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Inline-Bodenemulgator/Homogenisator

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Ein Inline-Bodenemulgator (auch bekannt als Bottom-Mounted High-Shear Mixer, In-Line Homogenizer oder In-Tank/In-Line Rotor-Stator Mixer) ist ein hochintensives Misch- und Emulgiergerät mit hoher Scherkraft, das direkt am Boden eines Prozesses installiert wird

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Arbeitsprinzip
Das Herzstück des Systems ist der Rotor-Stator-Generatorkopf mit hoher Scherkraft, der auf einer in den Tankboden hineinragenden Welle montiert ist.

Ansaugung und Beschleunigung: Der Hochgeschwindigkeitsrotor (Laufrad) dreht sich in einem stationären Stator (umlaufende Hülse mit präzise gefertigten Öffnungen). Die Rotation erzeugt eine starke Saugkraft, die das Material von der Oberseite und den Seiten des Tanks direkt in die Mitte des Generatorkopfes ansaugt.

Verarbeitung mit hoher Scherkraft: Das Produkt wird durch den engen Spalt zwischen Rotor und Stator stark beschleunigt. Anschließend wird es mit hoher Geschwindigkeit durch die Schlitze oder Löcher des Stators ausgestoßen. Dadurch wird das Material intensiven mechanischen und hydraulischen Scherkräften ausgesetzt:

Mechanische Scherung: Durch den physischen Kontakt zwischen dem Rotor und dem Stator.

Hydraulische Scherung: Durch die extremen Turbulenzen und Geschwindigkeitsänderungen, wenn das Produkt durch die Statoröffnungen strömt.

Zirkulation und Rezirkulation: Das verarbeitete Material wird radial und/oder axial aus dem Stator ausgestoßen, wodurch eine starke Aufwärtsströmung entsteht. Dadurch wird unverarbeitetes Material in einer kontinuierlichen, schnellen Zirkulationsschleife von unten nach oben zurück in die Mischzone gezogen, wodurch sichergestellt wird, dass der gesamte Tankinhalt die Zone mit hoher Scherkraft mehrfach durchläuft, um gleichmäßige Ergebnisse zu erzielen.

Dieser Prozess reduziert effizient die Tröpfchen-/Partikelgröße (bis in den Mikrometer-/Submikrometerbereich), bricht Agglomerate auf und erzeugt stabile, homogene Emulsionen, Dispersionen und Suspensionen.

Wesentliche Merkmale
Schnelle, effiziente Verarbeitung: Deutlich schnelleres Mischen, Emulgieren und Verkleinern der Partikelgröße im Vergleich zu herkömmlichen Top-Entry-Rührwerken, wodurch die Chargenlaufzeiten verkürzt werden.

Außergewöhnliche Homogenität und Stabilität: Erzeugt gleichmäßige, feine und stabile Endprodukte mit einer engen Partikelgrößenverteilung und verbessert so die Produktqualität und Haltbarkeit.

Verarbeitet einen breiten Viskositätsbereich: Effektiv von niedrigviskosen Lösungen bis hin zu hochviskosen Pasten und Cremes.

Eliminiert tote Zonen: Die leistungsstarke Ansaugung von unten nach oben und das axiale Strömungsmuster sorgen für einen vollständigen Umschlag des gesamten Tankinhalts und verhindern, dass sich unvermischtes Material am Boden absetzt.

Platzsparendes & hygienisches Design: Durch die Bodenmontage wird oberhalb des Tanks Platz für andere Ausrüstungen (z. B. Schächte, andere Rührwerke) frei. Für strenge Hygieneanforderungen (z. B. Lebensmittel, Pharmazeutika) sind Ausführungen mit CIP/SIP-Funktionen erhältlich.

Skalierbarkeit: Die Ergebnisse sind vom Labor/der Pilotanlage bis zur vollen Produktion skalierbar, da der Schlüsselparameter der Scherintensität (Spitzengeschwindigkeit) beibehalten werden kann.

Flexibel: Wird oft in Kombination mit einem langsam laufenden Anker- oder Sweep-Rührwerk zur Wandabstreifung und Schüttgutbewegung bei Anwendungen mit hoher Viskosität eingesetzt.

Typische Konfiguration
Ein standardmäßiges Inline-Bodenemulgatorsystem besteht aus:

Misch-/Schereinheit:

Generatorkopf (Rotor-Stator-Baugruppe): Der Kern-Arbeitskopf. Erhältlich in verschiedenen Ausführungen (z. B. geschlitzt, feines Sieb, quadratisches Loch) für unterschiedliche Scherintensitäten und Anwendungen. In der Regel aus rostfreiem Stahl (304, 316L) oder aus gehärteten Legierungen zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit hergestellt.

Welle: Verbindet den Motor mit dem Generatorkopf. Kann eine Vollwelle oder eine Hohlwelle für die CIP-Rückführung sein.

Gleitringdichtung: Kritische Komponente zur Verhinderung von Leckagen. Zu den Optionen gehören einfache, doppelte oder Patronendichtungen, oft mit Spülanschlüssen für die Kompatibilität mit dem Prozessmedium oder für Clean-in-Place (CIP)-Flüssigkeiten.

Antriebssystem:

Elektromotor: Ein leistungsstarker Elektromotor (häufig ein 3-Phasen-Induktionsmotor). Die Nennleistung hängt vom Tankvolumen, der Viskosität und den Prozessanforderungen ab.

Untersetzungsgetriebe/Drehzahlregler: Ein Hochleistungsgetriebe zur Reduzierung der Motordrehzahl auf die optimale Betriebsdrehzahl für den Rotor (in der Regel im Bereich von 1.000 bis 10.000 U/min). Alternativ kann ein frequenzvariabler Antrieb (VFD) für präzise Drehzahlregelung, Sanftanlauf und Prozessflexibilität verwendet werden.

Installation und Montage:

Flansch am Tankboden: Der Emulgator wird direkt auf einen speziellen, verstärkten Flansch montiert, der am Boden des Prozessbehälters angeschweißt ist. Eine ordnungsgemäße Dichtung ist entscheidend.

Stützstruktur: Bei größeren Einheiten kann ein externer Stützrahmen oder eine Stütze erforderlich sein, um mechanische Belastungen und Vibrationen zu absorbieren.

Prozessbehälter: Der Behälter selbst, der Folgendes umfassen kann:

Leitbleche: Zur Optimierung von Strömungsmustern und zur Vermeidung von Verwirbelungen.

Mantel: Zum Heizen oder Kühlen während der Verarbeitung.

Andere Rührwerke: Wie bereits erwähnt, ist ein zusätzliches langsam laufendes Rührwerk üblich.

Kontrollsystem (optional):

Steuertafel: Enthält Motorstarter, VFD-Steuerungen und Sicherheitsverriegelungen.

Instrumentierung: Sensoren für Temperatur, Druck (in geschlossenen Systemen) oder Leistungsaufnahme (Stromstärke) zur Überwachung der Prozesskonsistenz.

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