1. Définition

Quel est le temps de cycle d'un mélangeur ?

Le temps de cycle du mélangeur ne doit pas être confondu avec le temps de mélange. Bien que le temps de mélange soit inclus dans le temps de cycle, le temps de cycle couvre effectivement toutes les étapes du procédé à réaliser pour charger les matières au mélangeur, mélanger et déverser. C'est le temps nécessaire pour terminer le lot, il ne s'applique pas dans processus continus.

2. Composants du temps de cycle du lot

Comment calculer le temps de cycle d'un procédé en lot ?

Le temps de cycle d'un mélangeur à sec est composé des éléments suivants, en partant d'une étape vide, prête à être chargée :

• Chargement des ingrédients / dosage

• Mélange

• Déchargement

Ces différentes étapes sont généralement additionnées pour calculer le temps de cycle, bien que l'on doive faire attention aux étapes réalisées en temps caché (par exemple, si le dosage est effectué dans une trémie au-dessus du mélangeur, il peut être effectué, au moins partiellement, en temps caché)

Figure 1 : exemple de répartition du temps de cycle pour un mélangeur de poudre

À ces étapes, il peut parfois être nécessaire de prendre en compte un certain temps pour que le PLC traite le changement d'étape, de 1 à 5 s selon le PLC et la programmation.

Un point important à noter est que, si le mélange est très rapide, ce qui peut être le cas avec des mélangeurs à double arbre à pales travaillant en état fluidisé, ou avec des mélangeurs centrifuges, le temps de mélange peut ne pas être un goulot d'étranglement et donc faire partie du temps de cycle. Par exemple, si le mélange dure 1 min et son déchargement 1 min mais le dosage des ingrédients dans une trémie au-dessus du mélangeur prend 5 minutes, le dosage définit effectivement le temps de cycle de la ligne de production.

Le reste de la page ci-dessous vous aide à répondre à la question : comment réduire le temps de cycle d'un lot ?

3. Chargement des ingrédients / dosage

Comment charger et doser les matières plus rapidement ?

3.1 Chargement manuel

Dans le cas où les ingrédients sont chargés manuellement, la durée de cette étape est simplement le temps nécessaire pour l'opérateur pour verser les ingrédients. La vitesse de versement de l'opérateur doit être évaluée lors de la conception, basée sur l'expérience, ou mesurée pour une opération existante.

Si seul un opérateur est disponible pour cette tâche, il peut également être nécessaire de calculer le temps requis pour préparer les sacs à verser et effectuer éventuellement une pré-pesée. Si cela prend trop de temps, cela peut avoir un impact sur le temps de cycle du lot si le mélangeur est prêt pour le chargement avant que l'opérateur ait finalisé la préparation du chargement.

Le concepteur ne devrait pas considérer que l'opérateur sera productif à 100 % du temps, mais devrait prendre en compte certaines distractions, pauses...etc... réduisant le temps réel pendant lequel l'opérateur est disponible pour accomplir les tâches qui lui sont assignées.

3.2 Dosage automatique

Lorsqu'un processus de dosage automatique est utilisé, il est nécessaire de définir, ou de comprendre pour un système existant, comment la séquence de dosage est effectuée, car cela aura un impact direct sur la durée nécessaire pour doser les ingrédients. Selon le système, les ingrédients peuvent être dosés tous en même temps, la durée de dosage étant la plus longue des durées de dosage d'un composant individuel du mélange, ou en séquence, dans ce cas la durée totale sera la somme des étapes de dosage individuelles.

Dans certains systèmes complexes, il peut y avoir une combinaison des 2 stratégies de dosage expliquées ci-dessus.

Pour accélérer le dosage, la taille de l'équipement de dosage (vis transporteuse, tube vibrant, vanne rotative)... doit être augmentée, et/ou la séquence de dosage doit être effectuée plus longtemps en vitesse élevée / grossière et le dosage fin réduit, mais cela peut affecter la précision.

4. Mixing

How to mix quicker ?

The mixing step is the core of the process, the added value of the process. It can only be performed when all the ingredients have been introduced to the mixer, although some pre-mixing step is sometimes used.

It is possible to improve the cycle time of a mixer by questioning the sequence of addition of ingredients to the mixer, the batch size, the mixing speed, and the mixing end point by performing an homogeneity analysis (many times the mixer is overmixing versus the actual product requirement).

5. Discharge

How to discharge quicker ?

The discharge of the mixer is the last step of the cycle, once completed, the mixer is free for loading and a new cycle can restart. The discharge time depends on the flowability of the product, the size of the discharge valves or doors, the speed of the mixer during discharge, and the acceptable quantity of powder residual in the mixer.

6. How to improve cycle time

How to improve the capacity of the mixing process ?

It is possible to improve cycle time by :

Actions for decreasing cycle time	Possible process levers
Réduction du temps nécessaire pour les étapes individuelles	Dose plus rapide : augmenter la vitesse de dosage ou la partie du dosage effectuée à vitesse élevée. Accepter une moindre précision de dosage. Réduire le temps de mélange : augmenter la vitesse du mélangeur, optimiser le temps de mélange grâce à la validation de l'homogénéité Réduire le temps de déchargement : accepter quelques kg restant dans le mélangeur avant de redémarrer un nouveau lot
Modification de la séquence du cycle, en particulier le dosage des ingrédients, afin que certaines étapes soient réalisées pendant le temps masqué	Utiliser un système de pesée en continu avec des trémies au-dessus du mélangeur afin de pouvoir doser les ingrédients pendant que le mélangeur est encore en mélange. Une fois que le mélangeur a déchargé, les ingrédients sont prêts à être chargés par gravité vers le mélangeur, gagnant ainsi presque tout le temps de dosage. Nota : cette stratégie peut ne être possible que dans certains cas : il est possible d'installer le système de pesée en continu, la précision atteignable étant conforme aux exigences du produit.

7. Comment améliorer la capacité d'un mélangeur

La capacité du mélangeur peut être augmentée en réduisant le temps du cycle, en augmentant la taille du lot, ou par une combinaison des deux. Une étude devrait être réalisée afin de déterminer la meilleure solution, qui pourrait nécessiter une nouvelle validation du mélange si les paramètres clés de la séquence de mélange sont modifiés (changements importants de la taille du lot, changement de vitesse de mélange, changements de la séquence de chargement...). Vous pouvez souhaiter contacter un consultant en manutention / mélange de poudres pour réaliser cette analyse pour vous.

Nota : les notions ci-dessus peuvent également être largement appliquées aux mélangeurs humides !

Problèmes courants liés au dosage en lot de poudres et comment les résoudre, Thomas Lamotte, magazine Processing, mars 2018