Сбить смесь: в РФ создали установку для супероднородных растворов
Российские инженеры создали первую в нашей стране промышленную установку для горизонтального смешивания твердых и жидких компонентов растворов. Она позволяет добиться более высокой однородности смесей, чем классические подходы, когда вещества перемешивают в специальных емкостях. Устройство состоит из трубы с валом, проходя через который исходные материалы становятся гомогенной массой. Это необходимо для производства высококачественных композитов для авиа- и автомобилестроения, создания синтетических тканей и продуктов питания. По мнению экспертов, разработка будет востребована в малотоннажной химии и даже для изготовления майонеза, если будет отвечать высоким требованиям к характеристикам получаемого продукта.
Первый горизонтальный смеситель
Специалисты РХТУ им. Д.И. Менделеева разработали и запатентовали первую в нашей стране установку для горизонтального перемешивания твердых и жидких компонентов (смеситель). По сравнению с существующими классическими технологиями смешивания в баках устройство позволяет добиться гораздо большей однородности смеси, практически избавиться от брака и повысить производительность. Известно, что аналоги подобных смесителей существуют только в Германии и Швейцарии. Изобретение может применяться для производства различных материалов в химической, текстильной и пищевой промышленности. Например, для создания специальных композитов для производства деталей самолетов и автомобилей.
— Смеситель состоит из трубы, которая установлена на платформе. Внутри нее находится вращающийся горизонтально вал. На нем закреплены два типа насадок: одни из них перемешивают между собой компоненты, а другие лопатки обеспечивают транспортировку внутри трубы от загрузки до слива. Это упрощает технологический процесс, так как избавляет от необходимости заливать и сливать баки. Как следствие, растет производительность, — рассказал «Известиям» аспирант Передовой инженерной школы РХТУ Александр Ушков.
Основной целью разработки модернизированного смесительного аппарата было получение однородной суспензии путем смешивания двух компонентов: мелкодисперсного порошка полиакрилонитрила (полимера) и его растворителя диметилацетамида. Из этой смеси получают полиакрилонитрильные волокна, используемые для изготовления тканей, деталей самолетов, элементов салонов автомобилей, а также спортивного инвентаря. Однако установка универсальна и может использоваться и в других отраслях — там, где промежуточным продуктом являются суспензии и эмульсии. Это, например, производство продуктов питания.
Внедрение разработанной учеными установки в технологические линии предприятий позволит получать более однородные растворы за счет возможности контролировать интенсивность перемешивания суспензионных смесей. Это приведет к снижению объемов производственного брака, повысит ремонтопригодность оборудования и обеспечит снижение себестоимости конечного продукта, выпускаемого предприятием, уверены разработчики.
Малотоннажная химия и производство майонеза
Одно из важных направлений технологического лидерства для нашей страны — это новые материалы и химия. И многие отрасли промышленности нуждаются в эффективных установках для синтеза, подчеркивает заместитель директора Института перспективных материалов и технологий НИУ МИЭТ Алексей Дронов.
— Нужны малогабаритные установки, так как многие вещества нужны в ограниченных количествах. То есть речь идет о малотоннажной и микротоннажной химии. Если использование предложенной установки будет экономически целесообразно и ее можно использовать для импортозамещения, то она, несомненно, будет востребована отраслями, — сказал он.
Среди лабораторного оборудования существует большой выбор различных смесителей и других аппаратов для смешивания. Но при необходимости решить некоторые конкретные задачи оказывается, что оно по разным причинам не подходит, пояснил «Известиям» ведущий научный сотрудник Научной школы «Химия и технология полимерных материалов» РЭУ им. Г.В. Плеханова Петр Пантюхов.
— Химикам приходится брать наиболее подходящий промышленно выпускающийся смеситель и дорабатывать его для решения конкретной задачи. Вероятно, при получении суспензии полиакрилонитрила и диметилацетамида наши коллеги столкнулись с определенными трудностями, для преодоления которых им потребовалось существенно доработать имеющийся у них образец. Это крайне полезно для решения конкретной задачи, но вряд ли данная разработка будет очень эффективна для других систем, — отметил эксперт.
Судя по тому, что смешение производится при низкой температуре и при атмосферном давлении, установка должна быть достаточно безопасной для потребителей, добавил он.
Установку можно будет использовать для производства пищевых продуктов, например, майонеза, если получаемая смесь будет отвечать требованиям по гомогенности соуса, рассказал «Известиям» главный технолог компании «Скит» Рамис Хусаинов.
— Различных вариантов смешивания ингредиентов майонеза очень много. Основная задача при этом — гомогенизация. Нужно залить масло в водную фракцию с желтком и остальными составляющими и перемешать. Тогда вы просто получите грубую эмульсию с крупными частицами размером 1 мм. Для того, чтобы сделать массу частиц диаметром около 1–5 микрон, что дает нужную густоту и глянцевость соуса, нужно, чтобы смеситель работал со скоростью 3 тыс. оборотов в минуту. Если разработка способна это обеспечить, то мы могли бы ее применять, — сказал он.
По словам заведующего кафедрой инжиниринга технологического оборудования НИТУ МИСИС Алексея Карфидова, разработку росийских специалистов можно признать большим успехом, так как создание подобного оборудования — очень сложный процесс, требующий высокой точности.
— Сделать смеситель для разных веществ не так легко, как это может показаться. Для этого нужна высокая точность позиционирования и малые вибрации источника движения, потому что иначе это может негативно влиять на процесс смешивания. Необходимо точное изготовление деталей, их сборка и подгонка, — отметил он.
Чем будет больше подобного оборудования, тем лучше для технологического суверенитета нашей страны, уверен специалист.
