O que são misturadores de alto cisalhamento?

Os misturadores de alto cisalhamento são dispositivos projetados para combinar completamente componentes fluidos, gasosos e sólidos que normalmente não se misturam completamente usando métodos convencionais. Esses dispositivos utilizam um fenômeno de dinâmica de fluidos conhecido como tensão de cisalhamento para combinar materiais difíceis de misturar. A tensão de cisalhamento ocorre quando dois corpos de fluido se movem entre si em velocidades diferentes, criando uma área de deformação ao longo da área de contato entre eles. Os misturadores de alto cisalhamento usam uma série de impulsores de alta velocidade girando dentro de uma carcaça estacionária para misturar efetivamente um material componente introduzido em um fluxo constante de outro em velocidades diferentes. Existem vários tipos de misturadores de cisalhamento comumente usados, incluindo misturadores de batelada, em linha e ultra-alto cisalhamento.

Combinações de materiais que, em condições normais, não se misturam completamente são conhecidas como misturas imiscíveis. Óleo e água são um bom exemplo desse par de elementos geralmente incompatíveis. Combinar completamente combinações normalmente incompatíveis de fluidos, sólidos e gases é, no entanto, uma parte necessária de muitos processos industriais e químicos. Onde os métodos normais de combinação falham, são utilizados misturadores de alto cisalhamento para obter uma mistura completa de componentes imiscíveis. Esses misturadores utilizam um mecanismo de dinâmica de fluidos conhecido como tensão de cisalhamento que ocorre na área em que dois corpos de material que se movem em velocidades diferentes entram em contato.

A tensão de cisalhamento causa deformação localizada dos dois fluxos de material que servem para combiná-los vigorosamente ao longo do plano de cisalhamento. Em máquinas de mistura de alto cisalhamento, esse efeito geralmente é alcançado com um rotor ou rotor de alta velocidade que gira dentro de um alojamento estático ou estator de encaixe perfeito. Os materiais componentes introduzidos na câmara criados pelo estator experimentarão velocidades de rotação mais altas na borda externa do que aquelas no centro. Esse diferencial de velocidade causa a tensão de cisalhamento necessária para combinar efetivamente os materiais. Essas combinações podem consistir em diferentes pares de fluidos, fluidos e gases ou fluidos e sólidos, cujas misturas resultantes são conhecidas como emulsões, lisóis e suspensões, respectivamente.

Vários tipos diferentes de misturadores de alto cisalhamento são comumente encontrados nas indústrias de processamento de alimentos, farmacêutica, cosmética e produtora de papel. Isso inclui misturadores de batelada, em linha e de alto cisalhamento, cada um com benefícios operacionais específicos. Os misturadores de lote apresentam um tanque de mistura com o impulsor localizado na parte inferior, com os materiais componentes sendo carregados no tanque a partir do topo, permitindo que esse tipo de misturador processe rapidamente grandes volumes. Os misturadores em linha são particularmente adequados para misturar combinações de fluido / pó e apresentam um arranjo linear de alimentação / descarga que atrai a mistura através dela, além de misturar os materiais. Os misturadores de cisalhamento ultra-alto geralmente permitem a mistura de passagem única e apresentam uma série de perfurações no estator através do qual os materiais são forçados em alta velocidade.