Cosa sono i miscelatori ad alto taglio?

I miscelatori ad alto taglio sono dispositivi progettati per combinare completamente componenti fluidi, gassosi e solidi che normalmente non si mescolerebbero completamente con metodi convenzionali. Questi dispositivi fanno uso di un fenomeno fluidodinamico noto come deformazione di taglio per combinare materiali difficili da miscelare. La deformazione a taglio si verifica quando due corpi fluidi si muovono l'uno sull'altro a velocità diverse creando un'area di deformazione lungo l'area di contatto tra loro. I miscelatori ad alto taglio utilizzano una serie di giranti ad alta velocità che ruotano all'interno di un alloggiamento stazionario per miscelare efficacemente un materiale componente introdotto in un flusso costante di un altro a velocità diverse. Esistono diversi tipi di miscelatori a taglio comunemente usati, tra cui miscelatori batch, inline e ultra-high shear.

Le combinazioni di materiali che, in condizioni normali, non si mescolano completamente sono note come miscele immiscibili. L'olio e l'acqua sono un buon esempio di una coppia di elementi generalmente incompatibile. La combinazione completa di combinazioni normalmente incompatibili di fluidi, solidi e gas è, tuttavia, una parte necessaria di molti processi industriali e chimici. Laddove i normali metodi di combinazione falliscono, vengono impiegati miscelatori ad alto taglio per ottenere un mix completo di componenti altrimenti immiscibili. Questi miscelatori sfruttano un meccanismo fluidodinamico noto come sollecitazione di taglio che si verifica nell'area in cui due corpi di materiale che si muovono a velocità diverse si toccano.

Lo stress da taglio provoca una deformazione localizzata dei due flussi di materiale che serve a combinarli vigorosamente lungo il piano di taglio. Nelle mescolatrici ad alto taglio, questo effetto si ottiene generalmente con una girante o un rotore ad alta velocità che ruota all'interno di un alloggiamento statico o statore aderente. I materiali componenti introdotti nella camera creata dallo statore sperimenteranno velocità di rotazione più elevate sul suo bordo esterno rispetto a quelli al suo centro. Questo differenziale di velocità provoca lo sforzo di taglio necessario per combinare efficacemente i materiali. Queste combinazioni possono consistere in diversi accoppiamenti di fluidi, fluidi e gas o fluidi e solidi, le cui miscele risultanti sono note rispettivamente come emulsioni, lisoli e sospensioni.

Diversi tipi di miscelatori ad alto taglio si incontrano comunemente nelle industrie di trasformazione alimentare, farmaceutica, cosmetica e cartaria. Questi includono miscelatori batch, inline e ultra-high shear, ciascuno con specifici vantaggi operativi. I miscelatori batch dispongono di un serbatoio di miscelazione con la girante situata nella parte inferiore con i materiali dei componenti caricati nel serbatoio dall'alto, consentendo a questo tipo di miscelatore di elaborare rapidamente grandi volumi. I miscelatori in linea sono particolarmente adatti alla miscelazione di combinazioni fluido / polvere e presentano una disposizione di alimentazione / scarico lineare che attira la miscela attraverso di essa e mescola i materiali. I miscelatori a taglio ultra-alto generalmente consentono la miscelazione a passaggio singolo e presentano una serie di perforazioni nello statore attraverso cui i materiali vengono forzati ad alta velocità.