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Mar 08, 2023

Como obter a melhor mistura: técnicas de indução de pó

Erin Dillon, coordenadora de mídia e marketing, Charles Ross & Son Co. | 23 de janeiro,

Erin Dillon, coordenadora de mídia e marketing, Charles Ross & Son Co. | 23 de janeiro de 2023

Após as interrupções da cadeia de suprimentos da pandemia e o aumento dos preços das matérias-primas, os fabricantes priorizarão a economia de custos e a eficiência em 2023. Uma questão importante que os clientes perguntam repetidamente é como eles podem introduzir ingredientes em pó de maneira rápida e eficaz em líquidos. As dificuldades de combinar componentes secos e úmidos impõem várias restrições. Minimizar a poeira e evitar riscos no ar é uma preocupação. Criar uma mistura uniforme - seja uma dispersão ou solução - aplicando a quantidade apropriada de cisalhamento é outra. A incorporação de pós hidrofóbicos em um veículo aquoso apresenta outra camada de complexidade porque eles resistem à umidade e formam aglomerados teimosos também conhecidos como "olhos de peixe".

Os operadores desenvolvem soluções alternativas para atingir seus objetivos de mistura, como o processo demorado de peneirar pós e adicioná-los lentamente ao lote, ou adicionar pós rapidamente e cisalhar o lote para quebrar os aglomerados. Em casos extremos, os operadores recorrem a sobrecarregar sólidos e coar os inevitáveis ​​grumos que permanecem não dispersos mesmo após uma duração excessiva de mistura. Esse processo não é apenas trabalhoso, mas também desperdiça matérias-primas caras e energia, além de comprometer a integridade da formulação entre os lotes.

Com certos ingredientes espessantes, se os pós forem carregados muito lentamente, pode ocorrer um aumento de viscosidade descontrolado no meio do processo, impedindo que os sólidos remanescentes sejam totalmente incorporados. Por outro lado, se os pós forem adicionados muito rapidamente na superfície de um lote sob condições de fluxo turbulento, o processo torna-se propenso a poeira e pós flutuantes. Além disso, a mistura agressiva pode cisalhar as partículas já hidratadas. A mistura intensa prolongada pode resultar em perda permanente de viscosidade ou outras propriedades reológicas indesejáveis.

Além das soluções alternativas descritas anteriormente, alguns fabricantes adotaram sistemas edutores para melhorar a indução de pó em líquido. Nesses sistemas, o líquido é bombeado em alta velocidade para uma câmara venturi e depois para um misturador em linha. O vácuo criado na câmara de venturi extrai os pós de uma tremonha suspensa para o edutor, onde se junta ao fluxo de líquido. As correntes de pó e líquido são então misturadas por um dispositivo rotor/estator, que impulsiona o fluxo a jusante. Embora essa configuração elimine os problemas de poeira e flutuação associados aos sistemas em lote, ela tem desvantagens. Por um lado, o sistema normalmente requer manutenção substancial com três dispositivos separados em série. Equilibrar o desempenho da bomba, edutor e misturador é frequentemente difícil e o tempo de inatividade é bastante alto em muitas aplicações. A limitação mais séria está relacionada às limitações operacionais inerentes do venturi ou do edutor, pois o entupimento é muito comum. O sistema é temperamental e requer muita experiência e atenção do operador para funcionar corretamente. Como a taxa de alimentação do edutor é determinada pelo vácuo criado por uma corrente de movimento rápido, ela também é altamente dependente da viscosidade. A eficiência do edutor diminui constantemente à medida que a viscosidade aumenta até que finalmente para.

Quando grandes quantidades de pós precisam ser adicionadas a granel, ou quando sólidos difíceis de dispersar demoram muito para molhar completamente, mesmo com uma lâmina de alta velocidade, vale a pena considerar um misturador de rotor/estator com capacidade de indução de pó integrada .

Um exemplo é o sistema Ross Solids/Liquid Injection Manifold (SLIM). Ele introduz pós como sílica pirogênica, carbonato de cálcio, gomas, amidos e pigmentos na fase líquida bem na zona de alto cisalhamento, promovendo umectação instantânea. As dispersões e soluções são criadas em menos tempo em comparação com os métodos tradicionais de adição de pós em um lote agitado ou usando um edutor. Utilizando um misturador rotor/estator especialmente projetado, a tecnologia SLIM gera um vácuo intenso na zona de alto cisalhamento e suga os pós para um fluxo de fluido – materiais secos e úmidos são combinados no ponto exato onde ocorre a mistura intensa, não em uma edutor a montante. Isso permite que o SLIM manipule grandes volumes de sólidos sem obstruções ou aglomerados. Outro benefício é a operação relativamente livre de poeira – os operadores relatam uma redução significativa de partículas transportadas pelo ar na área de mistura.