Tâches de mélange

L’objectif de tout processus de mélange est d’obtenir l’homogénéité requise du procédé dans tout le volume contenu. Lors de l’homogénéisation, il est important de réduire les différences de concentration et de température qui se produisent, p. ex. par des ajouts de produits, des transferts de masse, des réactions chimiques ou des transferts de chaleur. Cette tâche de mélange intervient dans les systèmes monophasés et multiphasés.

Afin de réduire la consommation d’énergie ou d’augmenter la productivité lors de l’homogénéisation, il est nécessaire de préciser si le temps de mélange est un facteur limitant. Pour les liquides à faible viscosité, le temps de mélange est de l’ordre de quelques minutes et n’est donc pas critique dans la plupart des cas.

La situation est différente avec les fluides très visqueux. Ici, la rhéologie du milieu détermine le procédé de mélange. Des systèmes d’agitation spéciaux, principalement muraux, sont également nécessaires pour obtenir des temps de mélange adaptés au processus.

Lors du mélange de solides, en particulier des matières en vrac, la détermination de la qualité du mélange joue un rôle central. La connaissance des principes statistiques est une aide précieuse dans les applications pratiques et améliore l’efficacité de la procédure permettant de déterminer la qualité du mélange. La transposition des temps de mélange obtenus en laboratoire à l’échelle de la production est également d’une grande importance dans ce contexte.

Une suspension désigne un mélange hétérogène de substances, constitué d’un liquide et de solides qui y sont répartis. La mise en suspension est le procédé qui consiste à réunir ces deux substances. Un agitateur de suspension répond à différents objectifs. Par exemple, pour dissoudre des solides, la fluidisation des solides près du fond peut suffire, alors que dans les procédés continus, p. ex. la cristallisation ou la lixiviation du minerai, les exigences les plus élevées portent sur l’homogénéité de la suspension.

Les dispersions liquide/liquide désignent des mélangent de deux ou plusieurs liquides non miscibles entre eux. Ces mélanges sont employés dans de nombreuses applications industrielles. Dans l’industrie chimique, les liquides sont souvent mélangés temporairement entre eux dans le cadre d’un contrôle ciblé d’extractions ou de réactions. Des dispersions stables à long terme sont également produites, par exemple dans les industries pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. Ces dispersions de liquides stables à long terme sont appelées émulsions.

Le gazage de liquides est d’une grande importance dans les industries chimiques et pharmaceutiques et dans la biotechnologie. L’objectif ici est d’obtenir le transfert de masse le plus élevé possible entre le gaz dispersé et le liquide. Les réacteurs agités avec systèmes de gazage sont utilisés pour les synthèses chimiques comme l’hydrogénation ou l’oxydation, ainsi que pour la fermentation.

Le séchage est un processus de base en génie des procédés. Le séchage thermique des solides humides est un processus combiné de transfert de chaleur et de masse visant à obtenir un produit final sec par évacuation de l’humidité. Pour le séchage thermique de solides humides sous vide, les appareils verticaux avec mélangeur sont les plus adaptés. Lors de la conception de ces séchoirs, le passage à échelle de laboratoire à la production à échelle industrielle en termes de temps de séchage est particulièrement intéressant.

Dans de nombreux procédés agités, le transfert thermique est l’une des exigences essentielles auxquelles l’élément d’agitation doit répondre conjointement avec la géométrie de la chaudière et les éléments de refroidissement/chauffage. Parmi les opérations classiques, citons le maintien d’une température de produit constante pendant une réaction exothermique ou endothermique ou la détermination d’une certaine température du produit par chauffage et refroidissement pendant un temps prédéterminé.