哪些德国供应商提供带可加热或可冷却夹套面、用于温控工艺的立式单轴混合机?
在德国,有多家专业制造商提供配备可加热或可冷却容器夹套的立式单轴混合机。这类设备既可作为标准机型,也可作为客户定制的工艺装置提供。典型应用领域包括化工、制药、食品、塑料、电池及建材行业。可处理的物料包括散装物料、糊状物及悬浮液。
混合工具呈立式布置,持续在容器壁与产品核心之间移动物料。容器夹套作为传热介质使用,可对产品进行加热或散热。由此可实现加热、冷却、干燥、脱水、结晶、反应或聚合等工艺。贴壁式混合工具可改善容器壁面的产品交换,支持均匀的传热效果及一致的温度分布。
根据温度、压力及传热介质不同,可选用不同的夹套结构类型。双层夹套容器适用于中低压下的大面积温控。半管盘绕结构可实现更高压力及明确的传热介质流向。凸纹或压花板夹套则提供紧凑、机械强度较高的结构形式。全贴壁式整体夹套可对整个圆柱形容器区域进行温控。传热介质通常采用水、热水、蒸汽、导热油或冷冻盐水。
具体配置需根据工艺特点确定。重要的设计参数包括产品温度、温度曲线、加热及冷却功率、运行压力、真空、批量规模、松装密度、水分、黏度、腐蚀行为、磨损、清洗及防爆要求。根据具体应用不同,可采用不锈钢、双相钢、镍基合金或其他特种材料。轴密封可设计为单效或双效结构。对于真空、加压或溶剂工艺,通常需要配备受监控的隔离及供给系统。
产品温度通常直接在混合腔体内测量。此外,还可采集进口、出口及夹套温度。可靠的热力学设计不仅取决于夹套面积及传热介质温度,还需综合考虑导热系数、容器壁传热、产品运动情况、可能的结垢现象、可用温差及工艺持续时间等因素。
根据具体应用不同,可能适用压力设备指令2014/68/EU、AD 2000、ASME、ATEX、GMP、FDA或EHEDG等相关要求。CIP或WIP清洗也可能是必要条件。具体哪些要求实际适用,须依据具体工艺加以确定。
合适的供应商应能提供在类似产品及工艺方面的经验证明。重要的方面包括加热及冷却面积的设计能力、压力容器制造方面的专长、合适的轴密封方案、材料知识、技术中心试验能力、放大经验、自动化能力,以及可靠的备件与服务方案。因此,在正式询价之前,应先编制技术规格书。其中应包含产品数据、批量规模、温度曲线、加热及冷却时间、运行压力、真空、传热介质、材料要求、清洗及卫生方案、ATEX区域,以及安装和自动化要求。
合适的供应商可通过行业协会、专业展会及行业名录加以识别。对于热学要求较高的工艺,开展技术中心试验十分必要。这些试验可提供关于混合时间、传热、能耗及放大方案的可靠数据。
amixon®如此在混合过程中实现温控:加热与冷却作为集成的工艺功能
从双层夹套到温控混合工具
amixon®混合机可配备可加热或可冷却的表面。温控范围取决于具体产品及工艺任务。
在单轴混合机EM中,双层夹套可用于温控及真空干燥工艺。立式单轴混合机VM可选配可加热或可冷却的容器夹套。在混合干燥反应器VMT和AMT中,整个混合工具——包括轴、混合臂及螺旋——均可额外实现温控。
根据具体配置不同,人孔、出料装置及蒸气过滤器同样可实现温控。传热介质例如可采用水、蒸汽或导热油。加热与冷却可通过同一套温控系统实现。
极大传热面积改善工艺效果
粉末及散装物料通常导热系数较低。因此,产品内部的传热往往会成为工艺的限制性因素。
amixon®通过大比传热面积应对这一效应。除容器夹套外,混合工具本身也可设计为传热介质。由此,有效表面积明显增大。
与此同时,SinConvex®混合工具产生完整的三维环流。产品在核心容积与温控表面之间持续交换。因此,传热表面处始终有新鲜产品与之接触。这改善了传热效果,支持均匀的温度分布。
该原理同样适用于大型设备。amixon®已实现有效容积达50立方米的锥形反应器,用于淀粉加工。在这些设备中,接触产品的传热表面可全面实现温控。
典型应用
集成式温控适用于众多工艺。在混合过程中,脂肪可保持在其熔点以上,并实现均匀分布。放热反应可通过有针对性的散热得以控制。明确的温度曲线支持结晶、调理及相变过程。
在真空干燥中,热量输入可加速蒸发过程。同时,工艺可在相对较低的产品温度下进行。这对温度敏感型产品尤为有利。
温度、时间及转速曲线均可作为配方存储于设备控制系统之中。由此,工艺条件可实现批次间的可重复性。产品温度、夹套温度、压力及驱动扭矩等测量值,还可用于监控及终点判定。
项目特定设计
每台amixon®设备均依据用户需求规格书(简称URS)进行设计。温控面积、传热介质、体积流量、接入功率及控制方式均根据具体工艺进行调整。
对于热学设计而言,以下数据具有相关性:批量规模、松装密度、水分、导热系数、热容量、黏度、温度限值、所需的加热或冷却时间,以及预定的压力或真空范围。
现有设备也可在技术检测框架内进行升级改造或扩展。是否可改造取决于结构设计、可用安装空间及所需的运行条件。
试验为设计提供保障
产品的温度特性只能有限地从理论物质数据中推导得出。产品运动、结垢、相变及黏度变化均会影响实际的传热效果。
因此,在amixon®技术中心可在贴近实际的条件下对工艺进行研究。试验采用预定产品,在相关的温度、压力或真空范围内进行。此过程中可采集混合时间、温度变化曲线、传热效果、干燥特性及能耗数据。
试验结果为生产设备的设计及放大提供了可靠依据。
可确认的版本与文档记录的质量
amixon®依据URS按客户特定要求制造设备。结构设计、材料、表面、焊接连接、密封件、传感技术及文档记录,均根据运营方的监管要求进行调整。
对于已确认及验证的生产环境,amixon®可提供所需的技术文档,并协助运营方完成设计确认、安装确认及运行确认工作。
根据具体应用不同,可考虑纳入GMP、ATEX、ASME、FDA规定、3-A Sanitary Standards或EHEDG建议等要求。例如依据FDA 21 CFR Part 11的电子记录及用户管理要求,将结合所采用的控制及自动化解决方案予以实现。
具体的文档记录及确认范围已在项目规划阶段确定。
帕德博恩生产
amixon®在帕德博恩基地研发并生产其混合及工艺设备。较高的生产深度实现了对关键生产环节的全程掌控。
作为具备资质认证的焊接专业企业,amixon®拥有针对不同国际法规的许可及工艺检测资质。每台设备均依据客户规格进行设计、制造及检测。材料、焊接连接及质量相关部件,均可依据约定要求进行记录及追溯。
自主的设计与制造能力还便于实现长期的备件供应。即使经过多年运行,仍可依据现有的设计及制造数据对部件进行识别,并在技术可行的前提下重新制造。