Um misturador de alto cisalhamento é um dispositivo industrial usado para misturar e homogeneizar materiais. Isso é feito com o uso de rotação rápida e forças de cisalhamento para combinar substâncias.
Esses misturadores são necessários para diferentes setores, como o farmacêutico, o de cosméticos, o de alimentos e bebidas e o de produtos químicos, entre outros, nos quais é muito importante obter uma mistura uniforme.
Neste artigo, discutiremos como ele funciona, os princípios operacionais por trás dele e suas vantagens.
Como funciona?
Ele funciona por meio da rotação rápida de um cabeçote de mistura, que geralmente consiste em um rotor e um estator. A configuração do rotor-estator é importante porque gera altas forças de cisalhamento necessárias para uma mistura eficiente. As etapas a seguir explicam como ele funciona:
- Admissão: Os materiais a serem misturados são alimentados na câmara de mistura, onde estão o rotor e o estator.
- Rotação de alta velocidade: Acionado por um motor potente, o rotor gira em alta velocidade. Isso cria uma forte força centrífuga que suga os materiais para a zona de mistura.
- Tosquia: Ao passar pelo estreito espaço entre o rotor e o estator, os materiais são submetidos a intensas forças de cisalhamento que quebram as partículas ou gotículas, tornando-as pequenas, garantindo assim uma mistura completa.
- Descarga: Em seguida, a mistura homogeneizada é liberada da câmara de mistura, pronta para a próxima etapa de processamento ou para o uso final.
Princípio de funcionamento
O princípio operacional de um misturador de alto cisalhamento baseia-se na geração de forças de cisalhamento suficientes para romper e dispersar as partículas em uma mistura.
Para conseguir isso, o rotor gira em alta velocidade dentro do estator estacionário, causando os seguintes efeitos:
- Gradiente de velocidade: A diferença de velocidades entre essas duas partes leva à criação de um gradiente de alta velocidade necessário para o cisalhamento.
- Turbulência: Devido à sua taxa de rotação muito rápida, o rotor induz turbulência em torno do ponto onde ocorre a mistura, aumentando assim a eficiência da mistura entre os diferentes componentes que estão sendo misturados.
- Cavitação: A taxas extremamente elevadas, as cavidades podem ser formadas quando regiões de baixa pressão são produzidas por lâminas que se movem através de líquidos - esse evento chamado cavitação resulta na liberação de energias capazes de causar a quebra de substâncias sólidas situadas nas proximidades da ocorrência.
Benefícios
Há muitos motivos pelos quais as pessoas preferem usar misturadores de alto cisalhamento em vez de outros tipos. Alguns deles são os seguintes:
- Mistura eficienteA rapidez com que esses dispositivos operam, aliada a forças de cisalhamento intensas, garante misturas rápidas e completas, resultando em produtos consistentes e com características uniformes.
- Redução do tamanho das partículas: Esses equipamentos são muito eficientes na redução de tamanhos de partículas, especialmente úteis nos setores farmacêutico e de cosméticos, nos quais é necessário obter texturas suaves por meio da formação de emulsões estáveis, permitindo assim a fácil penetração nos sistemas corporais para a realização dos efeitos desejados.
- Versatilidade: Eles podem manusear vários materiais, desde líquidos até formas semissólidas, bem como pós, o que os torna adequados para diferentes aplicações, como mistura de pós etc.
- Melhoria da qualidade do produto: Ao assegurar que haja uma distribuição uniforme de todos os componentes presentes em um determinado lote, esse tipo de misturador aprimora os padrões gerais de qualidade e, portanto, a estabilidade é garantida durante os estágios finais, como o período de embalagem ou armazenamento, que pode durar mais do que o esperado devido a fatores externos que afetam a taxa de perecibilidade, entre outros.
- Escalabilidade: Os misturadores de alto cisalhamento estão disponíveis em diferentes tamanhos, desde os pequenos misturadores de laboratório usados em trabalhos de pesquisa até as máquinas industriais de grande escala usadas para fins de produção em massa, de modo que os fabricantes podem manter a uniformidade em diferentes volumes sem comprometer a qualidade.
- Economia de tempo: Os níveis mais altos de eficiência alcançados por esses misturadores levam à redução dos tempos de mistura, melhorando, portanto, a produtividade, pois mais lotes podem ser manuseados no mesmo período, reduzindo, assim, os custos operacionais associados a horas de trabalho prolongadas da equipe.
- Eficiência energética: Embora muito rápidos, os modernos misturadores de alto cisalhamento são construídos para economizar energia, usando a quantidade mínima de energia necessária para o desempenho máximo da mistura.
- Higiene e facilidade de limpeza: Os misturadores de alto cisalhamento geralmente são criados considerando as condições sanitárias; portanto, eles têm superfícies e peças que podem ser limpas facilmente. Isso é muito importante em setores como o de processamento de alimentos, fabricação de produtos farmacêuticos ou até mesmo produção de cosméticos, onde a higiene é uma questão de preocupação, pois qualquer contaminação leve pode levar a resultados fatais.
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