진공 믹서

압력은 물리적 단위인 파스칼로 측정됩니다. 1 Pa = 1 N/m² = 0.01 mbar.

때때로 우리는 더 오래된 측정 단위인 Torr = 1mm Hg 컬럼 = 1.333 mbar도 접하게 됩니다.

진공의 품질은 다음과 같은 범위로 나뉩니다.

1. 1bar~1mbar의 거친 진공
2. 1 mbar ~ 10^-3 mbar 미세 진공
3. 10^-3 mbar ~ 10^-7 mbar 고진공
4. 10^-7 mbar ~ 10^-10 mbar 초고진공

이 용어집에서는 진공/진공 믹서라는 용어를 단순화한 형태로 사용합니다. 그러나 위의 표에 따르면 이는 "거친 진공" 범위만을 의미하며, 개별적인 경우에는 "미세 진공의 일부"를 의미합니다.
 

참고:

벌크 재료를 레벨에 부으면 원뿔 모양의 더미가 형성됩니다. 정지 상태에서는 서로 다른 모양의 입자들이 서로의 위와 옆에 놓여 있습니다. 각 입자는 평형 상태에 있습니다. 단일 입자에 작용하는 힘은 중력, 접촉력, 이웃 입자의 접촉력입니다. 입자에 작용하는 모든 힘의 합은 0입니다. 입자의 둥근 모양으로 인해 대부분의 입자는 특정 지점에서만 서로 접촉합니다. 입자 사이에는 많은 공동이 있습니다. 심지어 하나의 입자에도 구멍이 있을 수 있습니다. 이를 분산 시스템의 다공성이라고 합니다. 물리 공식에서는 일반적으로 고대 그리스 문자 PHI를 다공성으로 사용합니다. 다공성은 차원이 없는 양입니다. 이는 벌크 재료에 얼마나 많은 가스/공기가 존재하는지를 측정하는 척도입니다.

온도와 기압에 따라 주변 공기에는 수증기 형태의 수분이 어느 정도 포함되어 있습니다. 물은 입자의 기공을 포함하여 고체 표면의 미세하게 작은 응축층에 침착됩니다. 이러한 점에서 대기 조건에서 벌크 고체는 3상 분산 시스템입니다. 고체, 액체 및 기체로 구성됩니다.

진공 혼합기, 교반기, 믹서, 반응기, 분리기 등과 같은 공정 엔지니어링 기계의 용기는 최대 허용 충전 수준까지만 제품을 채울 수 있습니다. 일반적으로 혼합 제품 층 위에는 주변 공기가 존재합니다. 대피 시 이 가스량도 제거해야 합니다.

혼합 챔버를 비워야 하는 이유는 여러 가지가 있습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.

• 대기 중 산소에 의한 산화 방지,
• 화재 및 폭발 위험 방지,
• 분말의 유동화 방지,
• 반응성 가스 형성으로 인한 과도한 가스 압력 제거,
• 건조 공정 가속화를 위한 시스템 압력 감소,
• 고체 입자 내에서 응집 및 확산을 가속화하기 위한 집중적인 고체 마찰 생성,
• 일시적인 벌크 밀도 증가,
• 벌크 물질에 포함된 기체 교환(질소 또는 이산화탄소로 불활성화)
• 액체의 가스 제거,
• 분말을 공압으로 흡입하거나 용기에 불어넣을 때 공기 제거,
• 예를 들어 대량의 분말을 액체에 혼합하는 경우(로터-스테이터 구성의 고전단 혼합 기술)에도 해당됩니다.
• 고순도 물질을 합성할 때,
• 멸균 조건이 필요한 경우
• 발효 공정을 제어할 때
• 엔탈피를 감소시켜 분산 시스템을 냉각해야 하는 경우,
• 동결 건조용,
• 점성이 높은 액체 물질을 분말 입자에 함침시켜야 하는 경우
• ......
  
   

위에서 언급한 방법은 진공 믹서에서 물질을 산업적으로 정제하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 의약품, 화장품, 화학 약품 및 식료품이 이에 해당합니다.

진공을 생성하려면 두 가지 기본 요구 사항이 필요합니다: 기밀/방진 용기와 진공 펌프입니다.

진공 믹서는 보편적으로 사용할 수 있습니다.

분산 시스템이 비워지면 가스는 진공 펌프 방향으로 가속됩니다. 가스 속도에 따라 흐르는 가스가 벌크 재료에서 의도치 않게 먼지 입자를 포함할 수 있습니다. 이는 대부분의 경우 바람직하지 않습니다. 이러한 이유로 먼지 필터는 진공 펌프의 업스트림에 설치됩니다. 공압 및 진공 시스템을 설계할 때는 무엇보다도 다음과 같은 성능 매개변수가 조화를 이루어야 합니다:

• 펌프의 펌프 속도
• 펌프의 효율성
• 펌프의 견고성
• 효과적인 펌프 속도
• 펌프 속도
• 파이프 길이
• 가스 속도
• 흐름 저항
• 필터 기능
• 필터 영역
• 필터 부하
• 필터 청소
• 필터 컨디셔닝
• 청소/습식 청소를 위한 설정 시간
• ...
  
   

많은 경우, 습식 또는 습한 분산액도 진공 혼합기에서 배기/진공 건조해야 합니다. 이 경우 배출되는 가스는 먼지뿐만 아니라 수증기 또는 용매 증기로 오염됩니다. 실제로 이러한 가스를 증기라고 합니다. 증기는 소위 증기 필터로만 청소할 수 있습니다. 필터 하우징은 액상의 이슬점 온도보다 훨씬 높게 가열해야 합니다. 그런 다음 정제된 가스는 열교환기에서 선택적으로 제습할 수 있습니다. 이러한 방식으로 용매를 회수할 수 있습니다. 재활용된 먼지는 진공 믹서로 되돌아갑니다.

 

식품 보조제 생산에서의 진공 믹서 적용 사례

단백질 분말 혼합물을 기반으로 한 식품 보조제 생산에 진공 믹서를 사용합니다:

단백질 파우더 혼합물의 영양 성분은 유청, 카세인 또는 대두와 같은 단백질 공급원으로 구성됩니다. 이들은 아미노산, 비타민, 미네랄 및 감미료와 같은 다른 분말 성분과 혼합됩니다. 여기서 진공 기술은 산화를 방지하기 위해 중요한 역할을 합니다. 캔이나 봉지에 채워진 분말은 산소와 수분이 거의 없어야 합니다.

진공 혼합기는 포장/충진 전에 혼합물에서 대기 중 산소를 제거한 다음 탄산가스와 질소를 혼합하여 대기압으로 만들면 도움이 될 수 있습니다. 이를 통해 흐름 특성을 안정화하고 영양 성분의 유통 기한을 연장할 수 있습니다.

 

제약 산업에서의 진공 혼합기 적용 사례

고체 활성 제약 성분을 위한 진공 혼합기

는 씹어 먹는 정제, 발포성 정제, 삼킬 수 있는 정제, 캡슐 또는 좌약과 같은 사용자 친화적인 제형으로 변환해야 합니다.

활성 성분은 먼저 필러를 사용하여 희석해야 합니다. 이것은 분말 믹서에서 이루어집니다. 일부 활성 성분은 매우 미세한 입자이기 때문에 먼지를 묶어야 합니다. 이는 유동층 장치 또는 진공 믹서에서 응집을 통해 이루어집니다. 응집 공정은 액체 결합제의 존재에 의해 선호됩니다. 그런 다음 액상을 건조시켜야 합니다. 진공을 적용하면 건조 공정이 크게 빨라집니다. 시스템 압력을 낮추면 물은 100°C 이하로 증발합니다. 낮은 건조 온도는 열에 민감한 활성 제약 성분에도 도움이 됩니다.

공기 중의 산소는 고체 의약품의 유통기한에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 진공 혼합기를 사용하여 이전 장에서 설명한 대로 불활성화 공정을 수행할 수 있습니다.

1. 일반적인 갈레닉 제제 공정은 활성 성분을 분말 충전제 또는 부형제에 특히 균일하게 분산시키기 위해 소위 삼원화라고 하는 것입니다. 이러한 유형의 응집은 진공 믹서에서 효과적으로 지원될 수 있습니다. 벌크 재료 혼합물의 내부 성숙이 증가하고 바람직하지 않은 유동화가 확실하게 방지됩니다.
2. 액체 활성 성분을 필러 펠릿 내부에 삽입해야 하는 경우 진공 혼합기가 적합합니다. 미세 진공을 사용하여 필러 덩어리의 기공에서 대부분의 공기를 제거한 후에만 액체 활성 성분이 진공 혼합기에 분사됩니다. 그런 다음 시스템 압력을 대기압으로 천천히 높입니다. 소위 함침은 불활성 또는 희귀 가스를 사용하여 유리하게 수행될 수 있습니다.
3. 때때로 약물은 액체 형태로 투여됩니다. 이 경우 분말 형태의 활성 성분을 액체에 분산 또는 용해시켜야 할 수도 있습니다. 분말을 액체에 도입하고 분산할 때 많은 문제가 발생할 수 있습니다. 그 중 일부는 바람직하지 않은 거품 발생, 액체와 고체상의 불균일한 분포, 긴 공정 시간, 분말 응집체의 캡슐화 등입니다. 처음에 언급했듯이 기체상은 미리 배기하지 않으면 항상 존재합니다. 진공 믹서는 여기서도 유용한 서비스를 제공합니다.
4. 특수한 경우, 분말로 미세하게 분산된 활성 성분을 분말 운반 재료의 표면에 고르게 도포해야 합니다. 이 작업은 습식 응집의 전환 없이 수행되어야 합니다. 이러한 복잡한 균질화 공정도 진공 믹서를 사용하면 쉽게 수행할 수 있습니다.
5. 발효 및 합성 공정은 거의 항상 습식 단계에서 완료됩니다. 그런 다음 중간 단계로 제품을 증발시키거나 기계적으로 제습합니다. 최종 건조 단계는 다시 가열식 진공 믹서에서 편리하게 수행할 수 있습니다.
6. 분말 활성 성분은 승화될 수 있습니다. 이는 활성 성분이 액체상을 우회하여 증발한다는 것을 의미합니다. 가스를 활성 성분으로 안전하게 배출하기 위해 진공 믹서에서 승화를 가속화할 수 있습니다.