В настоящее время распространёнными методами перемешивания являются традиционное механическое перемешивание, перемешивание воздушным потоком и ультразвуковые колебания. Среди них механическое перемешивание широко используется в различных процессах благодаря своей простой конструкции, удобству в эксплуатации и отработанным технологиям производства.
Мешалки в первую очередь способствуют тщательному перемешиванию двух или более различных сред, обеспечивая физическое взаимодействие или сложные химические реакции, а также улучшая массо- и теплопередачу. Они обеспечивают равномерное перемешивание в системах «жидкость-жидкость», «твёрдое вещество-жидкость», «газ-жидкость» или «твёрдое вещество-жидкость-газ». Выбор подходящей мешалки зависит от вязкости жидкости в системе подготовки для достижения желаемого результата реакции.
Выбор мешалок для средне- и низковязких жидкостей
Вязкость — это ключевой параметр, характеризующий сопротивление жидкости течению и представляющий собой внутреннее трение между молекулами жидкости при воздействии внешних сил. Для жидкостей средней и низкой вязкости обычно используются следующие типы мешалок:
1. Пропеллерная мешалка
Пропеллерная мешалка обычно состоит из трёх лопастей относительно небольшой длины, с соотношением диаметра лопасти к диаметру реактора от 0,2 до 0,5. Во время перемешивания жидкость поступает на лопасти, выбрасывается через цилиндрическую спираль и возвращается на дно ёмкости по схеме осевой циркуляции. Благодаря своей простой конструкции и лёгкости изготовления она подходит для систем с низкой вязкостью и высоким расходом, особенно для систем «жидкость-жидкость» и систем «твёрдое вещество-жидкость» с низкой концентрацией.
2. Лопастная мешалка
Лопастные мешалки имеют простую конструкцию, обычно состоящую из двух-четырёх лопастей. Эти лопасти могут быть прямыми или наклонными, а их поверхности могут быть ориентированы перпендикулярно или под углом к направлению вращения. Жидкость движется вниз по валу, а затем поднимается вдоль внутренней стенки реактора, образуя непрерывную циркуляцию. Лопастные мешалки с относительно небольшим диаметром лопастей и высокой скоростью вращения идеально подходят для систем «жидкость-жидкость» и «жидкость-твёрдое вещество» с низкой вязкостью (≤20 Па·с).
3. Турбинная мешалка
Турбинные мешалки можно разделить на дисковые и открытые. Дисковая турбина состоит из центрального диска, прикрепленного к валу, обычно с шестью лопастями, которые могут быть прямыми, наклонными или изогнутыми. Диаметр лопастей обычно составляет треть внутреннего диаметра реактора. В этой системе жидкость выходит из турбины и распределяется горизонтально по поверхностям лопастей, обеспечивая превосходное перемешивание.
4. Трехлопастная мешалка с обратным изгибом
Этот тип мешалки имеет более сложную конструкцию и требует применения сложных производственных технологий. Как и турбинные мешалки, он создает радиальный поток внутри реактора, втягивая жидкость через рабочее колесо и выбрасывая ее по касательной вдоль лопастей. Такая конструкция обеспечивает отличную циркуляцию и равномерное перемешивание, что делает ее особенно подходящей для суспензий со средней и низкой вязкостью или жидкостей, вязкость которых увеличивается во время реакций.
Выбор лопастей мешалки для высоковязких жидкостей
Вязкие жидкости обладают большим внутренним трением, что требует большей механической энергии для создания относительного движения между молекулами во время перемешивания. Это предъявляет особые требования к прочности мешалки. Обычно для перемешивания вязких жидкостей используются следующие мешалки: якорная мешалка, рамная мешалка, дисковая мешалка с пилообразными лопастями, ленточная мешалка, шнековая мешалка, шнеково-ленточная мешалка.
Рисунок 1. Типы лопастей мешалки и соответствующие структурные схемы
Источник изображения: Назначение и типы лопастей мешалки docin.com/p-2471554461
Выбор мешалки: небольшая ошибка при выборе может привести к значительной неэффективности, подобно использованию ложки для перемешивания цемента. Мешалка с слишком маленьким диаметром не может обеспечить эффективную циркуляцию. Согласно отраслевым рекомендациям, диаметр лопастей мешалки должен составлять 30–50% от диаметра резервуара.
BioLink предлагает системы смешивания, подходящие для различных объемов, таких как 2 л, 5 л, 10 л, 15 л и 20 л, предназначенные для приготовления небольших объемов или ценных растворов в лабораторных условиях. Эти системы отличаются высокой мощностью смешивания и подходят для приготовления жидкостей средней и низкой вязкости с регулируемой скоростью в зависимости от реальных потребностей.
Системы смешивания объемом от 50 до 3000 литров предназначены для крупномасштабного коммерческого производстваи могут быть оснащены различными типами лопастей, которые можно выбрать в зависимости от типа подготавливаемой жидкости. Системы являются гибкими и настраиваемыми в соответствии с конкретными требованиями клиентов к подготовке жидкостей.
Одноразовая настольная система смешивания BioHub® DS
• Модульная конструкция позволяет управлять несколькими смесителями с помощью одного шкафа управления, что снижает производственные затраты.
• Резервуары для смешивания доступны в различных модификациях: 2 л, 5 л, 10 л, 15 л и 20 л, что позволяет смешивать небольшие объёмы ценных жидкостей.
• Резервуары доступны в двух вариантах материала: нержавеющая сталь и акрил.
• Система соответствует требованиям к целостности данных, изложенным в части 11 Свода федеральных постановлений 21 CFR, что делает её подходящей для стандартов производства GMP.
Одноразовая магнитная система смешивания BioHub® BM
Области применения:
• Средняя подготовка
• Приготовление буферного раствора
• Последующая переработка промежуточных продуктов
• Очистка объемного раствора
• Приготовление полуфабриката
• Другие приложения
Характеристики:
• Высокая степень настройки для удовлетворения конкретных потребностей
• Широкий диапазон стандартных объёмов от 50 до 3000 литров
• Модульная конструкция, обеспечивающая гибкий выбор модулей
• Точное и стабильное перемешивание с допуском скорости ±2 об/мин
• Высокая эффективность смешивания
• Стабильная конструкция оборудования и надежное программное обеспечение
Смесительная система BioHub® UM с верхним приводом
Система перемешивания с открытым верхом серии BioHub® UM
Система смешивания BioHub® UM с верхним приводом отличается эстетичным и лаконичным дизайном, а также простотой очистки и эксплуатации. Она предназначена для обычного перемешивания в биотехнологиях и фармацевтике, а также для исследовательских лабораторий и этапов разработки процессов.
Характеристики продукта:
• Эргономичный дизайн для легкого и быстрого использования
• Двигатель мешалки регулируется по высоте и подходит для приготовления жидкостей разного объёма, от 50 до 500 литров.
• Лопасти мешалки свободно вращаются, а метод перемешивания с помощью наклонной вставки создаёт неравномерное круговое движение, повышая эффективность перемешивания.
• Лезвия из материала SS316 быстро соединяются с помощью зажима для эффективного использования.
• Лезвия из нержавеющей стали в сочетании с открытым пакетом для смешивания для экономичного и качественного смешивания.