A keverőd már mér — csak nem nézed

Ki ne állt volna már úgy egy keverőtartály mellett, hogy a receptúra négy órát ír, az operátor négy órát kever, és ha megkérdezed, miért pont négyet, a legőszintébb válasz az, hogy mert eddig is így volt jó. Nem butaság ez, hanem óvatosság. A fix keverési idő mindig a legrosszabb esethez van beállítva: a leghidegebb alapanyaghoz, a legmakacsabb pigmenthez, a legfáradtabb éjszakai műszakhoz. A jó batch-ek pedig ezt az időt szépen végigülik.

Közben a gép végig mondja, hol tart. Csak nem hallgatja meg senki. Pedig a keverő motoráram és a hajtás teljesítményadatai már önmagukban is sokat elárulhatnak arról, mi történik a tartályban.

A keverő motoráram: a jel, ami már ott van a kapcsolószekrényben

A frekvenciaváltó kijelzi a felvett teljesítményt. Ez a legtöbb üzemben egy szám, amit legfeljebb akkor néznek meg, ha valami füstöl. Pedig állandó fordulaton a felvett teljesítmény a tengelynyomatékkal arányos. A nyomaték pedig adott keverőgeometriánál a közeg látszólagos viszkozitásával függ össze. Vagyis az a kilowatt nem villamos adat, hanem folyamatjel: a tartály tartalmának reológiai állapota, másodpercenként frissítve, nulla forintért.

Ez nem friss ötlet. A gyógyszeripari granulálás szakirodalmában már 1979-ben megjelent a keverőmotor teljesítményfelvételének használata a folyamat követésére, a későbbi kutatások pedig a teljesítményprofilt folyamatközi végpont-meghatározásra is alkalmazták. A módszer jól illeszkedik a később kialakult Process Analytical Technology (PAT) szemlélethez. (Forrás: Betz, Bürgin & Leuenberger: Power consumption measurement and temperature recording during granulation, International Journal of Pharmaceutics, 2004.)

A gabonaiparban ennél is régebbi rokona van ennek a gondolkodásnak, ráadásul magyar vonatkozással. Hankóczy Jenő már a 20. század elején fejlesztett tésztavizsgáló műszereket; a Farinograph elődjének tekinthető konstrukcióját 1912-ben készítette el, majd továbbfejlesztette, a későbbi sorozatgyártás pedig Brabender közreműködésével indult el. A farinográfos vizsgálat során a tészta keveréssel szembeni ellenállását nyomaték–idő görbeként rögzítik. Más anyag, más gép, más reológia – de a mérési gondolat ugyanaz: a keverés mechanikai ellenállása információt hordoz az anyag állapotáról.

A kétpúpú görbe

Egy festéküzemi diszperziónál a millbase szakaszban a teljesítményigény többszörösére nő, ahogy a pigment nedvesedik és a rendszer besűrűsödik, majd a let-downnál, hígításkor visszaesik. Ez a kétpúpú alak minden pigmentes rendszernél felismerhető, és ha egyszer láttad, utána a görbe pusztán az alakjából elárulja, hol tart a batch. Ugyanez a karbomeres krémeknél: a lúg beadagolása után a viszkozitás nem lassan kúszik, hanem ugrik – a görbén ez egy lépcső, nem egy lejtő. Ragasztóknál és térhálósodó gyantáknál pedig nincs púp, csak egy folyamatosan emelkedő vonal, ami akkor lesz érdekes, amikor meredekséget vált.

Ezek a formák nem elméletből jönnek. Aki keverőt tervez ilyen technológiákhoz, tudja, hogy a hajtást nem az átlagos, hanem a csúcsterhelésre kell méretezni — és pontosan ez a csúcs az, ami a görbén púpként látszik.

Hol van jel, és hol nincs

Itt jön az a rész, amit egy marketingszöveg nem szokott kimondani. A keverő motoráram nem minden technológiánál ad használható folyamatjelet. A kérdés mindig ugyanaz: mennyit változik a keverési teljesítményigény a batch alatt ahhoz a parazita nyomatékhoz képest, ami a folyamattól függetlenül mindig ott van.

• Nagy viszkozitásváltozású batch-eknél — festék, ragasztó, tömítőanyag, krém, gél, gyanta — ez az arány kedvező, a jel erős és tiszta.
• Gipsznél, habarcsnál, nedvesített porkeverésnél még használható.
• Iszapsűrítésnél már gyenge.
• Vizes oldatoknál és tárolótartály-homogenizálásnál egyszerűen nincs mit nézni: a víz viszkozitása nem változik attól, hogy keverjük, a görbe egyenes lesz, és aki mást állít, az nem mért.

Három további dolog rontja el a jelet, és mindhárommal jobb előre számolni. Ha a hajtás túl van méretezve — ami elég gyakori —, a motor mágnesező árama elnyeli a folyamat változását: a különbség ott van, csak a mérési tartomány alján. Kis gépeknél a tömítéssúrlódás nagyobb lehet, mint maga a hasznos jel, különösen hidegindításkor. És a felvett teljesítményben mindig benne van a hajtómű vesztesége, ami hőmérséklet- és olajviszkozitás-függő, tehát reggel más, mint délután.

Mit csinálj holnap

Nem kell hozzá semmit venni. Válassz egy terméket, amit hetente többször gyártasz, és három batch-en át írasd fel ötpercenként a frekvenciaváltó teljesítménykijelzését. Papírra is jó. Utána fektesd egymásra a három sort egy táblázatkezelőben.

Ha a három görbe egymásra esik, van egy lenyomatod arról, hogy néz ki nálad egy jó batch. Ha nem esik egymásra, akkor van egy sokkal érdekesebb kérdésed: miért nem.

Amit ebből nem fogsz megkapni, azt is érdemes kimondani. Nem lesz viszkoziméteres, millipascal-szekundumban kifejezhető értéked. Ez relatív skála, ami egyetlen géphez és egyetlen receptúrához tartozik: ha átviszed másik gépre, kezdheted elölről. Alapvonal nélkül pedig a nyers szám semmit nem jelent — de az alapvonalról a következő részben lesz szó, mert az már egy mérnöknapba kerül, még ha forintba nem is.

A kérdés végül nem az, hogy mérhető-e. Hanem hogy hány üzemben megy ma is fix idő szerint olyan keverés, aminek a végpontja rég elmúlt.

Sipos Sándor

Vegyipari gépek, folyadék- és porkezelési technológiák szakértője