Como escolher um agitador para tanque de mistura de xaropes de bebidas de alta viscosidade

Um xarope para bebidas pode parecer estar em movimento à superfície, enquanto permanece mal misturado perto do fundo ou da parede encamisada. O resultado pode ser uma doçura irregular, aquecimento lento ou sobreaquecimento localizado. Para aplicações de elevada viscosidade, comece por comparar um agitador tipo âncora de pequena folga com um agitador de fita helicoidal: a âncora é frequentemente adequada quando são suficientes a renovação junto à parede e uma circulação moderada do volume, enquanto a fita helicoidal é uma opção mais indicada quando o material viscoso exige uma circulação deliberada de cima para baixo.

A escolha não pode basear-se apenas no volume do lote e na potência do motor. Especifique a viscosidade em toda a gama de temperaturas de operação, avalie a geometria do tanque e verifique o binário disponível no eixo à velocidade necessária. Quando for necessário molhar ou dispersar pós, poderá ser necessário um dispositivo de dispersão separado; aumentar a velocidade de um agitador de mistura geral pode introduzir ar sem resolver o problema de incorporação.

Defina as exigências do processo do xarope antes de comparar propostas

Um único valor de viscosidade, medido num xarope acabado e morno, pode ocultar a condição de operação mais exigente. O arranque a frio, as fases intermédias concentradas e os lotes que contêm gomas ou sólidos em suspensão podem impor cargas substancialmente diferentes. As formulações pseudoplásticas também exigem que sejam especificadas as condições de medição, uma vez que a viscosidade aparente varia com a taxa de cisalhamento.

Forneça aos fornecedores de equipamentos uma gama de condições de processo, em vez de uma única receita nominal:

• Reologia: viscosidade em função da temperatura, método de medição e dependência da taxa de cisalhamento, quando relevante; identifique qualquer tensão de cedência ou comportamento dependente do tempo.
• Limites do lote: volume de trabalho mínimo e máximo, densidade, teor de sólidos e indicação sobre se o agitador tem de voltar a arrancar após uma paragem.
• Sequência de adição dos ingredientes: carga de líquidos, adição de açúcar, hidratação de gomas, mistura de concentrados e diluição final.
• Limites de qualidade: exposição admissível ao cisalhamento, incorporação de ar, variação de temperatura e tempo de mistura.
• Exigências térmicas: requisitos de aquecimento ou arrefecimento, condições dos fluidos de serviço e limites de temperatura do produto.

Distinga a dissolução da suspensão ou dispersão. A dissolução do açúcar depende da disponibilidade de líquido, da temperatura e da circulação em torno dos cristais. A adição de gomas pode formar aglomerados difíceis de molhar. Estas operações podem exigir métodos de adição diferentes, mesmo quando ocorrem no mesmo tanque de mistura.

Âncora ou fita helicoidal: compare os padrões de circulação

Um agitador tipo âncora movimenta o material junto à parede do recipiente e pode favorecer a transferência de calor ao renovar essa região. No entanto, o movimento circunferencial não comprova uma mistura completa. Pergunte de que forma a geometria proposta movimenta o material verticalmente, sobretudo num recipiente alto ou em torno de uma secção de fundo profunda.

Uma fita helicoidal destina-se a criar um movimento axial, acompanhado por um fluxo de retorno noutra zona do recipiente. A sua adequação depende do conjunto da configuração, e não apenas da presença de uma lâmina em espiral. Solicite um desenho que mostre o diâmetro da fita, o passo, as folgas, a posição do eixo e a relação com o nível normal do líquido.

Os raspadores podem ajudar a limitar a acumulação nas superfícies de transferência de calor, mas acrescentam componentes sujeitos a desgaste e requisitos higiénicos específicos. Confirme a compatibilidade dos materiais, o método de fixação, o acesso para inspeção e o procedimento de substituição. Não presuma que um agitador tipo âncora com raspadores é automaticamente superior a uma configuração sem contacto corretamente dimensionada.

Verifique o binário nas condições de processo mais exigentes

O binário a baixa velocidade é um parâmetro de seleção fundamental. O binário no eixo é igual à potência mecânica fornecida dividida pela velocidade angular. Por conseguinte, a potência nominal indicada na placa do motor não determina, por si só, se o agitador consegue movimentar um lote frio e concentrado à velocidade de operação prevista.

Solicite o binário de saída contínuo, o binário de pico admissível, a classificação do redutor e a gama de velocidades utilizável. A avaliação deve abranger a aceleração, o funcionamento normal e o arranque com sólidos sedimentados ou xarope arrefecido. Um variador de frequência permite controlar a velocidade, mas não torna qualquer combinação de motor e redutor adequada para funcionamento contínuo a baixa velocidade; o arrefecimento do motor e a gama de binário disponível continuam a ser relevantes.

O fornecedor também deve verificar a resistência e a deformação do eixo, a carga no impulsor, os rolamentos, os vedantes e as cargas de montagem. Um agitador de pequena folga requer tolerâncias de fabrico, expansão térmica e movimento sob carga adequados. Aumentar a potência do motor não compensa um eixo inadequado ou uma configuração imprópria de montagem no recipiente.

Adapte o agitador ao recipiente e à camisa

Dois tanques com o mesmo volume de trabalho podem necessitar de agitadores diferentes. Um recipiente estreito e alto cria um percurso de circulação vertical mais longo, enquanto um recipiente largo altera o diâmetro e a carga do impulsor. Um nível mínimo de enchimento pode deixar parte de uma fita exposta ou impedir que um impulsor secundário bombeie eficazmente.

Avalie em conjunto a geometria do fundo, a localização da saída e os acessórios internos. Secções cónicas, sondas e bolsas de drenagem podem criar zonas mal varridas. Os defletores que ajudam um líquido de menor viscosidade a resistir à formação de vórtices podem obstruir um conjunto de pequena folga ou dificultar a limpeza, pelo que não devem ser especificados por hábito.

Em aplicações com camisa, exija uma avaliação térmica e uma avaliação da mistura. O aumento da área da camisa não elimina uma camada estagnada de produto. Determine se o agitador renova o material junto à parede sem expor ingredientes sensíveis ao calor a temperaturas superficiais inaceitáveis. Durante a validação, as leituras de temperatura de uma única sonda não são suficientes para demonstrar a uniformidade do lote.

Avalie separadamente a contenção de pressão e a adequação à mistura

Uma linha de bebidas pode misturar o xarope antes de uma etapa separada de carbonatação ou de manutenção sob pressão. Os tanques de pressão para vinho espumante de 1000 L ilustram essa aplicação diferente: a configuração apresentada inclui construção em aço inoxidável, camisa de arrefecimento, sonda RTD, esfera rotativa de pulverização CIP e serviço pressurizado estanque para a produção de vinho espumante.

Estas características não demonstram que o equipamento seja adequado à mistura de xaropes de elevada viscosidade. A agitação especializada para remuage ou envelhecimento sur lie não deve ser considerada equivalente a um agitador tipo âncora ou de fita helicoidal. Se for considerado um recipiente sob pressão para aplicações combinadas, solicite uma avaliação específica do agitador e confirme a pressão admissível exata, a temperatura, a configuração dos vedantes e o projeto de montagem. Os valores publicados de pressão de operação e pressão máxima devem ser conciliados na documentação do recipiente antes da seleção.

Inclua a limpeza na avaliação mecânica

O xarope viscoso pode ficar retido atrás dos acessórios dos raspadores, em torno dos vedantes do eixo ou sob acessórios com drenagem deficiente. O tipo de aço inoxidável, por si só, não determina a facilidade de limpeza. Avalie o acabamento das soldaduras, as frestas, os elastómeros, a drenagem e o acesso aos componentes em contacto com o produto, tendo em conta a formulação e os produtos químicos de limpeza.

Uma esfera rotativa de pulverização não comprova que todas as superfícies do agitador recebem uma limpeza adequada. As fitas, os cubos e os suportes podem criar zonas de sombra na cobertura da pulverização. Exija que o fornecedor explique a sequência de limpeza, a eventual necessidade de rotação do agitador e se é necessária inspeção ou desmontagem. A seleção entre aço inoxidável 304 e 316 deve ter em conta a química dos ingredientes e as condições de limpeza, e não a viscosidade.

Transforme a lista de opções num ensaio de aceitação

Compare as propostas com base na mesma gama de condições de processo. Os ensaios devem incluir a condição plausível de maior viscosidade, os níveis de enchimento relevantes e a sequência real de adição dos ingredientes. Um ensaio com água pode demonstrar o funcionamento mecânico, mas não pode validar a circulação num xarope concentrado.

1. Defina a uniformidade da mistura utilizando amostras de locais representativos nas zonas superior, intermédia e inferior, com uma medição adequada da composição, como o teor de sólidos solúveis corrigido em função da temperatura.
2. Registe o tempo de mistura, a velocidade, a temperatura do produto e a carga do acionamento; confirme a relação entre a corrente medida e o binário caso a corrente seja utilizada como indicador de carga.
3. Verifique a presença de aglomerados residuais, espuma excessiva, zonas estagnadas e variações térmicas inaceitáveis.
4. Valide a drenagem e a limpeza após a receita mais exigente, incluindo as zonas acessíveis onde possam permanecer resíduos.

Escolha a proposta que demonstre o desempenho de circulação e de limpeza necessário dentro dos limites mecânicos contínuos do equipamento. Quando as receitas abrangerem tanto líquidos de fácil escoamento como concentrados muito viscosos, determine se um único agitador consegue cobrir toda a gama ou se se justificam funções separadas de mistura geral e dispersão.