambahkan batasan kedua. Serbuk kohesif harus dibasahi sebelum dapat didispersikan, dan piringan pendispersi sengaja menarik pusaran di permukaan sehingga serbuk tertarik ke dalam cairan dan bukannya mengambang. Kepala rotor-stator memecah aglomerat dengan sangat efektif setelah dibasahi, namun tidak dapat membasahi kumpulan pigmen yang mengambang. Untuk langkah pertama tersebut, penyebar berkecepatan tinggi seperti seri FS1 adalah jawaban yang umum, dengan kepala rotor-stator dimasukkan setelahnya untuk dispersi yang halus.

TOPA005 FS1 Series High Speed Disperser untuk Pembasahan Serbuk Penyebar entri atas seri FS1 untuk membasahi bubuk kohesif sebelum dispersi halus, dengan impeler berkecepatan tinggi, penggerak ringkas, dan beberapa opsi segel untuk tugas pencampuran. Lihat Produk →

Inline atau Batch: Pilih berdasarkan Panas, Bukan Kenyamanan

Kepala geser yang tinggi memusatkan energinya menjadi volume kecil, dan energi tersebut berakhir sebagai panas. Dalam pengaturan batch, seluruh batch melewati zona panas berulang kali, sehingga resep yang sensitif terhadap suhu dapat rusak jauh sebelum target dispersi tercapai.

Loop inline mengubah aritmatika itu. Karena hanya sejumlah kecil volume yang berada di zona geser setiap saat, panas dapat dihilangkan di antara lintasan melalui bejana berjaket atau penukar pelat, dan putaran dapat berjalan selama sesuai kebutuhan resep tanpa memasak produk. Unit inline juga lebih mudah dibersihkan di tempatnya dan lebih sederhana untuk diinstrumentasikan untuk produksi berkelanjutan.

Imbalannya adalah fleksibilitas. Kepala batch dapat diangkat, dibersihkan, dan digunakan kembali untuk resep berbeda dalam hitungan menit; selip inline berkomitmen pada laju aliran dan rangkaian produk. Unit rotor-stator inline seperti homogenizer seri ZJH dibuat berdasarkan ide resirkulasi — ruang geser kecil, pompa, dan loop, sehingga kontrol suhu tetap berada di tangki, bukan di mixer.

Homogenizer ZJH Seri TOPH61 untuk Krim, Salep dan Pasta Gigi Homogenizer resirkulasi ZJH yang dipatenkan untuk krim, salep, dan pasta gigi dengan viskositas tinggi, menggunakan sirkulasi internal/eksternal, emulsifikasi vakum, dan pemrosesan otomatis dalam sistem sanitasi kompak. Lihat Produk →

Apa yang Harus Ditentukan Sebelum Anda Membeli

1. Targetkan ukuran tetesan atau partikel, ditambah metode pengukuran yang akan Anda terima. "Halus" dan "tercampur dengan baik" bukanlah spesifikasi, dan hasil difraksi laser bukanlah bukti yang sama seperti gambar mikroskop.
2. Viskositas pada suhu proses, bukan pada suhu kamar. Produk yang menunjukkan angka 200 cP saat dingin dapat berperilaku sangat berbeda pada suhu 70 °C, dan celah kepala kerja harus sesuai dengan keduanya.
3. Kisaran ukuran batch dan turndown. Jika satu mesin harus menangani 20% batch nominal, zona geser mungkin tidak akan terendam dan ukuran motor mungkin terlalu besar.
4. Kisaran kecepatan tip, perilaku berkendara dan start-up. Kontrol frekuensi variabel normal pada kepala geser tinggi, dan batas torsi melindungi poros ketika batch yang diselesaikan dimulai.
5. Bahan basah dan strategi segel. Padatan abrasif, bahan kimia CIP yang agresif, dan tugas vakum semuanya mendorong keputusan segel poros, dan segel mekanis pada tangki keseimbangan tekanan atau tangki siphon adalah persyaratan servis yang sangat berbeda dari segel bibir sederhana.
6. Uji coba percontohan pada produk Anda sendiri. Geometri head, celah, dan pola slot stator berinteraksi dengan reologi dengan cara yang sulit diprediksi hanya dari lembar data.

Jika Anda ingin mempelajari lebih dalam tentang geometri workhead dan bagaimana desain stator mengubah ukuran tetesan, ikhtisar situs ini sendiri desain pengemulsi geser tinggi mencakup rincian praktis.

Pertanyaan Yang Sering Diajukan Tentang Mixer Geser Tinggi

Aturan yang bertahan dari kontak dengan proyek nyata adalah sederhana: putuskan unit operasi mana yang Anda beli — aliran, dispersi, atau emulsifikasi — dan belilah mesin yang ahli dalam satu hal tersebut. Masalah pencampuran jarang terselesaikan ketika satu workhead diminta untuk unggul di ketiganya.