BRPI1007976B1

BRPI1007976B1 - Aparelho misturador distributivo e dispersivo

Info

Publication number: BRPI1007976B1
Application number: BRPI1007976-9A
Authority: BR
Inventors: Christopher John Brown; Graeme Neil Irving; Adam Jan Kowalski
Original assignee: Unilever N.V
Priority date: 2009-02-09
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2020-08-04
Also published as: EP2393583A1; WO2010091983A1; US20120113743A1; GB0901954D0; EP2393583B1; BRPI1007976A2; US9539551B2

Abstract

aparelho misturador distributivo e dispersivo, e, uso do aparelho um aparelho misturador distributivo e dispersivo, compreendendo duas superfícies confrontantes (1, 2) com cavidades (3) nele que em movimento relativo das superfícies funcionam como um misturador de transferência de cavidade (ctm) ou um misturador dinâmico de deformação controlada (cddm) ou ambos, onde a separação normal das superfícies confrontantes varia na direção do volume do fluxo, de modo a definir uma pluralidade de regiões de sucessivos espaçamentos próximos e mais amplos das superfícies confrontantes.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a aparelhos misturadores para fluidos e em particular, dispositivos misturadores flexíveis que podem fornecer uma gama de condições de mistura.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] É reconhecido que a mistura pode ser descrita tanto como distributiva ou dispersiva. Em um material de multi-fase que compreende domínios discretos de cada fase, a mistura distributiva procura mudar as posições espaciais relativas dos domínios de cada fase, enquanto que a mistura dispersiva busca superar forças coesivas para alterar o tamanho e a distribuição de tamanho dos domínios de cada fase. A maioria dos misturadores empregam uma combinação de mistura distributiva ou dispersiva, embora, dependendo da aplicação pretendida o equilíbrio irá se alterar. Por exemplo, uma máquina misturadora de amendoim e passas será totalmente distributiva, de modo a não danificar as coisas a serem misturadas, enquanto que um liquidificador/homogeneizador será dispersivo.

[003] Muitos tipos diferentes de misturadores rotor/estator são conhecidos. Fluxo através de reatores de agitação, como os divulgados no documento US 2003/0139543 compreende um recipiente com elementos de mistura montado internamente e são geralmente em função distributiva. A direção do volume do fluxo dentro do tal misturador é da porta de entrada para a porta de saída.

[004] Outros tipos de misturadores rotor/estator, (como descrito no documento WO 2007/105323) são projetados com a intenção de formar emulsões finas e são dispersivos em caráter. O documento DE 1557171 descreve um misturador com uma pluralidade alternadamente rotativos e estáticos, elementos do tipo compartimento concêntricos através da direção do volume do fluxo ser radial.

[005] Os documentos EP 0799303 e GB 2118058 descrevem urn tipo de misturador conhecido, a seguir referido como um "Misturador de Transferência de Cavidade" (CTM). O CTM é composto por elementos que definem superfícies confrontantes, cada tendo uma série de cavidades formadas nos mesmos, em que as superfícies movem relativamente umas às outras e em que um material líquido é passado entre as superfícies e o fluxo ao longo do percurso passando sucessivamente pelas cavidades em cada superfície. Na figura 1 do documento GB 2118058, as superfícies confrontantes são superfícies internas de um recipiente e a superfície externa coaxialmente dispostas internas no tambor. As cavidades são organizadas de modo que elas se sobrepõem, formando caminhos de fluxo sinuoso que mudam com o tambor e a recipiente girando em relação ao outro. O tipo de misturador mostrado no documento GB 2118058 tem elementos do estator e rotor com cavidades opostas que, com o misturador operando, se movem entre si na direção do volume do fluxo através do misturador. Em tal tipo de misturadores CTM, mistura primariamente distributiva é obtida. Cisalhamento é aplicado pelo movimento relativo das superfícies geralmente em uma direção perpendicular ao fluxo de carga do material ao longo do misturador. Em tal dispositivo, há relativamente pouca variação na área de corte transversal para o fluxo de como o material passa axialmente abaixo do dispositivo. Geralmente, a área transversal para o fluxo (devido às cavidades) varia por um fator menor que 3 através do aparelho. Cavidades ausentes, a separação "metal para metal" entre a superfície interna do recipiente e a superfície do tambor é essencialmente constante.

[006] A aplicação comercial de CTMs tem sido amplamente restrita à indústria de conversão de termoplásticos, onde a tecnologia CTM foi originada (ver o documento EP 048590). Em parte, isso é porque foi estabelecido dispositivos rotor/estator, tais como misturadores "Silverson", que oferecem alguns dos benefícios com um custo significativamente menor.

[007] Em alguns misturadores, tal como descrito no documento EP 0434124 elementos do tipo compartimento rotor e estator são configurados de tal forma que o fluxo de volume deve passar por espaços relativamente estreitos dentro do misturador. A alternância similar de espaços de fluxo relativamente estreitos e amplos, com a finalidade de formar uma emulsão, é conhecida a partir do documento GB 129757. Este documento GB 129757 divulga um misturador no qual as superfícies confrontantes são formadas entre dois membros cônicos, localizados um dentro do outro. O membro interno cônico é um rotor e tem duas semicirculares, circunferencial e ranhuras dispostas horizontalmente e que, juntamente com ranhuras semelhantes na superfície confrontante do membro externo cônico define câmaras anelares de mistura entre as regiões de fluxo extensional alto. Uma outra característica do misturador divulgado em GB 129757 é que o espaçamento entre as superfícies confrontantes se afunila na direção do volume do fluxo, de modo que o espaçamento normal entre as superfícies (ou seja, o espaçamento ignorando as ranhuras) seja reduzido na direção do volume do fluxo.

[008] Os documentos GB 129757 e EP 0434124 não são CTMs como os espaços relativamente amplos no interior da forma em anéis dos misturadores e lá pouca ou nenhuma alteração da geometria do caminho do fluxo com o movimento do rotor e do estator.

[009] O documento EP 0799303 descreve um misturador, a seguir designado como um "Misturador Dinâmico de Deformação Controlada" (CDDM). Em comum com o CTM, este tipo de misturador tem elementos do estator e rotor, com superfícies confrontantes com cavidades opostas que, conforme o misturador opera, se mover entre si através da direção do volume do fluxo através do misturador. O CDDM se distingue do CTM em que o material também está sujeito à deformação extensional. O fluxo extensional e dispersivo eficiente de mistura é garantido por ter superfícies confrontantes com cavidades dispostas de tal forma que a área transversal para o fluxo de volume do líquido através do misturador sucessivamente aumenta e diminui através de um fator de pelo menos 5 através do aparelho. Em comparação com a incorporação do CTM descrita acima, as cavidades do CDDM são geralmente alinhadas ou ligeiramente deslocadas em direção axial de tal modo que o material possua fluidez axialmente ao longo das superfícies confrontantes, e seja forçado através de aberturas estreitas, assim possuir fluidez ao longo e entre as cavidades. O CDDM combina o desempenho distributivo misturador do CTM com o desempenho dispersivo de misturador. Assim, o CDDM é mais adequado para problemas como a redução do tamanho das partículas de uma emulsão, onde o misturador dispersivo é essencial. Para o CTM divulgado no documento GB 2118058, o espaçamento normal das superfícies confrontantes (ausente de cavidades) no CDDM é constante ao longo do comprimento do misturador. O documento GB 129757 não divulga um misturador CDDM porque, apesar de regiões de fluxo dispersivo extensional alternativo com zonas de mistura distributiva, as zonas de mistura distributiva são anelares e não têm o tipo CTM como mistura de todo o fluxo de carga através do misturador.

[010] O documento GB 2308076 mostra várias modalidades de um misturador compreendendo um co-chamado bombeador de "palhetas deslizantes". Estes incluem os dois tipos de tambor/recipiente onde o fluxo de carga é maior ao longo do eixo do misturador e misturadores em que o fluxo é radial. Muitos outros tipos de misturadores podem ser configurados tanto como o tipo tambor/recipiente ou do tipo "planar". Por exemplo, os documentos DD 207104 e GB 2108407 mostram um misturador compreendendo duas superfícies móveis confrontantes com pinos salientes que causam uma mistura de material que flui em uma direção radial entre as placas.

[011] Ambos CTM e CDDM podem ser incorporados em uma forma "planar" onde o tambor e o recipiente são substituídos por um par de discos montados para rotação relativa e as cavidades são fornecidas nas superfícies dos discos confrontantes. Desta forma modificada "planar" o fluxo de volume é geralmente radial.

[012] Uma consideração importante ainda mais em projetos CDDM leva a certas preocupações em relação às posições relativas dos componentes axiais do rotor e do estator durante a operação, que são críticos para o desempenho. Tais posições relativas podem mudar pelo deslocamento axial das partes rotativas respeitando as partes estáticas e isso pode comprometer espaços livres críticos. Em condições de operação "normal", tal deslocamento é resistente através de rolamentos axiais, uma abordagem que se torna mais difícil a altas pressões e velocidades do misturador.

[013] Existem limites práticos para o espaçamento entre as superfícies confrontantes nos CDDM e CTM. Como o dispositivo é aquecido, a expansão pode significar que o rotor/tambor expande em uma direção radial. O estator/recipiente pode expandir menos, pois é mais capaz de perder calor. Isso pode resultar em uma redução da diferença entre as superfícies confrontantes e até mesmo o contato. Em altas velocidades de operação, o contato entre as superfícies pode ser catastrófico.

[014] Outras dificuldades surgem das altas taxas de cisalhamento que são encontradas em misturadores com muito estreitamente das superfícies confrontantes. Altas taxas de cisalhamento levam a alta tensão de cisalhamento (que é uma função da taxa de cisalhamento e viscosidade). Estas tensões de cisalhamento levam a um alto torque (que está relacionado com a tensão de cisalhamento para uma determinada geometria). Para uma velocidade angular fixa dos elementos misturando, o consumo de energia está diretamente relacionado ao torque. Daí misturadores que empregam altas taxas de cisalhamento normalmente requerem entradas de energia de grande porte. Isto não apenas aumenta o custo, mas pode produzir aquecimento indesejado ou não controlado do material a ser processado.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[015] Nós determinamos que variando a separação normal das superfícies confrontantes nos misturadores do tipo CTM/CDDM, é possível limitar o mais intenso cisalhamento a relativamente poucas regiões.

[016] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho misturador do tipo distributivo e dispersivo, compreendendo duas superfícies confrontantes tendo cavidades nelas, que em movimento relativo das superfícies, funcionam como um misturador de transferência de cavidade ou misturador dinâmico de deformação controlada ou ambos, onde a separação normal das superfícies confrontantes varia com a direção do volume do fluxo, de modo a definir uma pluralidade de regiões de sucessivos espaçamentos próximos e mais amplos das superfícies confrontantes.

[017] A presença de séries do tipo CTM ou CDDM de séries dispostas circunferencialmente de cavidades em pelo menos uma das regiões de mais amplo espaçamento entre as superfícies confrontantes, é uma característica essencial da invenção. Pode haver uma de tais séries de cavidades entre cada uma das regiões de espaçamento próximo (para além das extremidades do misturador) ou pode haver mais de uma de tais séries em algumas ou todas as regiões de espaçamento mais amplo.

[018] A configuração do misturador do tipo CDDM é a preferencial para o posicionamento relativo das cavidades nas superfícies confrontantes. Em tal configuração, as regiões de espaçamento mais amplo entre as superfícies confrontantes são fornecidas com pelo menos uma série disposta circunferencialmente de cavidades, e as regiões de espaçamento estreito são anelares e não contornadas pelo fluxo dentro e através das cavidades.

[019] As regiões onde as superfícies confrontantes estão mais proximamente espaçadas são aqueles onde a taxa de cisalhamento dentro do misturador tende a ser maior. Como observado acima, o alto cisalhamento contribui para o consumo de energia e aquecimento. Isto é especialmente verdadeiro quando as superfícies confrontantes do misturador são espaçadas por um intervalo de menos de cerca de 50 microns. Vantajosamente, confinando as regiões de alto cisalhamento a regiões relativamente curtas significa que o consumo de energia e o efeito de aquecimento podem ser reduzidos, especialmente nas regiões das superfícies confrontantes onde são espaçadas com espaço relativamente amplo. Um benefício adicional desta variação na separação normal das superfícies confrontantes na direção do volume do fluxo, é que por ter regiões relativamente pequenas de alto cisalhamento, especialmente com um tempo de residência baixo é que a queda de pressão ao longo do misturador pode ser reduzida sem comprometer o desempenho de mistura. Determinamos que usinando de volta as superfícies confrontantes nas regiões de espaço mais amplo de tal forma que a folga entre as superfícies confrontantes seja pelo menos 2 vezes maior do que as regiões mais próximas, de preferência de 3 a 20 vezes maior do que as regiões mais próximas, uma redução muito significativa da força requerida e redução da pressão de operação são obtidas.

[020] Em uma modalidade da presente invenção, pelo menos um membro tipo compartimento é disposto entre as superfícies confrontantes. As superfícies do membro tipo compartimento conformam-se ao perfil das superfícies confrontantes, contra as quais elas são dispostas e o membro tipo compartimento é em degraus, de modo que o misturador do mesmo tipo descrito acima é formado entre pelo menos uma superfície do membro tipo compartimento e pelo menos uma das superfícies confrontantes. O fluxo de material através das aberturas no membro tipo compartimento promove mistura distributiva nas regiões mais amplamente espaçadas das superfícies confrontantes. Um membro tipo compartimento promove regiões onde o fluxo é altamente extensional permitindo o misturador operar com pressões mais baixas do que seria o caso. De preferência o ou pelo menos um membro tipo compartimento tem um movimento de rotação relativo, mas não está girando livremente em relação à pelo menos uma das superfícies confrontantes e/ou pelo menos um outro membro tipo compartimento e o volume do fluxo de fluido dentro do aparelho de mistura está no plano da superfície do ou de pelo menos um membro tipo compartimento.

[021] Outra modificação benéfica do aparelho é para garantir que as regiões das superfícies confrontantes dispostos axialmente alternam com regiões de superfícies confrontantes dispostas radialmente evitando assim qualquer tipo de vazamento ou falha do fluxo através do misturador. Axialmente e radialmente preferencialmente sendo definidos como sendo com 20, e preferivelmente dentro de 10 graus da direção relevante.

[022] Um outro aspecto da presente invenção subsiste no uso do aparelho misturador da presente invenção para o tratamento de um líquido, emulsão, gel ou outras composições fluidas.

[023] Concretizações típicas da invenção assumem a forma de um misturador estator/rotor tambor/recipiente. No entanto, ambos os CTM e o CDDM podem ser incorporados em uma forma "plana" onde o tambor e o recipiente são substituídos por um par de discos montados para rotação relativa e as cavidades sendo fornecidas nas superficies confrontantes dos discos.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[024] Para efeitos de entendimento do funcionamento do CTM ou do CDDM em geral, a divulgação dos documentos EP 48590, EP 799303, GB 2118058 e W096/20270 são aqui incorporados por referência. Como observado acima, o aparelho da presente invenção é semelhante ao CTM e CDDM onde compreendem duas superfícies confrontantes e difere em que parte do volume do fluxo para líquidos ao longo destas superfícies confrontantes através do misturador varia significativamente de largura, medida entre as superfícies e ignorando as cavidades.

[025] Como o CTM e o CDDM, existem várias configurações possíveis para o aparelho de mistura da presente invenção. Em uma combinação preferencial, as superfícies confrontantes são cilíndricas. Neste tipo de configuração do aparelho, geralmente compreende um tambor cilíndrico e um recipiente coaxial. As superfícies confrontantes serão definidas pela superfície externa do tambor e a superfície interna do recipiente. No entanto, há configurações alternadas em que as superfícies confrontantes são circulares e, geralmente, em forma de disco. Entre esses dois extremos de configuração são aqueles em que as superfícies confrontantes são cônicas ou frusto-cônica e (quando presente) um ou cada membro tipo compartimento é geralmente cônico ou frusto-cônico. Incorporações não cilíndricas permitem a maior variação no cisalhamento em diferentes partes do fluxo através do misturador.

[026] A configuração cônica do misturador tem uma vantagem sobre a configuração cilíndrica em que é mais fácil para a máquina de cavidades na superfície interna da superfície confrontante mais externa.

[027] Enquanto um típico misturador de acordo com a presente invenção do tipo CTM ou CDDM terá justaposição de cavidades, é possível que um misturador de acordo com a invenção seja equipado com uma ou mais regiões em que a justaposição é de acordo com o tipo CTM e uma ou mais regiões em que é de acordo com o tipo CDDM. Como pode ser visto a partir da figuras do processo corrente nos encontros do misturador, seqüencialmente, uma pluralidade de regiões que são do tipo CTM ou do tipo CDDM (as regiões mais espaçadas das superfícies confrontantes), seguida pelas regiões em que as superfícies confrontantes são muito mais espaçadas e que têm alguma similaridade funcional para um homogeneizado giro de disco.

[028] De preferência, são de 3 a 20 regiões de mistura distributiva (aquelas com as superfícies confrontantes mais espaçadas) e um número comparável das regiões de mistura dispersiva (aquelas com as superfícies confrontantes mais espaçadas). Preferencialmente, existem de 6 a 12 pares de tais regiões. Embora estes pares de regiões possam incluir partes do aparelho que são fabricados separadamente e, em seguida, presos entre si, é preferencial que ambas as superfícies confrontantes e cavidades nele são de construção monolítica, isto é, usinado de peças únicas de metal.

[029] Para dispositivos construídos como cilindros concêntricos em que o fluxo de carga é axial, então a taxa de cisalhamento rotacional em misturadores do tipo CTM ou CDDM de concepção convencional é independente da posição axial. E para esses dispositivos construídos como discos concêntricos em que o fluxo de carga é radial, então a taxa de cisalhamento rotacional é diretamente dependente da posição radial.

[030] Os recursos adicionais dos conhecidos CTM e CDDM podem ser incorporados ao misturador aqui descrito. Por exemplo, uma ou ambas as superfícies confrontantes podem ser fornecidas com meios para aquecer ou arrefecer. Cavidades onde são fornecidas nas superfícies confrontantes essas (e também as aberturas no membro tipo compartimento) podem ter uma geometria diferente em diferentes partes do misturador para variar as condições de cisalhamento. Os parâmetros de funcionamento do aparelho de mistura, de acordo com a presente invenção, irão variar de acordo com a aplicação prevista. Por exemplo, quando o processo corrente é de emulsão de baixa viscosidade o aparelho normalmente tem uma velocidade de rotor de mais do que 1000 rpm e um tempo de residência que pode ser tão baixo como de dezenas de microssegundos. As superfícies confrontantes mais próximas serão tipicamente de 50 microns ou menos distante, de preferência, com uma separação na faixa de 10 a 50 microns. Para materiais mais viscosos, a velocidade de rotação será menor e o tempo de permanência será maior.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[031] A fim de que a presente invenção possa ser melhor compreendida, será descrita a título de exemplo e com referência as figuras em anexo que se relacionam com dispositivos de construção modular, em que:

[032] A Figura 1 mostra um corte axial através de um tambor rotativo cilíndrico liberado e misturador dinâmico de deformação controlada (CDDM) de recipiente coaxial estático de acordo com a invenção.

[033] A Figura 2 mostra uma visão detalhada da região 'A" da Figura 1.

[034] A Figura 3 mostra um corte axial através de um tambor rotativo cilíndrico liberado e misturador de transferência de cavidade (CTM) de recipiente estático coaxial, que está de acordo com uma modalidade menos preferencial da invenção.

[035] A Figura 4 mostra uma visão detalhada da região HA" da Figura 3.

[036] A Figura 5 mostra um corte axial através de um misturador dinâmico de deformação controlada (CDDM) de disco estático e de rotação liberada de acordo com a invenção.

[037] A Figura 6 mostra uma visão detalhada da região HA" da Figura 5.

[038] A Figura 7 mostra um corte axial através de um misturador de transferência de cavidade (CTM) de disco estático e rotação liberada de acordo com uma modalidade menos preferencial da invenção.

[039] A Figura 8 mostra uma visão detalhada da região "A" da Figura 7.

EXEMPLOS 1. Tambor Rotativo Cilíndrico Liberado e Recipiente Estático Coaxial CDDM

[040] A Figura 1 mostra uma parte de um misturador que compreende um tambor interno (1) e um recipiente externo (2). Cavidades (3) são fornecidas no tambor e no recipiente para que o tambor gire sobre seu eixo (mostrado tracejado), o tambor e o recipiente cooperam para formar um misturador dinâmico de deformação controlada (CDDM). Portas (4) são fornecidas para entrada e saída do fluxo do processo. Meios para girar o tambor em relação ao recipiente e selos finais não são mostrados. Fluxo de materiais dentro do misturador é de baixo para cima.

[041] A Figura 2 fornece uma visão mais detalhada da região "A" da figura 1. Pode-se observar que em regiões "X1" e "X11" a superfície do tambor (1) é liberado e os espaçamentos radiais das superfícies confrontantes do tambor (1) e o recipiente (2) são relativamente grandes em comparação com os espaçamentos radiais correspondentes em regiões "Y1" e "Y11". Em regiões X1 e X" as cavidades (3) promovem o tipo CTM, mistura distributiva enquanto em regiões Y1 e Y" o espaçamento estreito no caminho de fluxo induz o fluxo extensional o tipo CDDM de mistura dispersiva. Nesta caracterização particular do misturador os espaçamentos radiais em regiões X1 e X" são constantes, e os espaçamentos radiais em regiões Y1 e Y", também são constantes. Uma característica importante desta incorporação é que as lacunas em Y1 e Y" são anelares como não há, pelo menos, alguma sobreposição da maior parte do tambor (1) e região entre os grupos circunferencialmente dispostos de cavidades no recipiente (2). Esta característica é comum a uma série preferencial de incorporações em que a configuração geral é mais parecida com o CDDM.

[042] Os espaçamentos radiais em regiões X1 e X" são significativamente maiores do que aqueles em regiões Y1 e Y" (que podem ser tão próximo com menos de 50 microns e não são feitos em escala das figuras). Daí o torque necessário para girar o misturador é significativamente reduzido, reduzindo assim a entrada de energia e o aumento da temperatura do produto. Além disso, o que reduz o elemento de mistura dispersiva nas regiões X1 e X" do comportamento do tipo CTM. Ao fazer isso há um maior controle de elementos da história do processo, principalmente entre os quais a homogeneidade térmica, o aumento da temperatura e cisalhamento/extensão, cada um dos quais podem ter impacto sobre o desempenho de determinados produtos e intermediários.

2. Tambor Rotativo Cilíndrico Liberado e Recipiente Estático Coaxial CTM

[043] A Figura 3 mostra uma parte de um misturador que compreende um tambor interno (1) e um recipiente externo (2). Cavidades (3) são fornecidas no tambor e no recipiente para que o tambor gire sobre seu eixo (mostrado tracejado), o tambor e o recipiente cooperam para formar um misturador de transferência de cavidade (CTM). Portas (4) são fornecidas para entrada e saída do fluxo do processo. Meios para girar o tambor em relação ao recipiente e selos finais não são mostrados. Fluxo de materiais dentro do misturador é de baixo para cima.

[044] A Figura 4 fornece uma visão mais detalhada da região 'A" da figura 3. Pode-se observar que em regiões 'X1", "X11" e “X111” a superfície do tambor (1) é liberado e os espaçamentos radiais das superfícies confrontantes do tambor (1) e o recipiente (2) são relativamente grandes em comparação com os espaçamentos radiais correspondentes em regiões "Y1" e "Y11". Em regiões X1, X" e X111 as cavidades (3) promovem o tipo CTM, mistura distributiva enquanto em regiões Y1 e Y" o espaçamento estreito no caminho de fluxo induz o fluxo extensional do tipo CDDM de mistura dispersiva. Nesta caracterização particular do misturador os espaçamentos radiais em regiões X1, X" e X111 são constantes, e os espaçamentos radiais em regiões Y1 e Y", também são constantes.

[045] Os espaçamentos radiais em regiões X1, X" e X111 são significativamente maiores do que aqueles em regiões Y1 e Y". Daí o torque necessário para girar o misturador é significativamente reduzido, reduzindo assim a entrada de energia e o aumento da temperatura do produto. Além disso, o que reduz o elemento de mistura dispersiva nas regiões X1, X" e X111 de comportamento do tipo CTM. Ao fazer isso há um maior controle de elementos da história do processo, principalmente entre os quais a homogeneidade térmica, o aumento da temperatura e cisalhamento/extensão, cada um dos quais podem ter impacto sobre o desempenho de determinados produtos e intermediários.

[046] Este exemplo ilustra uma classe de incorporação, que é menos preferencial do que o mostrado nas figuras 1 e 2. Em particular, a região de espaçamento estreito entre a parte mais larga do tambor e a superfície interna do recipiente são agora cruzados em parte pelas cavidades da parede interna do recipiente, que permite que algum ou todos do volume do fluxo evite as regiões Yl e Yll de alto cisalhamento.

3. Disco Rotativo Liberada e Disco Estático CDDM

[047] A Figura 5 mostra uma parte de um misturador que compreende um disco rotativo (1) e um disco estático (2). Cavidades (3) são fornecidas no disco rotativo e no disco estático para que o anterior gire sobre seu eixo (mostrado tracejado), o disco rotativo e o disco estático cooperam para formar um misturador dinâmico de deformação controlada. Portas (4) são fornecidas para entrada e saída do fluxo do processo. Meios para girar o disco em relação ao disco estático e selos finais não são mostrados. Fluxo de materiais dentro do misturador é do centro para a periferia.

[048] A Figura 6 fornece uma visão mais detalhada da região "A" da figura 5. Pode-se observar que em regiões "X1", 'X11" e “X111” a superfície do disco rotativo (1) é liberado e os espaçamentos axiais das superfícies confrontantes do disco rotativo (1) e o disco estático (2) são relativamente grandes em comparação com os espaçamentos axiais correspondentes em regiões "Y1" e "Y11". Em regiões X1, X" e X111 as cavidades (3) promovem o tipo CTM, mistura distributiva enquanto em regiões Y1 e Y" o espaçamento estreito no caminho de fluxo induz o fluxo extensional do tipo CDDM de mistura dispersiva. Nesta caracterização particular do misturador os espaçamentos axiais em regiões X1, X11 e X111 aumentam na direção do fluxo, contra os espaçamentos radiais em regiões Y1 e Y", sendo constante.

[049] Os espaçamentos axiais em regiões X1, X" e X111 são significativamente maiores do que aqueles em regiões Y1 e Y". Daí o torque necessário para girar o misturador é significativamente reduzido, reduzindo assim a entrada de energia e o aumento da temperatura do produto. Além disso, o que reduz o elemento de mistura dispersiva nas regiões XI, X" e X111 de comportamento do tipo CTM. Ao fazer isso há um maior controle de elementos da história do processo, principalmente entre os quais a homogeneidade térmica, o aumento da temperatura e cisalhamento/extensão, cada um dos quais podem ter impacto sobre o desempenho de determinados produtos e intermediários.

4. Disco Rotativo Liberada e Disco Estático Liberada CTM

[050] A Figura 7 mostra uma parte de um misturador que compreende um disco rotativo (1) e um disco estático (2). Cavidades (3) são fornecidas no disco rotativo e disco estático para que o anterior gire sobre seu eixo (mostrado tracejado), o disco rotativo e o disco estático cooperam para formar um misturador de transferência de cavidade. Portas (4) são fornecidas para entrada e saída do fluxo do processo. Meios para girar o disco em relação ao disco estático e selos finais não são mostrados. Fluxo de materiais dentro do misturador é do centro para a periferia.

[051] A Figura 8 fornece uma visão mais detalhada da região "A" da figura 7. Pode-se observar que em regiões "X1", "X11", “X111” e “XIV” a superfície do disco rotativo (1) e o disco estático (2) são liberados e os espaçamentos axiais das superfícies confrontantes do disco rotativo (1) e o disco estático (2) são grandes e aumentam na direção do fluxo. Nem o disco girando em regiões “Y1” e “Y111” nem o disco estático em regiões “Y11” e “YIV” são liberados, limitando assim a tendência do fluxo de vazamento radial induzido por tais espaçamentos axiais maiores. Tal como acontece no exemplo 2, esta é uma caracterização menos preferencial da invenção, pois é da classe de incorporações em que a parte mais estreita do espaçamento entre as superfícies confrontantes é atravessada pelas cavidades de mistura.

[052] Liberando ambas as superfícies, os espaçamentos axiais em regiões X1, X11, X111 e XIV e Y1, Y", Y111 e YIV são significativamente aumentados. Daí o torque necessário para girar o misturador ser significativamente reduzido, reduzindo assim a entrada de energia e o aumento da temperatura do produto. Isto reduz significativamente o elemento de mistura dispersiva. Ao fazer isso, há um maior controle da homogeneidade térmica e do aumento da temperatura local, cada um dos quais podem ter impacto sobre o desempenho de determinados produtos e intermediários.

Claims

1. APARELHO MISTURADOR DISTRIBUTIVO E DISPERSIVO para o tratamento de líquidos, emulsões ou gel compreendendo duas superfícies confrontantes (1, 2) com cavidades (3) nelas que em movimento relativo das superfícies (1, 2), funcionam como um misturador de transferência de cavidade ou um misturador dinâmico de deformação controlada ou ambos, caracterizado pela separação normal das superfícies confrontantes (1, 2), que é a separação das ditas superfícies na ausência das ditas cavidades (3), variar com a direção do volume do fluxo, de modo a definir uma pluralidade de regiões de sucessivos espaçamentos próximos (Y1, Y", Y111, YIV) e mais amplos (X1, X11, X111, XIV, Xv) das superfícies confrontantes (1, 2), onde pelo menos uma das regiões de espaçamento mais amplo (X1, X^X111, XIV, Xv) das superfícies confrontantes (1, 2) compreendem as cavidades (3).

2. APARELHO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas superfícies confrontantes (1,2) compreenderem superfícies cilíndricas.

3. APARELHO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas superfícies confrontantes (1,2) compreenderem superfícies cônicas.

4. APARELHO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelas superfícies confrontantes (1,2) compreenderem superfícies em forma de disco.

5. APARELHO de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado por ainda compreender pelo menos um membro tipo compartimento disposto entre as superfícies confrontantes (1, 2), as superfícies do membro tipo compartimento em conformidade com o perfil das superfícies confrontantes (1, 2) contra as quais elas são respectivamente dispostas.

6. APARELHO de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por compreender regiões de superfícies confrontantes (1, 2) dispostas axialmente que se alternam com regiões de superfícies confrontantes (1, 2) dispostas radialmente evitando qualquer vazamento do fluxo através do misturador.