Misturador Multidimensional: Como TENCAN'A máquina de mistura de pó 3D realmente funciona

A mistura de pós parece ser a tarefa mais fácil de toda a fábrica. Você coloca dois ou três ingredientes em um tambor, deixa girar um pouco e sai uma mistura - certo? Qualquer pessoa que já tenha ficado ao lado de um mixer durante um turno completo sabe que não é assim que acontece. Os pós finos se segregam, os pós pegajosos se aglomeram e um tambor que gira em um único eixo fixo deixará felizmente um bolso não misturado bem no meio do seu lote, não importa quanto tempo você o execute.

Esse bolso é exatamente o problema para o qual os misturadores multidimensionais foram inventados. Em vez de girar como uma máquina de lavar em um eixo, o tambor oscila e gira em várias direções ao mesmo tempo. O pó dentro nunca se estabelece em uma rotina. Ela tomba, rola, desliza e dobra-se a partir de ângulos em constante mudança, de modo que cada partícula continua encontrando novos vizinhos.

A recompensa é uma mistura mais suave, um ciclo mais curto e uma mistura que permanece uniforme desde a primeira até a última colher do tambor. Neste artigo veremos o que realmente é um misturador multidimensional, o que acontece dentro do tambor durante um ciclo, onde ele ganha seu sustento em uma linha de produção real e o que verificar antes de encomendar um. Se você preferir ver o hardware primeiro, dê uma olhada em TENCAN'misturador multidimensional e depois volte.

O que realmente é um mixer multidimensional

Um misturador multidimensional é um liquidificador cujo tambor se move em mais de um plano ao mesmo tempo. Essa frase é basicamente toda a ideia. Enquanto um clássico cone duplo ou liquidificador em forma de V gira em torno de um único eixo horizontal, uma máquina multidimensional adiciona um segundo e muitas vezes um terceiro movimento - o tambor balança de um lado para o outro enquanto também gira, de modo que o caminho que o pó percorre através do recipiente é genuinamente tridimensional em vez de um loop repetido.

O movimento, descrito com uma jarra de cozinha

Imagine uma jarra selada cheia até a metade de arroz. Incline para a esquerda, incline para a direita, role para frente, role para trás. Os grãos nunca circulam simplesmente; eles caem em cascata uns sobre os outros em uma onda que muda continuamente de direção. Agora transforme esse frasco em um tambor de aço inoxidável montado em uma estrutura giratória e acione-o com um motor e um conjunto de braços. Esse é um misturador multidimensional.

Como o recipiente em si é a única parte móvel que toca o produto, não há lâminas, nenhum eixo atravessando o pó e nenhum rotor de alta velocidade girando o lote. A mistura acontece por meio da gravidade e da geometria: o pó cai, dobra-se e entra novamente no leito em algum lugar novo a cada poucos segundos.

Por que “multidimensional” não é apenas uma palavra de marketing

Os engenheiros geralmente descrevem a mistura do pó por meio de três mecanismos. A convecção é o movimento volumoso do pó de um lugar para outro. A difusão consiste em partículas individuais vagando pelo leito. Cisalhamento são camadas deslizando umas sobre as outras. Os copos de eixo único dependem fortemente apenas da convecção. O movimento multidimensional acrescenta muito mais dos outros dois, porque a superfície livre do pó está constantemente sendo reorientada. É por isso que uma pequena percentagem de um ingrediente activo, um corante ou um lubrificante pode ser espalhada uniformemente sem as forças agressivas que quebram os grânulos frágeis.

O que acontece dentro do tambor durante um ciclo

Carregando

Você enche o tambor até o volume de trabalho, e não até a borda. O pó precisa de espaço livre acima do leito para poder cair em cascata pela encosta; se você encher demais, o movimento para, o tambor carrega o pó como um bloco sólido e a mistura quase para. Em vez disso, o preenchimento insuficiente e a produtividade caem, embora a uniformidade geralmente melhore, e é por isso que o volume de trabalho é um dos primeiros números a serem discutidos com qualquer fornecedor.

O ciclo de balanço e giro

Depois que o tambor é selado e o cronômetro é iniciado, a estrutura balança a embarcação para frente e para trás enquanto a gira simultaneamente. Nos primeiros dois minutos, muitas vezes você pode observar a cama se achatar e depois começar a dobrar. A pólvora perto do topo da encosta cai em avalanche; o pó na parte inferior é levantado e rolado por cima. Como o eixo de rotação continua mudando, nenhuma região do tambor permanece permanentemente no fundo ou permanentemente contra a parede.

Essa reorientação constante é o que remove as zonas mortas que você encontra nos misturadores de eixo fixo. Em um copo de eixo único, o material mais próximo do eixo de rotação quase não se move – ele apenas viaja durante o percurso. Em um misturador multidimensional, a geometria continua mudando, de modo que mesmo aquela região central silenciosa passa repetidamente pela cascata ativa.

Descarga e limpeza

Sem lâminas internas para reter o material, a descarga é rápida e o tambor esvazia de forma limpa. Uma máquina bem projetada permite posicionar o tambor de forma que a saída fique no ponto mais baixo, o pó flua sob a gravidade e um pequeno movimento do acionamento ajuda a soltar o que sobrou. Menos pó retido significa menos contaminação cruzada entre lotes e menos horas de limpeza no final do turno — um benefício que seus operadores perceberão muito antes de seus clientes.

Onde um misturador multidimensional ganha seu sustento

Essas máquinas funcionam melhor com sólidos secos: pós, grânulos e misturas de fluxo livre, onde um ingrediente está presente em uma quantidade muito pequena. Os trabalhos típicos incluem argamassa seca e misturas de cimento especiais, corpos cerâmicos e refratários, pigmentos e toners, pré-misturas de alimentos, excipientes farmacêuticos secos, pós de cátodo e ânodo de bateria, pós metálicos e pós cosméticos.

Eles também brilham onde quer que o calor, o atrito ou a quebra de partículas sejam uma preocupação. Como não há impulsor atravessando o leito, os grânulos friáveis ​​mantêm a sua forma e o aumento da temperatura permanece modesto. Isso é importante para materiais com baixos pontos de fusão ou para partículas que transportam um revestimento que se desgastaria sob forte cisalhamento.

O que não são: não são a ferramenta certa para massas úmidas, pastas ou lamas, e não são a máquina que você deseja quando precisa de cisalhamento intenso para quebrar aglomerados duros. Se o seu pó chegar em pedaços, adicione uma etapa de desgrudamento ou peneiramento antes de misturar, em vez de pedir ao misturador para fazer um trabalho para o qual nunca foi projetado.

O que verificar antes de escolher um modelo

Cada pó se comporta de maneira um pouco diferente, por isso vale a pena pensar no material antes de pensar na máquina. Aqui estão os pontos que vale a pena discutir com qualquer fornecedor.

• Volume de trabalho versus volume total. Pergunte para qual faixa de carga o tambor foi projetado e não apenas sua capacidade total. O valor útil é o tamanho do lote que ainda é misturado adequadamente.
• Materiais de contato e acabamento. O aço inoxidável é a norma, e o acabamento interno é importante se você troca de produto com frequência ou trabalha com pigmentos que mancham.
• Condução e controles. A velocidade variável e um temporizador claro permitem ajustar o ciclo para grânulos delicados ou pós coesos teimosos, em vez de aceitar uma configuração fixa.
• Vedação e controle de poeira. Uma boa vedação mantém o pó fino dentro do tambor, o que protege tanto os operadores quanto o rendimento do produto.
• Projeto de carga e descarga. Pense em como o tambor será enchido em sua planta – manualmente, por transportador a vácuo ou por alimentador helicoidal – e se a saída está alinhada com seu equipamento posterior.
• Acesso para limpeza. Uma abertura grande e simples supera uma abertura inteligente. Se o tempo de mudança for importante, é aqui que você economiza dinheiro de verdade.

Os valores exatos do volume do tambor, potência do motor e faixa de carga dependem do modelo, portanto, sempre trabalhe a partir da tabela de especificações no página de produto do misturador multidimensional e não de uma regra prática.

Como você sabe que a mistura é realmente uniforme?

A uniformidade é geralmente descrita com um número chamado desvio padrão relativo, ou RSD. Em termos simples, você coleta várias amostras pequenas de diferentes locais do lote, mede a concentração do ingrediente de seu interesse em cada uma e vê o quanto elas diferem da média. Um RSD baixo significa que as amostras são parecidas, e é isso que você deseja. Um RSD alto significa que seus clientes verão variações de sacola para sacola.

A técnica de amostragem é tão importante quanto o mixer. Um ladrão de amostras empurrado para um leito assentado pode separar o pó, e coletar amostras do topo do tambor lisonjeia quase qualquer máquina. Amostra em diversas profundidades e posições, e sempre amostra da mesma maneira para que seus números permaneçam comparáveis.

Também vale a pena saber que nem sempre mais tempo é melhor. Quando uma mistura atinge seu melhor estado, uma agitação extra pode começar a desfazê-la, porque partículas de tamanhos ou densidades diferentes se separam lentamente novamente – a indústria chama isso de segregação ou desmixagem. Um misturador multidimensional com velocidade e tempo ajustáveis ​​permite que você pare no ponto ideal em vez de correr até que o lote volte a ficar fora das especificações.

Perguntas que os compradores mais nos fazem

Quanto tempo leva um lote?

Depende do tamanho do tambor, do volume de trabalho e da diferença entre os ingredientes em tamanho e densidade das partículas. A mistura suave de pós semelhantes pode ser rápida, enquanto uma mistura com uma pequena porcentagem de um aditivo fino precisa de mais tempo. A resposta prática é realizar um teste, coletar amostras em intervalos e garantir o menor tempo que atenda à sua meta de uniformidade.

Ele pode espalhar um aditivo de 1% uniformemente?

Sim, esse é um dos seus pontos fortes, porque toda a cama continua passando pela cascata ativa em vez de ficar parada. Para adições muito pequenas, uma pequena pré-mistura do aditivo com parte do pó principal ajuda ainda mais.

Isso quebrará meus grânulos?

O movimento é suave por natureza – esta é uma ação cambaleante, não uma ação de impacto. Dito isto, o nível de enchimento, a velocidade e o tempo influenciam o atrito, por isso mantenha o tambor abaixo do seu volume máximo de trabalho e evite funcionar muito mais tempo do que realmente precisa.

Posso misturar pós com densidades aparentes muito diferentes?

Você pode, e um misturador multidimensional lida com isso melhor do que um copo de eixo único, mas as diferenças de densidade são a causa clássica da segregação. Mantenha as faixas de tamanho de partícula razoavelmente próximas e confirme o resultado por amostragem em vez de presumir.

Precisa de uma sala ou fundação especial?

Não, mas você deve planejar espaço livre suficiente para carregar e descarregar o tambor e para o envelope oscilante do tambor durante a operação. Siga as orientações de instalação do fabricante para fixação e folga no piso.

O mixer neste guia

O modelo que descrevemos vem da Changsha Tianchuang Powder Technology Co., Ltd., geralmente abreviado para TENCAN. A empresa constrói equipamentos de processamento de pó para laboratórios e linhas de produção, e o TENCAN misturador multidimensional é o liquidificador estilo tambor neste artigo, com o movimento oscilante de vários eixos que abordamos acima.

Se você quiser comparar as máquinas lado a lado, a tabela de especificações na página do produto é o lugar para fazer isso – tamanhos de tambores, detalhes de acionamento e opções disponíveis estão todos listados lá, e é um caminho mais rápido do que adivinhar por fotos. Combinar o modelo com o tamanho do lote e o comportamento do pó é o fator mais importante para você ficar satisfeito com a instalação.

Pequenos hábitos que aproveitam melhor o seu mixer

• Anote sua receita. Nível de preenchimento, velocidade e tempo, registrados lote após lote, transformam um resultado de sorte em um processo repetível.
• Verifique a vedação regularmente. Uma vedação desgastada aparece primeiro como poeira ao redor do eixo e depois como uma lenta perda de rendimento.
• Não encha demais para perseguir o rendimento. Um tambor sobrecarregado parece ocupado e mistura mal, o que é a pior combinação.
• Experimente sempre da mesma maneira. A consistência na amostragem diz mais sobre o seu processo do que qualquer resultado perfeito.
• Limpe entre famílias de produtos. Alguns minutos com uma escova e um pano macio salvam um lote rejeitado posteriormente.

Um misturador multidimensional não depende de força bruta. Depende do movimento em muitas direções ao mesmo tempo, por isso a gravidade faz o trabalho e as partículas continuam a encontrar novos vizinhos. É por isso que ele lida com grânulos delicados, aditivos em baixas doses e misturas de pó estranhas que deixam as máquinas de eixo único em dificuldades – e é por isso que, depois de assistir a uma execução, o nome deixa de soar como um slogan e começa a soar como uma descrição.