Вакуумный смеситель

Давление измеряется в физической единице Паскаль. 1 Па = 1 Н/м² = 0,01 мбар.

Иногда используется старая единица измерения Торр = 1 мм рт. столба = 1,333 мбар.

Степени разрежения (вакуума) бывают следующих видов:

1. 1 бар - 1 мбар                       Грубый/Низкий вакуум
2. 1 мбар -  ^10-3 мбар                 Средний вакуум
3. ^10-3 мбар -  ^10-7 мбар  Высокий/Глубокий вакуум
4. ^10-7 мбар -  ^10-10 мбар Сверхвысокий вакуум

В данном глоссарии мы используем термин вакуум/вакуумный смеситель в упрощенном виде. Однако, согласно приведенной выше таблице, это относится только к диапазону "грубого вакуума" и, в отдельных случаях, к "части диапазона тонкого вакуума".

Предварительное уведомление:

Когда мы высыпаем сыпучие материалы на плоскость, в результате получается конусообразная куча. В состоянии покоя частицы различной формы в некотором смысле располагаются друг над другом и рядом друг с другом. Каждая частица находится в равновесии. Силы, действующие на частицы, следующие: гравитационная, контактная и силы соприкосновения соседних частиц. Сумма всех сил, действующих на частицы, равна нулю. Из-за своей круглой формы большинство частиц соприкасаются только точечно. Между частицами имеется множество полостей. Частицы также могут обладать полостями. Это называется пористостью дисперсной системы. В физических формулах для обозначения пористости обычно используется древнегреческая буква PHI. Пористость - это безразмерная величина. Она отображает количество газа / воздуха сыпучем материале.

В зависимости от температуры и атмосферного давления окружающий воздух содержит больше или меньше влаги в виде водяного пара. Вода скапливается в микроскопических слоях конденсата на твердых поверхностях, а также в порах частиц. Поэтому сыпучие материалы в атмосферных условиях представляют собой трехфазные дисперсные системы. Они состоят из твердых, жидких и газообразных веществ.

Емкости технологических машин, таких как вакуумные смесители, мешалки, миксеры, реакторы, сепараторы и т.д., могут быть заполнены продуктом только до максимально допустимого уровня заполнения. Над слоем смешанного материала обычно находится окружающий воздух. В случае эвакуации должен быть удален и этот газ.

Существует множество причин, по которым необходимо эвакуировать помещение для смешивания. Некоторые из них:

• Предотвращение окисления кислородом
• Избежание пожаро- и взрывоопасных ситуаций
• Предотвращение псевдоожижения порошков
• Устранение избыточного давления газа за счет образования реактивного газа
• Снижение давления в системе для ускорения процесса сушки
• Создание интенсивного трения в твердом веществе для ускорения дезагломерации и диффузии в твердых частицах
• Временное увеличение насыпной плотности
• Замена газа, содержащегося в сыпучем материале (инертизация азотом или углекислым газом)
• Дегазация жидкостей
• Удаление воздуха при пневматическом всасывании или вдувании порошка в контейнер
• Это происходит, например, при смешивании большого количества порошка с жидкостью (технология смешивания с высоким сдвигом с конфигурацией ротор-статор)
• При синтезе особо чистых веществ
• Для создания стерильных условий
• В управлении процессами ферментации
• При охлаждении дисперсных систем путем снижения энтальпии
• При сублимационной сушке
• При пропитке порошков высоковязкими жидкостями
• ...

Вышеуказанные методы могут быть применены при промышленной переработке веществ в вакуумном смесителе. Например, при производстве фармацевтической продукции, косметики, химических веществ или продуктов питания.

Для создания вакуума необходимы два основных аппарата: Газонепроницаемый/вакуумный контейнер и вакуумный насос.

Вакуумные смесители могут использоваться универсально.

При откачке из дисперсной системы, движение газа ускоряется по направлению к вакуумному насосу. В зависимости от скорости, движущийся газ может непреднамеренно увлекать за собой частицы пыли из насыпи. В большинстве случаев перенос частиц должен быть предотвращён, чтобы избежать загрязнение сырья. Этому способствуют пылевые фильтры. При проектировании пневматических и вакуумных систем необходимо согласовывать, среди прочего, следующие параметры производительности:

• всасывающая способность насоса
• эффективность работы насоса
• надежность насоса
• эффективная скорость перекачки
• мощность всасывания
• длина линии
• скорость газа
• сопротивление потоку
• функции фильтра
• размер фильтра
• нагрузка фильтра
• очистка фильтра
• кондиционирование фильтра
• время настройки при сухой или влажной очистке
• ...

Мокрые или влажные дисперсии также подвергаются вакуумной сушке в смесителе. В этом случае выходящий газ будет не только пыльным, но и загрязненным водяным паром или парами растворителя. На практике такой газ называют паром. Его можно очистить только в так называемом паровом фильтре. Корпус фильтра должен быть нагрет намного выше температуры точки росы жидкой фазы. Очищенный газ может быть осушен в теплообменнике. Таким образом могут быть восстановлены растворители. Мелкие частицы возвращается в вакуумный смеситель.

Пример применения вакуумного смесителя в производстве пищевых добавок

вакуумные смесители в производстве пищевых добавок на основе белковых порошковых смесей:

Питательный состав смеси протеиновых порошков состоит из источников белка, таких как сыворотка, казеин или соя. Они смешиваются с другими порошкообразными ингредиентами, такими как аминокислоты, витамины, минералы и подсластители. Важную роль в этом процессе играет вакуумная техника, позволяющая избежать окисления. Порошок, расфасованный в банки или пакеты, должен быть в значительной степени лишен кислорода и влаги.

Здесь может быть полезен вакуумный смеситель, который удаляет из смесителя кислород перед упаковкой / розливом в бутылки, а затем нагнетает давление до атмосферного с помощью смеси углекислого газа и азота. Эта мера стабилизирует свойства текучести и продлевает срок хранения питательной смеси.

Пример применения вакуумного смесителя в фармацевтической промышленности

Вакуумный смеситель для твердых активных фармацевтических ингредиентов

Твёрдые активные фармацевтические ингредиенты должны быть преобразованы в удобные для пользователя лекарственные формы, такие как жевательные или шипучие таблетки, таблетки для приема внутрь, капсулы или суппозитории. Перед этим активные ингредиенты разбавляются наполнителями. Эту задачу перенимают порошковые смесители. Некоторые активные вещества являются чрезвычайно мелкодисперсными частицами, поэтому их пыль необходимо связывать. Это происходит путем агломерации в аппарате псевдоожиженного слоя или в вакуумном смесителе. Присутствие жидких связующих веществ способствует агломерации. Затем жидкую смесь необходимо высушить. Процесс сушки значительно ускоряется, если применить вакуум. Благодаря пониженному давлению в системе вода испаряется при температуре значительно ниже 100 ° C. Низкая температура вакуумной сушки идеально подходит для термочувствительных активных фармацевтических ингредиентов.

Кислород в воздухе может оказывать негативное влияние на срок хранения лекарственных препаратов. Процесс инертизации может быть выполнен так же, как описано в предыдущей главе - с помощью вакуумного смесителя.

1. Типичным процессом приготовления галеновых препаратов является так называемая тритурация активных ингредиентов с целью их особенно равномерного диспергирования в порошкообразном наполнителе или эксципиенте. Этот тип деагломерации особенно эффективно достигается в вакуумном смесителе. Внутреннее созревание смеси усиливается, а нежелательное псевдоожижение надежно предотвращается.
2. Для заполнения гранул жидкими активными ингредиентами целесообразно использовать вакуумный смеситель. После удаления большей части воздуха из пор агломератов наполнителя с помощью тонкого вакуума, жидкий активный ингредиент распыляется в вакуумный смеситель. Затем давление в системе медленно повышается до атмосферного. Так называемая пропитка может быть выполнена преимущественно с использованием инертного или благородного газа.
3. Иногда лекарственные препараты вводятся в жидкой форме. В этом случае может потребоваться диспергирование или растворение порошкообразных активных ингредиентов в жидкости. При введении и распределении порошков в жидкости может возникнуть множество проблем. Некоторые из них включают: нежелательное образование пены, неоднородное распределение жидкой и твердой фаз, длительное время процесса, инкапсуляцию порошковых агломератов. Как упоминалось в начале, газовая фаза присутствует всегда, если она не была предварительно откачана.. В этом случае использование вакуумных смесителей даёт множество преимуществ.
4. В некоторых случаях необходимо равномерно нанести на поверхность порошкообразного материала-носителя тонкодисперсный активный ингредиент в форме пыли. Это должно быть сделано без отвлекающих факторов, связанных с влажной агломерацией. Даже такой сложный процесс гомогенизации может быть удобно осуществлен с помощью вакуумных смесителей.
5. Процессы ферментации и синтеза почти всегда завершаются во влажной фазе. Затем продукт либо выпаривают, либо подвергают механическому осушению в промежуточной стадии. Заключительный этап сушки можно снова удобно проводить в вакуумном смесителе с подогревом.
6. Порошкообразный активный ингредиент может сублимироваться. Это означает, что активный ингредиент испаряется, минуя жидкую фазу. В вакуумном смесителе сублимация может быть ускорена для безопасного выделения газа в качестве активного ингредиента.