Pencampuran bubuk merupakan hal yang umum di berbagai perusahaan di berbagai industri, termasuk farmasi, material canggih, dan teknik kimia. Tahap pencampuran pada mesin pencampur bubuk sangat penting dalam berbagai proses, dengan tujuan utamanya adalah mencapai distribusi yang merata dari semua komponen. Meskipun pencampuran bubuk mungkin tampak sederhana, proses ini sebenarnya rumit.

Tantangan dalam Bubuk

Tantangan utama dalam mesin pencampur serbuk adalah segregasi dan aglomerasi, yang berkaitan langsung dengan sifat alir dan ukuran partikel serbuk dalam campuran. Sebelum membahas isu-isu ini, ada baiknya untuk memahami dasar-dasar sifat alir serbuk.

Karakteristik Pencampuran Serbuk

Berdasarkan sifat aliran, bubuk dapat dibagi menjadi dua kategori utama:

(1) Fbubuk yang mengalir bebas: Bubuk yang tidak saling menempel.

(2) Serbuk kohesif: Serbuk yang saling menempel dan membentuk aglomerat, yang tidak dapat tersebar dengan baik selama proses pencampuran.

Beberapa faktor dapat memengaruhi pembentukan aglomerat, seperti kelembaban, muatan statis, dan gaya antarpartikel.

Lebih jauh lagi, ketika ukuran partikel mengecil, kecenderungan serbuk untuk terikat meningkat; dengan kata lain, partikel yang lebih kecil cenderung lebih kohesif, sementara partikel yang lebih besar mengalir lebih bebas.

Bagaimana Pemisahan Serbuk Terjadi?

Pemisahan serbuk (atau demixing) merupakan salah satu tantangan terbesar dalam mesin pencampur serbuk. Serbuk yang mengalir bebas memiliki risiko segregasi yang jauh lebih tinggi dibandingkan dengan campuran kohesif. Segregasi biasanya terjadi melalui salah satu dari tiga mekanisme: perkolasi, getaran, atau konveksi.

Perkolasi terjadi ketika gravitasi menarik partikel-partikel yang lebih kecil ke dalam ruang hampa. Pemisahan ini biasanya terjadi ketika campuran serbuk memiliki rentang ukuran partikel yang luas.

Getaran terjadi seiring waktu ketika partikel yang lebih kecil bergetar dan bergerak di bawah partikel yang lebih besar. Mirip dengan perkolasi, getaran terutama terjadi ketika mesin pencampur bubuk beroperasi dan bubuk yang dicampur mengandung partikel besar dan kecil.

Pengangkutan terjadi akibat tumbukan partikel-partikel bubuk satu sama lain selama pengangkutan. Dalam banyak kasus, partikel yang lebih besar cenderung bermigrasi ke arah luar wadah, sementara partikel yang lebih kecil bergerak lebih dekat ke pusat.

Skenario ini dapat terjadi kapan saja selama langkah pencampuran, serta selama pengangkutan dan penyimpanan bahan bubuk.

Untuk mencegah segregasi, perusahaan biasanya bertujuan meminimalkan waktu antara langkah pencampuran mesin pencampur bubuk dan proses berikutnya, dan menerapkan prosedur penanganan material khusus.

Bagaimana Penggumpalan Serbuk Terjadi?

Aglomerasi merupakan masalah lain yang sering muncul saat mencampur serbuk menjadi campuran kohesif. Dalam serbuk kohesif, aglomerat merupakan gumpalan campuran serbuk yang, jika tidak terdispersi dengan baik, dapat menyebabkan pencampuran yang tidak merata di dalam wadah. Dalam banyak kasus, campuran serbuk kohesif memerlukan penggilingan atau pengayakan untuk memecah aglomerat ini. Selain itu, partikel serbuk yang lebih besar dapat dilapisi kering dengan partikel yang lebih kecil untuk mengurangi gaya antarpartikel dan kecenderungan terbentuknya aglomerasi.

Karena intensitas dan mekanisme pencampuran, metode pencampuran serbuk tradisional yang digunakan dalam mesin pencampur serbuk, seperti geser, difusi, dan konveksi, hanya efektif untuk mencampur jenis campuran serbuk tertentu. Metode ini seringkali sangat lambat dan tidak efisien, sehingga gagal mencapai keseragaman yang sempurna.

Selain itu, metode tradisional ini umumnya tidak dapat mencampur campuran serbuk yang mengalir bebas dan kohesif secara bersamaan. Oleh karena itu, secara historis, pemilihan teknologi pencampuran pada mesin pencampur serbuk bergantung pada sifat-sifat serbuk dari campuran tersebut, termasuk karakteristik aliran dan ukuran partikel.

Bagaimana Mencapai Pencampuran Serbuk yang Seragam?

Sistem pencampur resonansi telah merevolusi dunia pencampuran bubuk. Sistem ini dapat mencampur bubuk lebih merata dan cepat dibandingkan pencampur lainnya, menjadikannya sistem pencampur bubuk paling luar biasa hingga saat ini.

Umumnya, Teknologi Pencampuran Resonansi (disingkat RAM) dapat mencampur bubuk dengan hampir semua ukuran, sifat material, atau morfologi—termasuk bubuk yang mengalir bebas maupun yang kohesif—secara menyeluruh hanya dalam 30 detik. Mesin pencampur bubuk RAM dengan viskositas tinggi dapat dengan mudah menangani material dan pasta kohesif yang melampaui kemampuan pencampur lainnya. Viskositas, ukuran hambatan fluida untuk mengalir, dinyatakan dalam sentipoise (cP) dan merupakan salah satu sifat yang memengaruhi kesulitan mencapai keseragaman dalam suatu campuran.

Zat dengan viskositas rendah (seperti air dan cairan lainnya) memiliki hambatan yang lebih rendah dan mengalir lebih cepat. Viskositas air adalah 1 sentipoise (cP).

Zat-zat dengan viskositas tinggi (seperti madu atau tar) kurang mudah berubah bentuk dan mengalir lebih lambat. Viskositas madu berkisar antara 2.000 hingga 10.000 cP. Beberapa zat dengan viskositas tinggi bahkan dapat mencapai viskositas hingga ratusan juta centipoise.

Pasta dan campuran dengan viskositas tinggi terdiri dari padatan dalam matriks cair. Semakin sedikit cairan dalam matriks, semakin tinggi viskositasnya—hingga ratusan juta sentipoise—sehingga menghasilkan penampilan dan perilaku yang lebih mendekati padatan.

Menemukan mesin pencampur bubuk berkekentalan tinggi yang beroperasi cepat dan mencapai pencampuran seragam dulunya hampir mustahil... hingga sekarang.

Pencampuran Resonansi

Pencampuran resonansi dapat dengan mudah mencampur material berviskositas tinggi dengan kecepatan dan keseragaman yang tak tertandingi oleh mesin pencampur bubuk tradisional. Pencampur viskositas tinggi RAM memanfaatkan energi akustik untuk mencapai pembasahan, penggabungan, dan pencampuran ekstensif secara cepat dan seragam di seluruh matriks. RAM mempercepat proses ini dengan menginduksi ketidakstabilan Faraday—sebuah fenomena di mana jari-jari invasif terbentuk di batas material dengan kepadatan berbeda, dikombinasikan dengan rongga yang membungkusnya. Melalui pembasahan, penggabungan, dan pencampuran yang cepat, RAM mampu mencapai hasil yang sangat seragam dengan viskositas lebih tinggi dengan kecepatan yang jauh lebih cepat dibandingkan teknologi tradisional.