การผสม เป็นการนำสารหรือองค์ประกอบตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปมาผสมให้เป็นของผสมที่มีการกระจายตัวของสารองค์ประกอบหนึ่งอยู่ในสารอีกองค์ประกอบหนึ่ง ให้มีลักษณะเป็นเป็นสารผสมเนื้อเดียวกัน การผสมเป็นกระบวนการผลิตหนึ่งที่ใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม เช่น การแปรรูปอาหาร การผลิตยาและเวชภัณฑ์ การทำเหมืองแร่ การขึ้นรูปโลหะผง (powder metallurgy) กระบวนการผลิตอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมี ในอุตสาหกรรมอาหาร การผสมเป็นการรวมส่วนผสมต่างๆ เพื่อให้ได้คุณค่าทางอาหารและคุณลักษณะรสสัมผัสที่ต้องการ ระหว่างขั้นตอนการผสมอาจมีอุปกรณ์การลดขนาดและการขับรีดสารผสม (extruder) ร่วมอยู่ด้วย
ตัวอย่าง : การพัฒนาเนื้อสัมผัสของเบเกอรี่และไอศครีม การควบคุมการเกิดผลึกของน้ำตาล การตีฟองของส่วนผสมของแป้ง นม ไข่ ในการทำเค้กหรือแพนเค้ก การทำช็อคโกแลต
การผสมของแข็ง
การผสมของแข็งให้ได้คุณลักษณะสารผสมที่ต้องการขึ้นอยู่กับ
- ขนาดอนุภาคที่สัมพันธ์กัน รูปร่าง และ ความหนาแน่นของแต่ละสารที่นำมาผสมกัน
- ปริมาณความชื้น คุณลักษณะพื้นผิวและการไหลของของแข็งแต่ละตัว
- แนวโน้มของสารที่จะรวมตัวกันเป็นก้อน
- ประสิทธิภาพของเครื่องผสม
ปัจจัยที่มีผลต่อการผสมของแข็ง
- ขนาดอนุภาค : การผสมง่ายขึ้นเมื่ออนุภาคของแต่ละสารมีขนาดใกล้เคียงกัน
- รูปร่าง : รูปร่างทรงกลมผสมกันได้ง่ายกว่ารูปร่างอื่นๆ
- การดึงดูดระหว่างอนุภาค : ประจุไฟฟ้าสถิตย์ทำให้เกิดการผสมที่ไม่ดีนัก
- ความหนาแน่นของสาร : สารที่หนาแน่นกว่ามักตกอยู่ด้านล่าง
- สัดส่วนของสาร : อัตราส่วนผสม 1:1 เป็นการผสมที่ดีที่สุด
เครื่องผสมของแข็งแบบต่างๆ
- เครื่องผสมในถังดรัม (ถังโลหะทรงกระบอก) เป็นการผสมสารที่เป็นผงแห้ง เม็ด ในปริมาณน้อยแบบแบทช์ ถังดรัมมาตรฐาน 200 ลิตร (หรือขนาด 100 ลิตร หรือ 50 ลิตร) สำหรับอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องดิ่ม เคมี สีผง ยา เวชภัณฑ์
2. เครื่องผสมในถังทัมเบลอร์
- Double Cone Mixer
- V-shaped Mixer
ปัจจัยที่พิจารณาในการใช้งานเครื่องผสมแบบถังทัมเบลอร์
- ใช้ความเร็วที่เหมาะสมที่สุด
- ปริมาตรของสารที่ใส่ลงในถังผสมไม่เกิน 50 % ของปริมาตรถัง
3. เครื่องผสมแบบใบพาย
มีทั้งการใช้งานผสมเป็นแบทช์และแบบต่อเนื่อง สามารถติดตั้งหัวสเปรย์ฉีดของเหลวเพื่อการผสมลงในผงของแข็งขณะผสมอยู่ มีแบบแกนหมุนคู่ซึ่งให้การผสมแบบแรงเฉือนต่ำ เนื่องจากเกิดโซนการผสมแบบฟลูอิดไดซ์ (ของผสมถูกทำให้ลอยในอากาศและผสมกันระหว่างนั้น-เหมาะกับสารผสมที่มีความหนาแน่นแตกต่างกัน สามารถผสมกันได้ง่ายและเร็ว)
4. เครื่องผสมแบบใบริบบอน
เป็นถังผสมรูปตัว U มีแกนหมุนใบแบบริบบอนในแนวนอน ซึ่งทำให้สารผสมถูกยกตัวจากล่างขึ้นบน และเคลื่อนไปข้างหน้าเหมือนขับเคลื่อนจากการลำเลียงด้วยสกรู สามารถผสมสารที่เป็นของแข็งกึ่งเหลวได้ การผสมมีแรงเฉือนด้วย ซึ่งเหมาะกับการผสมสารที่ต้องการลดขนาดอนุภาคไปในตัว
5. เครื่องผสมแบบสกรูแนวตั้งในถังรูปโคน
เป็นการผสมแบบแบทช์และประยุกต์ใช้เป็นเครื่องทำให้แห้งโดยใช้ความดันสูญญากาศขณะผสม หรือเป็นเครื่องลดฟองอากาศที่เกิดจากการผสม เป็นการผสมแบบไม่รุนแรง เกิดความร้อนขณะผสมต่ำ และให้สารผสมที่เป็นเนื้อเดียวกันที่มีประสิทธิภาพสูง
การผสมของเหลว
ในกระบวนการผลิต การผสมของเหลวเพื่อให้ได้สารผสมที่เป็นสารแขวนลอย อิมัลชั่น สารละลาย และ แอโรซอลส์ เครื่องกวนผสมของเหลวมีใบกวนแบบต่างๆ ที่มีคุณลักษณะเฉพาะในการสร้างรูปแบบการไหลของของเหลวระหว่างกวนผสม โดยการพิจารณาถึงผลลัพธ์ของของผสมที่ได้จากการเลือกใช้ใบกวนที่เหมาะสม เช่น การสร้างกระแสน้ำวน การเพิ่มแรงเฉือนหรือลดแรงเฉือน การกระจายความร้อนที่เกิดจากการกวนผสม หรือ การเกิดฟองอากาศ
รูปแบบการไหลของของเหลว
- การไหลแนวขนานกับแกนกวน (Axial Flow) : สำหรับการกวนผสมระหว่างของเหลวกับของเหลว การเกิดการแลกเปลี่ยนความร้อน หรือการเกิดกระแสน้ำวน
ตัวอย่างใบกวน/ใบพัด – แบบมารีน ให้แรงเฉือนต่ำ ให้คุณสมบัติการปั๊มดี
- การไหลแนวรัศมีใบกวนหรือแนวตั้งฉากกับแกนกวน (Radial Flow) : สร้างแรงเฉือนและกระแสการไหลแบบปั่นป่วน สำหรับการกวนผสมของแก๊สและของเหลว หรือการกวนผสมของเหลวอิมัลชั่น
ตัวอย่างใบกวน/ใบพัด – Rushton, Saw Disc (แรงเฉือนสูง)
- การไหลแนวเส้นสัมผัสของรูปทรงถังกวนที่เป็นวงกลม (Tangential Flow) : เหมาะสำหรับการกวนผสมของเหลวผสมที่มีความหนืดสูง เกิดกระแสน้ำวน
ตัวอย่างใบกวน/ใบพัด – แบบสมอ (Anchor), แบบประตู (Gate)
เครื่องผสมของเหลวที่มีความหนืดต่ำหรือความหนืดปานกลาง
ใบกวน/ใบพัดมี 3 ลักษณะ
- ใบพัดแบบ Propeller
- ปกติมี 3 ใบพัดสำหรับกวนผสมของเหลว สามารถผสมของผสมของแก๊สกับของเหลวได้ในระดับสเกลห้องแล็บ
- สำหรับการผสมของเหลวที่ต้องการการผสมที่ให้ปริมาณของผสมมาก
- ใช้ผสมของเหลวที่มีความหนืดสูงกว่า 5000 cPs (เช่น กลีเซอรีน น้ำมันเชื้อเพลิง) ไม่ได้
- ความเร็วการหมุนใบพัดสูงถึง 8000 rpm สำหรับขนาดใบพัดเล็ก (ปกติ 1800 rpm)
- ใบพัดแบบเทอร์ไบน์ Turbine
- เป็นใบพัดแบบโค้งหรือแบบตรงหลายๆ ใบ เส้นผ่าศูนย์กลางตั้งแต่ 30-50% ของเส้นผ่าศูนย์กลางถังผสม
- ความเร็วการหมุนต่ำกว่าแบบ propeller อยู่ที่ 50-200 rpm
- ใบพัดแบบใบพาย Paddle
- ความเร็วการหมุนต่ำ 100 rpm
- ให้การไหลแบบแนวรัศมีและแนวสัมผัสวงกลม แต่ถ้าใบพัดเอียงทำมุมแบบ pitch สร้างการไหลแบบแนวขนานแกนด้วย
เครื่องผสมของเหลวที่มีความหนืดสูงและเครื่องนวดผสมสารของแข็งกึ่งเหลวหรือ pastes
ในกระบวนการผสมของเหลวความหนืดสูงหรือเพสต์ การนวด การพับ การเฉือนต้องรวมอยู่ในเครื่องผสมด้วย เครื่องผสมเหล่านี้ ได้แก่
- เครื่องนวดผสมแบบใบซิกม่า (Double Sigma Blade Mixer)
- เครื่องนวดผสมแบบโคจร (Planetary Mixer)
- เครื่องกวนผสมแบบใบสมอหรือใบประตู (Liquid Agitator – Anchor or Gate Impeller)
*การทำแกรนูลแบบเปียก (wet Granulation) คือ นำส่วนผสมทั้งหมดที่จะทำแกรนูลใส่ลงในเครื่องผสมยา (Mixer) แล้วเติม สารช่วยยึดเกาะเพื่อให้ส่วนประกอบต่างๆ เกาะกันดี โดยขั้นตอนนี้จะใช้เวลามากพอสมควรเพื่อให้ส่วนประกอบต่างๆ เข้ากันดี ซึ่งเรียกส่วนผสมที่ได้นี้ว่า Wet Mass หรือ Dump Mass หลังจากนั้นนำไปผ่านตะแกรงเพื่อให้เป็นรูปลักษณะที่เรียกกว่าตัวหนอน แล้วนำตัวหนอนที่ได้นั้นไปอบให้แห้งพอประมาณ โดยทั่วไปจะให้เหลือน้ำอยู่ประมาณ 1-5% แล้วแต่ชนิดของยาที่จะผลิต (LOD 1-5%) แล้วนำไปเร่งแห้งเพื่อลดขนาด หลังจากนั้นนำแกรนูลที่เร่งแล้ว ไปผสมแห้ง (Dry Blending) โดยเติมสารช่วยไหล ในขั้นตอนนี้ หลังจาก Dry Blending แล้วจะได้แกรนูลที่พร้อมจะเข้าสู่ขั้นตอนการตอก
ที่มา : วิกิพีเดียไทย
ขอบคุณครับ
admin – 4.Sep.2020