Adición de polvo. La adición de polvo está plagada de una variedad de problemas que dependen de si el polvo es soluble, insoluble o hidratante.
Los problemas con la adición de polvos solubles suelen autocorregirse a medida que el polvo se disuelve, aunque pueden ser necesarios tiempos de mezcla prolongados. Toda disolución requiere algún tiempo adicional; las partículas que se disuelven lentamente pueden requerir tiempos de mezcla desde minutos hasta, en el extremo, horas. El tiempo necesario para disolver los polvos depende principalmente de la solubilidad y el tamaño de las partículas, y menos de la intensidad de la mezcla, siempre que las partículas estén suspendidas. Los polvos insolubles y los polvos hidratantes pueden formar aglomerados o grumos que requieren un procesamiento intenso para romperse y dispersarse.
Una dificultad de la adición de polvo es lograr que el polvo se humedezca completamente. La humectación involucra tanto las propiedades superficiales de las partículas como la tensión superficial del líquido. Las características eléctricas de superficie de algunos polvos los hacen hidrófobos, por lo que no se mojan bien con agua. Eso puede requerir cambiar el material, si es posible, o pretratar el material para alterar sus propiedades humectantes. La alteración de la tensión superficial del líquido, quizás añadiendo un tensioactivo, puede mejorar las características de humectación del líquido y facilitar la adición de polvo. El tamaño de las partículas también afecta la humectación.
Es más probable que las partículas más grandes penetren en la superficie que las partículas finas. Las partículas finas y las partículas de baja densidad tienden a flotar en la superficie del líquido, lo que dificulta enormemente la adición de polvo.
La velocidad de adición y el movimiento de la superficie pueden empeorar o mejorar la adición de polvo. Muchos polvos deben agregarse lo suficientemente lentamente como para que tengan tiempo de humedecerse e incorporarse al líquido. Algunos espesantes hidratantes, como los polímeros celulósicos, deben agregarse rápidamente, mientras que el fluido sigue siendo de baja viscosidad y turbulento para ayudar a la adición y dispersión del polvo. Por lo tanto, se debe lograr un equilibrio entre la adición rápida y lenta para lograr la mejor y más completa mezcla. Controlar la tasa de adición puede requerir algo más que una instrucción que diga "agregar lentamente". El hecho de que exista una especificación para la tasa de adición no significa que el proceso siempre se lleve a cabo en consecuencia. Para controlar la tasa de adición, se puede agregar una porción del polvo, seguido de mezclar durante un tiempo prolongado, antes de agregar más polvo.
El movimiento de la superficie debe ser suficiente para mojar las partículas individualmente en la superficie o llevarlas rápidamente de la superficie a la región de mezcla intensa cerca del impulsor. Un vórtice modesto en la superficie puede ayudar a mover el líquido a través de la superficie. Un vórtice profundo atraerá aire al líquido. Un vórtice fuerte es probablemente un signo de mala mezcla (como se explica más adelante).
Los espacios entre las partículas de polvo se llenan de aire. Agregar cualquier polvo a un líquido tiene el potencial de agregar burbujas de aire. Una vez que las burbujas de aire están en un líquido, especialmente un líquido viscoso, pueden ser difíciles de eliminar.
La mejor manera de resolver un problema de burbujas en un líquido es limitar su formación o evitar que entren en el líquido en primer lugar. Para reducir el arrastre de aire y la formación de burbujas, evite las salpicaduras en la superficie por un impulsor parcialmente sumergido y asegúrese de que un vórtice profundo no llegue a un impulsor. Algunas adiciones de polvo requieren un equipo de mezcla en línea especial para combinar y dispersar rápidamente los polvos en una corriente líquida. Agregar polvos al vacío es difícil, pero puede ser la única forma de reducir las burbujas en un producto viscoso.
Emulsificación. La emulsificación es casi un arte, ya que implica tanto la intensidad de la mezcla como el uso de agentes estabilizantes.
La mayoría de las emulsiones son una combinación de una fase oleosa y una fase acuosa, una dispersa en la otra. Sin embargo, algunas emulsiones implican más de dos fases líquidas o la presencia de polvos dispersos. Si las gotitas de la fase dispersa son lo suficientemente pequeñas, la dispersión no se separará, especialmente si hay presente un tensioactivo que actúe como estabilizador. Los productos comunes como la mayonesa, la pintura de látex y la loción para la piel son emulsiones.
En general, una mezcla más intensa puede reducir la cantidad de estabilizador necesaria, o más estabilizador puede reducir la intensidad de mezcla requerida para formar una emulsión. La formación de emulsión casi siempre requiere una mezcla de alto cizallamiento, a menudo proporcionada por paletas especiales del impulsor. En algunos casos, una hoja de sierra que funcione a alta velocidad es suficiente para formar una emulsión. En otros casos, es necesario un mezclador rotor-estator.
Para formar una emulsión estable, se debe evitar que la fase dispersa se coaleszca, lo que requiere crear suficiente área superficial y tensión superficial entre las gotitas inmiscibles y la fase líquida continua. Las diferencias entre las viscosidades de las dos fases pueden alterar el proceso y complicar aún más la formación de una emulsión. Debido a que la viscosidad es una función de la temperatura y toda la energía agregada por un mezclador eventualmente se convierte en calor, la temperatura y la viscosidad pueden cambiar durante el proceso de emulsificación.
Es necesario observar y comprender cuidadosamente los factores que afectan una emulsión para mejorar un proceso de emulsificación. La emulsión final a menudo tendrá una viscosidad más alta que cualquiera de los dos líquidos inmiscibles. Las propiedades de la emulsión y la estabilidad pueden ser el resultado del proceso deseado.