I miscelatori ad alto taglio sono dispositivi progettati per combinare completamente componenti fluidi, gassosi e solidi che normalmente non si mescolerebbero completamente con i metodi convenzionali. Questi dispositivi utilizzano un fenomeno fluidodinamico noto come deformazione di taglio per combinare materiali difficili da miscelare. La deformazione da taglio si verifica quando due corpi fluidi si muovono l’uno sull’altro a velocità diverse creando un’area di deformazione lungo l’area di contatto tra di loro. I miscelatori ad alto taglio utilizzano una serie di giranti ad alta velocità che ruotano all’interno di un alloggiamento fisso per mescolare efficacemente un materiale componente introdotto in un flusso costante di un altro a velocità diverse. Esistono diversi tipi di miscelatori a taglio comunemente usati, inclusi miscelatori batch, in linea e ultra-alto.
Le combinazioni di materiali che, in condizioni normali, non si mescolano completamente sono note come miscele immiscibili. Olio e acqua sono un buon esempio di una coppia di elementi così generalmente incompatibili. La combinazione accurata di combinazioni normalmente incompatibili di fluidi, solidi e gas è, tuttavia, una parte necessaria di molti processi industriali e chimici. Laddove i normali metodi di combinazione falliscono, vengono impiegati miscelatori ad alto taglio per ottenere un mix completo di componenti altrimenti immiscibili. Questi miscelatori sfruttano un meccanismo fluidodinamico noto come sollecitazione di taglio che si verifica nell’area in cui due corpi di materiale che si muovono a velocità diverse entrano in contatto l’uno con l’altro.
Lo sforzo di taglio provoca una deformazione localizzata dei due flussi di materiale che serve a combinarli vigorosamente lungo il piano di taglio. Nelle macchine di miscelazione ad alto taglio, questo effetto è generalmente ottenuto con una girante o un rotore ad alta velocità che ruota all’interno di un alloggiamento statico aderente, o statore. I materiali dei componenti introdotti nella camera creata dallo statore sperimenteranno velocità di rotazione più elevate al suo bordo esterno rispetto a quelli al suo centro. Questo differenziale di velocità provoca lo sforzo di taglio necessario per combinare efficacemente i materiali. Queste combinazioni possono consistere in diversi fluidi, fluidi e gas o fluidi e solidi, le cui miscele risultanti sono note rispettivamente come emulsioni, lisoli e sospensioni.
Diversi tipi di miscelatori ad alto taglio si trovano comunemente nelle industrie alimentari, farmaceutiche, cosmetiche e di produzione della carta. Questi includono miscelatori batch, in linea e ultra-high shear, ciascuno con vantaggi operativi specifici. I miscelatori discontinui sono dotati di un serbatoio di miscelazione con la girante situata nella parte inferiore con i materiali componenti caricati nel serbatoio dall’alto, consentendo a questo tipo di miscelatore di elaborare rapidamente grandi volumi. I miscelatori in linea sono particolarmente adatti alla miscelazione di combinazioni fluido/polvere e presentano una disposizione lineare di alimentazione/scarico che aspira la miscela attraverso di essa e mescola i materiali. I miscelatori a taglio ultra elevato generalmente consentono la miscelazione a passaggio singolo e hanno una serie di perforazioni nello statore attraverso le quali i materiali vengono spinti ad alta velocità.