Ajout de poudre. L'ajout de poudre se heurte à une variété de problèmes qui dépendent du fait que la poudre est soluble, insoluble ou hydratante.
Les problèmes d'ajout de poudre soluble se corrigent souvent d'eux-mêmes au fur et à mesure que la poudre se dissout, bien que des temps de mélange prolongés puissent être nécessaires. Toute dissolution nécessite un certain temps supplémentaire ; les particules à dissolution lente peuvent nécessiter des temps de mélange de quelques minutes à, à l'extrême, des heures. Le temps nécessaire pour dissoudre les poudres dépend principalement de la solubilité et de la taille des particules, et moins de l'intensité du mélange, tant que les particules sont en suspension. Les poudres insolubles et les poudres hydratantes peuvent former des agglomérats ou des grumeaux qui nécessitent un traitement intense pour se briser et se disperser.
Une difficulté d'ajout de poudre est de bien mouiller la poudre. Le mouillage implique à la fois les propriétés de surface des particules et la tension superficielle du liquide. Les caractéristiques électriques de surface de certaines poudres les rendent hydrophobes, de sorte qu'elles ne se mouillent pas bien avec l'eau. Cela peut nécessiter de changer le matériau, si possible, ou de pré-traiter le matériau pour modifier ses propriétés de mouillage. La modification de la tension superficielle du liquide, peut-être en ajoutant un tensioactif, peut améliorer les caractéristiques de mouillage du liquide et faciliter l'ajout de poudre. La taille des particules affecte également le mouillage.
Les particules plus grosses sont plus susceptibles de pénétrer la surface que les particules fines. Les particules fines et les particules de faible densité ont tendance à flotter à la surface du liquide, ce qui rend l'ajout de poudre extrêmement difficile.
La vitesse d'ajout et le mouvement de surface peuvent aggraver ou améliorer l'ajout de poudre. De nombreuses poudres doivent être ajoutées assez lentement pour qu'elles aient le temps d'être mouillées et incorporées dans le liquide. Certains épaississants hydratants, tels que les polymères cellulosiques, doivent être ajoutés rapidement, alors que le fluide est encore de faible viscosité et turbulent pour faciliter l'ajout et la dispersion de la poudre. Ainsi, un équilibre doit être trouvé entre l'ajout rapide et lent pour obtenir le mélange le meilleur et le plus complet. Le contrôle du taux d'ajout peut nécessiter plus qu'une simple instruction indiquant « ajouter lentement ». Ce n'est pas parce qu'il existe une spécification pour le taux d'addition que le processus est toujours effectué en conséquence. Pour contrôler le taux d'ajout, une partie de la poudre peut être ajoutée, suivie d'un mélange pendant une durée prolongée, avant d'ajouter plus de poudre.
Le mouvement de surface doit être suffisant soit pour mouiller les particules individuellement à la surface, soit pour les amener rapidement de la surface à la région de mélange intense près de la roue. Un vortex modeste sur la surface peut aider à déplacer le liquide à travers la surface. Un vortex profond attirera l'air dans le liquide. Un fort vortex est probablement le signe d'un mauvais mélange (comme nous le verrons plus loin).
Les espaces entre les particules de poudre sont remplis d'air. L'ajout de poudre à un liquide a le potentiel d'ajouter des bulles d'air. Une fois que les bulles d'air sont dans un liquide, en particulier un liquide visqueux, elles peuvent être difficiles à éliminer.
La meilleure façon de résoudre un problème de bulles dans un liquide est de limiter leur formation ou d'éviter de les faire pénétrer dans le liquide en premier lieu. Pour réduire l'entraînement d'air et la formation de bulles, évitez les éclaboussures de surface causées par une turbine partiellement immergée et assurez-vous qu'un vortex profond n'atteigne pas une turbine. Certains ajouts de poudre nécessitent un équipement de mélange en ligne spécial pour combiner et disperser rapidement les poudres dans un flux liquide. L'ajout de poudres sous vide est difficile, mais peut être le seul moyen de réduire les bulles dans un produit visqueux.
Émulsification. L'émulsification est presque un art, car elle implique à la fois l'intensité du mélange et l'utilisation d'agents de stabilisation.
La plupart des émulsions sont une combinaison d'une phase huileuse et d'une phase aqueuse, l'une dispersée dans l'autre. Cependant, certaines émulsions font intervenir plus de deux phases liquides ou la présence de poudres dispersées. Si les gouttelettes de la phase dispersée sont suffisamment petites, la dispersion ne se séparera pas, en particulier si un tensioactif est présent pour agir comme stabilisant. Les produits courants comme la mayonnaise, la peinture au latex et les lotions pour la peau sont des émulsions.
En général, un mélange plus intense peut réduire la quantité de stabilisant nécessaire, ou plus de stabilisant peut réduire l'intensité de mélange requise pour former une émulsion. La formation d'émulsion nécessite presque toujours un mélange à haut cisaillement, souvent assuré par des aubes de turbine spéciales. Dans certains cas, une lame en dents de scie fonctionnant à grande vitesse est suffisante pour former une émulsion. Dans d'autres cas, un mélangeur rotor-stator est nécessaire.
Pour former une émulsion stable, la phase dispersée doit être empêchée de fusionner, ce qui nécessite de créer suffisamment de surface et de tension superficielle entre les gouttelettes non miscibles et la phase liquide continue. Les différences entre les viscosités des deux phases peuvent altérer le processus et compliquer davantage la formation d'une émulsion. Étant donné que la viscosité est fonction de la température et que toute la puissance ajoutée par un mélangeur devient finalement de la chaleur, la température et la viscosité peuvent changer pendant le processus d'émulsification.
Une observation attentive et une compréhension des facteurs qui affectent une émulsion sont nécessaires pour améliorer un processus d'émulsification. L'émulsion finale aura souvent une viscosité plus élevée que l'un ou l'autre des deux liquides non miscibles. Les propriétés et la stabilité de l'émulsion peuvent être le résultat souhaité du procédé.