混合タンク設計ガイド: サイズ、撹拌機、ジャケット、サニタリーの詳細

ある乳製品加工業者は、かつて 3,000 L の混合タンクを注文し、それを 2,600 L まで満たし、それでも粉ミルクが溶けるまで 25 分間待ちました。タンクも小さすぎませんでした。アジテーターはそうだった。単一のインペラが固定速度ドライブの底面から 900 mm の位置にあり、バッフルはありませんでした。そのため、粉末は引き下げられて湿るのではなく、ゆっくりとした表面の渦に乗りました。

この訴訟はこの規律を要約すると次のようになります。 混合タンクの設計は、まず流体の問題であり、次に製造の問題です。 同一のシェルを備えた 2 つの容器は、インペラのタイプ、バッフル セット、充填レベル、ジャケット表面が変わると、まったく異なる動作をする可能性があります。以下の順序で決定を進めていけば、ほとんどの驚きは図面が公開される前に消えてしまいます。

誰かが戦車を引く前に任務を解決してください

ジオメトリの前にプロセス データを書き留めます。以下の 5 つの項目は最もスキップされることが多く、その後のすべてが決定されます。

最初に固定する価値のある数字

• 冷間で 200 cP と測定される製品が 60 °C では 20 cP に低下する可能性があるため、周囲温度ではなくプロセス温度での粘度。
• 固体含有量、粒子サイズ、粉末と液体の間の密度ギャップにより、せん断流が必要か平流が必要かが決まります。
• 最小バッチ容量と最大バッチ容量。5,000 L のサイズのタンクは 1,000 L では激しく混合することがよくあるためです。
• ブレンド時間と均一性の目標、たとえば 10 分以内に 95% の均一性。
• 加熱速度または冷却速度、および洗浄方法は両方とも内部を変更するためです。

正確に把握するのにも役立ちます 混合タンクは実際に何をするのか : シェルは製品を保管し、インペラ、バッフル、底部の形状が機能する流れのパターンを作成します。容量のみで指定されるタンクはコンテナであり、ミキサーではありません。

サイズ設定: ボリューム、充填レベル、ヘッドスペース

総容積と作業容積は異なる数値であり、これらを混同することが最も一般的なサイジングエラーです。撹拌容器は通常、 総容積の 70 ～ 80% 、残りのスペースは泡、しぶき、スプレーボール用に確保されています。

表から 2 つの実践的なルールがわかります。直径の約 1.5 倍を超える液体高さの容器には、通常、1 つのシャフトに 2 つのインペラが必要です。また、常に作動容積の 40% 未満で動作するタンクは、より小型の容器またはサイドエントリー撹拌機の候補となります。

内部構造と底部の形状

内部構造は図面の段階で追加するのは安価ですが、タンクを配管した後に後付けするのは高価です。

• 出口からオフセットされた 90 度の 4 つのバッフルが、低粘度用途のデフォルトのままです。渦巻きを上から下への回転に変換します。
• 短い円錐を備えた皿状の底は、平らな底よりも排水が良く、バッチ間のヒールが少なくなります。
• 製品を閉じ込める盛り上がった浸漬管ではなく、最下部で完全に排水される同一面の出口を使用してください。
• トップエントリー取り付けはおよそ 1 ～ 30 m3 の容器に適していますが、サイドエントリー撹拌機はシャフトの長さが現実的ではない背の高いタンクに適しています。

センサー ポケット、サンプル バルブ、予備ノズルをここで描画する必要があります。後から追加されるものはすべて、別の溶接、別の研磨、別の洗浄チェックを意味します。

インペラと流体の適合

重要な問題は、プロセスに流れとせん断のどちらが必要かということです。低粘度の液体には大量の回転が必要で、高粘度の製品には壁との接触が必要で、非混和性の液体や濡れにくい粉末にはブレード先端でのせん断力が必要です。

• 約 100 cP 未満: 馬力ではなくポンプ速度に合わせてサイズ設定された水中翼またはピッチブレードのインペラ。
• 100 ～ 5,000 cP: 直径とタンクの比率が大きいピッチブレード タービンで、多くの場合 2 段構成です。
• 5,000 cP を超える場合: アンカー、ゲート、またはらせん状のリボンが壁の近くを走り、ジャケットの熱伝達も向上します。
• エマルジョンと分散の役割: ローター/ステーター ヘッド、真空下で動作する場合もあります。

単純な低粘度ブレンドの場合、節約された予算はバッフルと適切なサイズのギアボックスに充てられるため、単層撹拌容器が最も経済的な解決策となることがよくあります。 500 L ～ 5,000 L の SS304 ブレンディング タンクは、撹拌機を流体に適合させると、幅広い飲料、ソース、軽度の化学薬品のバッチに対応します。

500L～5000L SS304 洗剤用単層混合タンク カスタマイズ可能なパドルまたはアンカー撹拌と 500 ～ 5,000 L の容量を備えた、低粘度の洗剤、飲料、軽質化学バッチ用のステンレス鋼製混合タンク。 製品を見る→

プロセスに本当に高せん断力が必要な場合

ローターステーターヘッドはおよそ 15 ～ 25 m/s の先端速度で回転し、液滴や凝集物を 2 ～ 50 μm の範囲に縮小します。そのため、バルクブレンドではなくエマルジョン、ガム、顔料分散液に指定されています。これらは流れ不良の治療法ではありません。バッフルのないタンク内の高せん断ヘッドでも隅にデッドゾーンが残ります。

ローターステーターシステムを備えた 3000 RPM 高せん断乳化タンク 安定したエマルション、クリーム、粒子の低減を目的とした高せん断ローターステーターホモジナイザー。SS316L 接触部品を備え、最大 3,000 RPM の速度が可能です。 製品を見る→

熱伝達: ジャケット、コイル、温度アプローチ

製品を加熱または冷却する必要がある場合、制御ループは構築した表面積でしか機能しないため、ジャケット面積が制限要因になることがよくあります。ディンプル ジャケットは、最大約 20 m3 の容器に通常選択され、ハーフパイプ コイルは高圧に対応し、内部コイルは洗浄アクセスを犠牲にして面積を追加します。

• 媒体を適合させます: 素早い加熱には蒸気、穏やかな作業には温水、周囲温度以下に冷却するにはグリコール。
• 10 °C のアプローチでは 40 °C のアプローチよりもはるかに多くの面積が必要となるため、温度のアプローチを確認してください。
• シェルとジャケットを断熱して結露を減らし、バッチ温度を安定させます。

ディンプルジャケットと可変速撹拌機を備えたジャケット付き容器は、ブレンドと温度上昇の両方を 1 つのユニットで処理するため、容器間の移送ステップとそれに伴う洗浄が不要になります。

均一加熱用の1000Lディンプルジャケット付き加熱混合容器 シロップおよび化学樹脂用のディンプルジャケット付き容器。PLC 温度制御、PT100 センサー、ロックウール断熱材を使用して加熱中のホットスポットを軽減します。 製品を見る→

材質、仕上げ、洗浄性

グレードの選択は、習慣ではなく、製品と洗浄剤に従って行われます。 SS304 は、ほとんどの乳製品、飲料、軽化学薬品の義務をカバーしますが、SS316L は、塩化物への曝露、酸性製品、高純度の作業、およびより長い耐用年数に対してより安全な選択肢です。

• およそ Ra 0.4 ～ 0.8 μm の内部仕上げは、ほとんどの衛生業務に適しています。製薬の仕事では鏡面研磨が必要になることがよくあります。
• 底部は出口に向かって傾斜しており、製品が溜まらないように内側の角に丸みを付けています。
• 上部シェルと上部ヘッドの下側を含む、作業容積全体にわたってスプレー ボールがカバーされていることを確認します。
• 機器のノズルのデッドレッグは、繰り返し汚染が発見される原因となることが多いため、取り除きます。

ドライブ、シール、コントロール

RPMではなく、トルクと流量を指定してください。安定した粘性バッチの始動トルクは運転中の数値の数倍になる可能性があるため、ギアボックスは計算された混合トルクに対して少なくとも 1.5​​ のサービスファクターを保持する必要があります。シールには、衛生的なメカニカルシールまたはフラッシング可能なリップシールを使用し、潤滑剤が製品に付着しないようにします。

• 可変周波数ドライブにより、1 つのタンクで複数のレシピを提供し、せん断に敏感な製品の過剰なせん断を回避します。
• ロードセル、PT100 プローブ、導電率または pH センサーにより、容器は監視されたプロセスステップに変わります。
• データロギング機能を備えた PLC でのレシピ制御により、バッチ記録と洗浄検証が簡素化されます。

起動後に表示される 6 つのエラー

1. 総量に基づいてサイズを決定し、なぜ半分のバッチがブレンドされないのか疑問に思います。
2. 低粘度製品ではバッフルを省略し、表面渦を形成し粉体を浮遊させます。
3. インペラの取り付け位置が底部から高すぎるため、上昇しない堆積物層が残ります。
4. ジャケット領域のサイズを小さくし、より大きな制御バルブで修正しようとします。
5. 上部ヘッドとノズルの CIP カバレッジを無視します。
6. トルクや流量ではなく RPM で購入します。これは、後で低温で粘性の高いバッチでのモーターの過負荷として現れます。

製造前に承認するためのチェックリスト

• 負荷データ: 粘度曲線、固形分、バッチ範囲、ブレンド時間目標。
• 形状: 作動量、液高比、バッフルのサイズと数、インペラのタイプ、直径、オフボトム距離。
• 熱伝達: ジャケットのタイプ、表面積、媒体、温度アプローチ、断熱。
• 材質・仕上げ：材種、表面粗さ、溶接処理、排水勾配。
• ドライブとシール: トルク、サービスファクター、シールタイプ、VFD 範囲。
• 計装と洗浄: センサー ノズル、スプレー装置、制御哲学。

適切な混合タンクの設計は、ほとんどの場合順序の問題です。負荷を修正し、形状のサイズを決定し、流体のインペラを選択し、ジャケット、仕上げ、ドライブがプロセスで要求されたものを提供できることを確認します。これら 4 つの手順を正しく実行すると、1,000 L の容器は 600 L、60 °C、10 回目の洗浄サイクルで予測どおりに動作します。

YME Equipment Co., Ltd は、乳製品、飲料、醸造、バイオテクノロジー、化学薬品向けの衛生的な単層ジャケット付き高せん断真空混合容器を製造しています。勤務データとバッチ範囲があれば、 エンジニアリングチームに送ります 図面を凍結する前に、アジテーターとジャケットを番号と照合してチェックしてください。