Misturador de alto cisalhamento - High-shear mixer

Um misturador de alto cisalhamento dispersa, ou transporta, uma fase ou ingrediente (líquido, sólido, gás) em uma fase contínua principal (líquido), com a qual normalmente seria imiscível . Um rotor ou impulsor, junto com um componente estacionário conhecido como estator, ou uma matriz de rotores e estatores, é usado em um tanque contendo a solução a ser misturada ou em um tubo através do qual a solução passa, para criar cisalhamento . Um misturador de alto cisalhamento pode ser usado para criar emulsões , suspensões , liosóis (gás disperso em líquido) e produtos granulares. É usado nas indústrias de adesivos, química, cosmética, alimentícia, farmacêutica e de plásticos para emulsificação, homogeneização , redução do tamanho de partícula e dispersão.

Princípios de trabalho

O fluido sofre cisalhamento quando uma área de fluido viaja com uma velocidade diferente em relação a uma área adjacente. Um misturador de alto cisalhamento usa um impulsor giratório ou rotor de alta velocidade, ou uma série de tais impulsores ou rotores em linha, geralmente alimentados por um motor elétrico, para "trabalhar" o fluido, criando fluxo e cisalhamento. A velocidade da ponta, ou velocidade do fluido no diâmetro externo do rotor, será maior do que a velocidade no centro do rotor, e é essa diferença de velocidade que cria o cisalhamento.

Um componente estacionário pode ser usado em combinação com o rotor e é referido como o estator. O estator cria uma folga estreita entre o rotor e ele mesmo e forma uma zona de cisalhamento extremamente alto para o material quando ele sai do rotor. O rotor e o estator combinados são freqüentemente chamados de cabeça de mistura ou gerador. Um grande misturador rotor-estator de alto cisalhamento pode conter vários geradores.

Os principais fatores de projeto incluem o diâmetro do rotor e sua velocidade de rotação, a distância entre o rotor e o estator, o tempo no misturador e o número de geradores em série. As variáveis ​​incluem o número de fileiras de dentes, seu ângulo e a largura das aberturas entre os dentes.

Misturadores de alto cisalhamento em lote

Em um misturador de alto cisalhamento em lote, os componentes a serem misturados (sejam líquidos imiscíveis ou pó no líquido) são alimentados do topo em um tanque de mistura contendo o misturador em um eixo rotativo no fundo do tanque. Um misturador de alto cisalhamento em lote pode processar um determinado volume de material aproximadamente duas vezes mais rápido que um misturador de rotor-estator em linha com a mesma classificação de potência; esses mixers continuam a ser usados ​​onde o processamento mais rápido por volume é o principal requisito e o espaço não é limitado. Ao misturar soluções pegajosas, parte do produto pode ficar no tanque, necessitando de limpeza. No entanto, existem projetos de misturadores de alto cisalhamento em lote que limpam o tanque como parte da operação operacional. Alguns misturadores de alto cisalhamento são projetados para funcionar a seco, limitando a quantidade de limpeza necessária no tanque.

Misturadores de alto cisalhamento em linha

Em um misturador rotor-estator em linha de alto cisalhamento, a matriz rotor-estator está contida em um alojamento com uma entrada em uma extremidade e uma saída na outra, e o rotor acionado por uma vedação. Os componentes a serem misturados são puxados através da matriz geradora em um fluxo contínuo, com o conjunto atuando como um dispositivo de bombeamento centrífugo. Os misturadores de alto cisalhamento em linha oferecem um ambiente de mistura mais controlado, ocupam menos espaço e podem ser usados ​​como parte de um processo contínuo. A mistura de equilíbrio pode ser obtida passando o produto pelo misturador de alto cisalhamento em linha mais de uma vez.

Indução de pó em linha

Um misturador rotor-estator em linha equipado para indução de pó oferece flexibilidade, capacidade e portabilidade para servir a vários recipientes de mistura de praticamente qualquer tamanho. Sua operação direta e conveniência maximizam ainda mais a utilidade do equipamento, ao mesmo tempo que simplificam o manuseio de materiais.

Quando usado com uma bomba de vácuo e tremonha, um misturador de cisalhamento em linha pode ser uma maneira muito eficaz de incorporar pós em fluxos líquidos. Também conhecidos como indutores de pó de alto cisalhamento, esses sistemas têm a vantagem de manter o processo no nível do chão em vez de trabalhar com sacos pesados ​​nos mezaninos. Os sistemas de indução de pó de alto cisalhamento também oferecem fácil intercambialidade com vários tanques.

Granuladores de alto cisalhamento

Um granulador de alto cisalhamento é uma matriz de processo que consiste em um misturador de alto cisalhamento em linha ou em lote e um secador de leito fluido. Em um processo de granulação, apenas o componente sólido da mistura é necessário. O fluido é usado apenas como um auxiliar de processamento. O misturador de alto cisalhamento processa o material sólido até o tamanho de partícula desejado e a mistura é então bombeada para o leito de secagem onde o fluido é removido, deixando para trás o produto granular.

Misturadores em linha de ultra-alto cisalhamento

Em um misturador em linha de ultra-alto cisalhamento, a mistura de alto cisalhamento ocorre em uma ou várias passagens através de uma matriz rotor-estator. O misturador é projetado para sujeitar o produto a cisalhamento mais alto e um número maior de eventos de cisalhamento do que um misturador rotor-estator em linha padrão, produzindo uma distribuição de tamanho de partícula excepcionalmente estreita. Tamanhos de partícula submicrométricos são possíveis usando a tecnologia de ultra-alto cisalhamento. Para isso, a máquina está equipada com estatores com furos ou ranhuras usinadas com precisão, através dos quais o produto é forçado pelos rotores. A matriz rotor-estator também pode incluir um mecanismo pelo qual o momento do fluxo é alterado (por exemplo, forçando-o lateralmente através do estator), permitindo mais processamento em uma única passagem.

Mistura de equilíbrio

Os misturadores de alto cisalhamento são usados ​​na indústria para produzir misturas padrão de ingredientes que não se misturam naturalmente. Quando o fluido total é composto de dois ou mais líquidos, o resultado final é uma emulsão ; quando composto de um sólido e um líquido, é denominado uma suspensão e quando um gás é disperso em um líquido, o resultado é um liosol. Cada classe pode ou não ser homogeneizada , dependendo da quantidade de energia de entrada.

Para obter uma mistura padrão, a técnica de mistura de equilíbrio é usada. Uma característica alvo é identificada, de forma que, uma vez que o produto misturado tenha adquirido essa característica, ela não sofrerá alterações significativas depois disso, não importa por quanto tempo o produto seja processado. Para dispersões, este é o tamanho de partícula de equilíbrio. Para emulsões, é o tamanho de gota de equilíbrio. A quantidade de mistura necessária para atingir o equilíbrio da mistura é medida no giro do tanque - o número de vezes que o volume do material deve passar pela zona de alto cisalhamento.

Usos da tecnologia de mistura de alto cisalhamento

Os misturadores de alto cisalhamento são usados ​​em todas as indústrias de processos químicos, onde for necessário produzir misturas padronizadas de ingredientes que não se misturam naturalmente. Esses incluem:

Veja também

Referências