Tesis (Doctor en Ciencias Químicas (Alimentos) -- UNAM. Facultad de Química departamento de Alimentos y Biotecnología, 1998

Bibliografía : hojas 151-160

Se presentan los resultados del estudio del proceso de mezclado en tanques agitados equipados con una geometría-hibrida, la cual está basada en impulsores remotos (turbinas Rushton y Smith) y de proximidad (agitador helicoidal). El sistema de agitación fue diseñado bajo la óptica de la necesidad de dispersar gas en medios que presentan una reología evaluada El equipo está previsto con dos impulsores los cuales giran a velocidades diferentes. Se emplearon fluidos modelo newtoniana y no-newtonianos para la evaluación de los parámetros de consumo de potencia y tiempo de mezclado, a si como para la visualización de los patrones de flujo. Los experimentos se realizaron tanto en condiciones no aereadas como en un amplio margen de velocidades de aireación. Los datos del consumo de potencia para una relación de velocidades de rotación constante de 6.2:1 (Nr/Nn) mostraron que el consumo de potencia no es igual a la suma de los consumos de potencia individuales. Además, el consumo de potencia disminuye conforme aumenta la pseudoplastcidad del medio. Esta relación se explicó con base a los cambios que sufre la constante de Metzner y Otto (1957) con el índice de comportamiento de flujo de los fluidos estudiados. Por otra parte, bajo condiciones aereadas se observó que la velocidad de gaseo no modifica considerablemente el consumo 'de potencia cuando la velocidad de gaseo es menor a 1.8 vvm La visualización de los patrones de flujo, acompañada de mediciones de torque, permito la definición de una relación de velocidades rotacionales óptima. Para sistemas fluidos de baja viscosidad se observó que la eliminación del vórtice se logra operando ambos impulsores en sentido contrario con Nr/Nn=10. De la misma forma, se observó que para Audos con viscosidad de proceso elevada, el patrón de flujo impuesto a valores de Nt/Nn=10 permito el intercambio de flujo en todo el tanque de modo que se evitó la presencia de zonas estancadas al interior del recipiente. Con, la geometría dual propuesta se observó que la dispersión de gas se tuvo para valores de Nr >450rpm.

A mixing process study was carried out with a hybrid geometry based on remote (Rushton and Smith rurbines) and proximity(helical ribbon) impellers. System design was conduced to improve gas dispersion for rheologically evolving media. Equipment has two agitators that rotate at different speeds. Power consumpton, mixing times, and flow patterns were evaluated using Newtonian and Non-Newtonigp model fluids. Experiments were carried out under ungassed and gaseed tonditions for a wide aeration rate Power consumption data for a. constant rotational speed ratio Nr/Nn=6.2:1) has shown that system power consumption is different to the sum of individual impeller power consumption. Power consumption decreases as pseudoplasticity increases. These results were explained through changes in MetznEr-Otto (1957) constant, in particular by considering its independence on flow behaviour index. On the other hand, power consumption under gassed conditions (up to 1.8 vvm) does not vary considerably. Flow pattern visualization along with torque measurements conduced to obtain an optimal rotational speed ratio. For low viscosity fluids, vortex elimination takes place at Nr/NH=10 when both impellers rotate in contrary directions. In the case of high viscosiry fluids, flow patterns produced at Nr/NH=10 avoid stagnated zones into the tank. For dual geometry, gas dispersion takes place at Nr> 450rpm. Mixing time was taken as a performance parameter of the hybrid systems. For low viscosity fluids mixing time remains almost constant without influence of gas rates. However, for high viscosity fluids dual system based on Rushton turbine presents lower mixing times than those obtained witch dual system based on Smith turbine. Pseudoplasticity makes more evidendy the difference between the performance of hybrid systems,thus helica ribbon/Rushton turbine presents the lowvest mixing times.