Designguide til blandetank: Dimensionering, omrørere, jakker, sanitære detaljer

En mejeriprocessor bestilte engang en 3.000 L blandetank, fyldte den til 2.600 L og ventede stadig 25 minutter på, at mælkepulveret var opløst. Tanken var ikke for lille. Omrøreren var. Et enkelt pumpehjul sad 900 mm fra bunden på et drev med fast hastighed, uden bafler, så pulveret kørte en langsom overfladehvirvel i stedet for at blive trukket ned og fugtet.

Den sag opsummerer disciplinen: blandetankdesign er først et væskeproblem og derefter et fremstillingsproblem. To beholdere med identiske skaller kan opføre sig helt forskelligt, når pumpehjulstypen, ledepladesæt, fyldningsniveau og kappeoverflade ændres. Gennemfør beslutningerne i nedenstående rækkefølge, og de fleste overraskelser forsvinder, før tegningerne frigives.

Løs pligten, før nogen trækker tanken

Skriv procesdataene ned før geometri. De fem punkter nedenfor er dem, der oftest springes over, og de bestemmer alt, hvad der følger.

Tallene der er værd at låse fast først

• Viskositet ved procestemperatur, ikke ved omgivelsestemperatur, da et produkt, der aflæser 200 cP koldt, kan falde til 20 cP ved 60 °C.
• Tørstofindhold, partikelstørrelse og densitetsgabet mellem pulver og væske, som afgør, om du har brug for forskydning eller almindelig flow.
• Minimum og maksimal batchvolumen, fordi en tank med en størrelse på 5.000 L ofte blander sig dårligt ved 1.000 L.
• Blandingstid og homogenitetsmål, for eksempel 95 % ensartethed inden for 10 minutter.
• Opvarmnings- eller afkølingshastighed plus rengøringsmetoden, da begge ændrer det indvendige.

Det hjælper også at være præcis vedr hvad en blandetank faktisk gør : skallen opbevarer produktet, mens pumpehjulet, baflerne og bundformen skaber det flowmønster, der gør arbejdet. En tank, der kun er angivet efter volumen, er en beholder, ikke en blander.

Størrelse: Volumen, Fyldniveau og Headspace

Samlet volumen og arbejdsvolumen er forskellige tal, og at forveksle dem er den mest almindelige størrelsesfejl. Et oprørt kar kører normalt kl 70-80% af dens samlede volumen , med den resterende plads reserveret til skum, sprøjt og sprøjtekuglen.

To praktiske regler følger af tabellen. En beholder med en væskehøjde over ca. 1,5 gange dens diameter har normalt brug for to pumpehjul på en aksel, og en tank, der konsekvent løber under 40 % af dens arbejdsvolumen, er en kandidat til en mindre beholder eller en sideindgangsrøremaskine.

Internaler og bundgeometri

Interne dele er billige at tilføje på tegningsstadiet og dyre at eftermontere, når tanken er ført ind i rør.

• Fire ledeplader ved 90 grader, forskudt fra udløbet, forbliver standard for lavviskositet; de konverterer hvirvlen til top-til-bund-omsætning.
• En skålbund med en kort kegle dræner bedre end en flad bund og efterlader mindre krængning mellem partierne.
• Brug et skyllet, fuldt drænende udløb på det laveste punkt i stedet for et hævet dykrør, der fanger produktet.
• Top-indgang montering passer til fartøjer fra ca. 1 til 30 m³, mens side-entry agitatorer tjener deres plads i høje tanke, hvor aksellængden bliver upraktisk.

Sensorlommer, prøveventiler og reservedyser skal trækkes nu. Hver tilføjet senere betyder endnu en svejsning, endnu en polering og endnu en rengøringskontrol.

Tilpasning af pumpehjulet til væsken

Kernespørgsmålet er, om processen har brug for flow eller forskydning. Væsker med lav viskositet har brug for bulk-omsætning, højviskositetsprodukter kræver vægkontakt, og ublandbare væsker eller pulvere, der er svære at fugte, skal forskydes ved bladets spids.

• Under omkring 100 cP: pumpehjul eller pumpehjul med hældende blade, dimensioneret til pumpehastighed i stedet for hestekræfter.
• 100–5.000 cP: turbiner med hældende vinge med et større diameter-til-tank-forhold, ofte i to trin.
• Over 5.000 cP: ankre, porte eller spiralformede bånd, der løber tæt på væggen, hvilket også forbedrer kappens varmeoverførsel.
• Emulsions- og dispergeringspligt: ​​rotor-statorhoveder, nogle gange under vakuum.

Til simpel blanding med lav viskositet er en enkeltvægget omrørt beholder ofte det mest økonomiske svar, hvor det sparede budget går til bafler og en gearkasse i korrekt størrelse. En 500 L til 5.000 L SS304 blandingstank dækker en bred vifte af drikkevarer, saucer og lette kemiske partier, når omrøreren er tilpasset væsken.

500L–5000L SS304 enkeltlagsblandingsbeholder til rengøringsmidler Blandetank i rustfrit stål til lavviskøse rengøringsmidler, drikkevarer og lette kemiske partier, med tilpasselig omrøring af skovl eller anker og 500-5.000 L kapacitet. Se produkt →

Når processen virkelig har brug for høj forskydning

Rotor-statorhoveder drejer med spidshastigheder på ca. 15-25 m/s og reducerer dråber eller agglomerater til 2-50 µm-området, hvilket er grunden til, at de er specificeret til emulsioner, gummier og pigmentdispersioner frem for bulkblanding. De er ikke en kur mod dårlig flow: Et højforskydningshoved inde i en uforstyrret tank efterlader stadig døde områder i hjørnerne.

3000 RPM Emulgeringstank med høj forskydning med rotor-stator-system Højforskydningsrotor-stator-homogenisator til stabile emulsioner, cremer og partikelreduktion, med SS316L-kontaktdele og hastigheder op til 3.000 RPM. Se produkt →

Varmeoverførsel: Jakker, spoler og temperaturtilgang

Hvis produktet skal opvarmes eller afkøles, er kappearealet ofte den begrænsende faktor, fordi en kontrolsløjfe kun kan fungere med det overfladeareal, du bygger. Dimple jackets er det sædvanlige valg til fartøjer op til ca. 20 m³, half-pipe coils håndterer højere tryk, og interne coils tilføjer areal på bekostning af rengøringsadgang.

• Match mediet: damp til hurtig opvarmning, varmt vand til skånsom drift, glykol til afkøling under omgivelserne.
• Tjek temperaturtilgangen, da en 10 °C tilgang kræver langt mere areal end en 40 °C.
• Isoler skallen og kappen for at reducere kondens og stabilisere batchtemperaturen.

En kappebeklædt beholder med en fordybningskappe og en omrører med variabel hastighed håndterer både blandingen og temperaturrampen i én enhed, hvilket fjerner et overførselstrin mellem beholderne og den medfølgende rengøring.

1000L Dimple Jacketed termisk blandebeholder til ensartet opvarmning Dimple-kappet beholder til sirupper og kemiske harpikser, ved hjælp af PLC temperaturkontrol, PT100 sensorer og stenuldsisolering for at reducere hot spots under opvarmning. Se produkt →

Materialer, finish og rengøringsevne

Karaktervalg følger produktet og rengøringskemikalierne, ikke vanen. SS304 dækker de fleste mejeriprodukter, drikkevarer og lette kemikalier, mens SS316L er det sikrere valg til klorideksponering, sure produkter, arbejde med høj renhed og længere levetid.

• En indvendig finish på ca. Ra 0,4–0,8 µm passer til de fleste sanitære opgaver; farmaceutisk arbejde kræver ofte spejlpolering.
• Hæld bunden mod udløbet og radius indvendige hjørner, så produktet ikke kan samle sig.
• Bekræft, at spraykuglen er dækket over hele arbejdsvolumen, inklusive den øvre skal og undersiden af ​​det øverste hoved.
• Eliminer døde ben på instrumentdyser, da de er en almindelig kilde til gentagne kontamineringsfund.

Drev, tætninger og kontrol

Angiv moment og flow, ikke RPM. Gearkassen bør have en servicefaktor på mindst 1,5 i forhold til det beregnede blandemoment, fordi opstartsmomentet i en afviklet viskøs batch kan være flere gange det løbende tal. Til tætning holder en sanitær mekanisk tætning eller en skylbar læbetætning smøremiddel væk fra produktet.

• Et drev med variabel frekvens lader én tank servere flere opskrifter og undgår overskydning af forskydningsfølsomme produkter.
• Vejeceller, en PT100-sonde og en ledningsevne- eller pH-sensor gør beholderen til et overvåget procestrin.
• Opskriftskontrol på en PLC med datalogning forenkler batch-registreringer og rengøringsverifikation.

Seks fejl, der dukker op efter opstart

1. Dimensionering efter samlet volumen og undrer dig derefter over, hvorfor en halv batch aldrig blandes.
2. Udeladelse af ledeplader på et lavviskositetsprodukt, så der dannes en overfladehvirvel og pulvere flyder.
3. Montering af pumpehjulet for højt fra bunden, hvilket efterlader et sedimentlag, der aldrig løfter sig.
4. Undermåler jakkeområdet, og forsøg derefter at rette det med en større kontrolventil.
5. Ignorerer CIP-dækning for det øverste hoved og dyser.
6. Køber på RPM i stedet for drejningsmoment og flow, som senere viser sig som motoroverbelastning i en kold, viskøs batch.

En tjekliste til godkendelse før fremstilling

• Driftsdata: viskositetskurve, faste stoffer, batchområde, blandingstidsmål.
• Geometri: arbejdsvolumen, væskehøjdeforhold, baffelstørrelse og antal, pumpehjulstype, diameter og afstand fra bunden.
• Varmeoverførsel: kappetype, overfladeareal, medier, temperaturtilgang, isolering.
• Materialer og finish: kvalitet, overfladeruhed, svejsebehandling, hældning til dræn.
• Drev og tætninger: drejningsmoment, servicefaktor, tætningstype, VFD-område.
• Instrumentering og rengøring: sensordyser, sprøjteanordninger, kontrolfilosofi.

Godt blandetankdesign er for det meste et spørgsmål om ordre: fastgør pligten, dimensioner geometrien, vælg pumpehjulet til væsken, og bekræft derefter, at kappe, finish og drev kan levere det, processen bad om. Få de fire trin rigtigt, og en 1.000 L beholder vil opføre sig nøjagtigt som forudsagt ved 600 L, ved 60 °C og i den tiende rengøringscyklus.

YME Equipment Co., Ltd bygger sanitære enkeltvæggede, kappede, højforskydnings- og vakuumblandebeholdere til mejeriprodukter, drikkevarer, brygning, bioteknologi og kemikalier. Hvis du har tjenestedata og et batchområde, sende dem til ingeniørteamet og få omrøreren og jakken tjekket i forhold til tallene, før tegninger fryses.