Effects of glycerol and diameter of holes in breaker plate on performance of screw mixer for nanocomposites

A breaker plate of a screw mixer is an efficient mixing device for use in homogenizing nanocomposites. This research was undertaken to investigate the effects of glycerol and diameter of holes in a breaker plate on performance of a screw mixer for nanocomposites. Samples of the nanocomposites were formulated by blending 1000 g cassava starch, 45-55% glycerol and 2% magnetite nanoparticles; and used to evaluate the performance of a locally developed screw mixer at 5 mm and 7 mm diameters of holes in its breaker plate. The effects of glycerol and diameter of holes in the breaker plate on mixing index, amount of unmixed nanocomposites and output/ 1000g were evaluated as performance indices for 1 hour. Empirical models were determined for predicting the performance of the mixer within the designed criteria. The results showed that the output/ 1000g and the mixing index increased with higher glycerol and diameter of holes in the breaker plate. However, the amount of unmixed nanocomposites decreases with a higher diameter of holes in the breaker plate (p<0.05). The maximum output/ 1000g and mixing index lies between 5 mm diameter of holes in the breaker plate and 55% glycerol concentration with an approximate desirability of 0.60. The empirical models developed were fit (R2 =0.89, p<0.05) and there were no significant differences between actual and predicted values. The results suggest application of 5 mm diameter of holes in the breaker plate for homogenizing nanocomposites for optimum performance.

Płyta sitowa mieszalnika ślimakowego jest skutecznym narzędziem mieszalniczym stosowanym do homogenizacji nanokompozytów. Prace badawcze podjęto w celu zbadania wpływu glicerolu i średnicy otworów w płycie sitowej na wydajność mieszalnika nanokompozytów. Próbki nanokompozytów powstały przez połączenie 1000 g skrobi z manioka, 45-55% glicerolu i 2% nanocząsteczek magnetytu. Zastosowano je do oceny wydajności mieszalnika przy średnicy otworów w płycie sitowej wynoszącej 5 i 7 mm. Wpływ glicerolu i średnicy otworów w płycie sitowej na wskaźnik mieszania, ilość niezmieszanych nanokompozytów i wynik/ 1000 g oceniono jako wskaźnik wydajności dla 1 godziny. Określono modele empiryczne w celu przewidzenia wydajności mieszalnika w ramach określonych kryteriów. Wyniki pokazują, że wydajność/1000 g i wskaźnik mieszania zwiększyły się razem ze wzrostem glicerolu i średnicy otworów w płycie sitowej (p<0.05). Maksymalna wydajność/ 1000 g i wskaźnik mieszania znajdują się pomiędzy średnicą otworów wynoszącą 5 mm a 55% stężenia glicerolu przy zbliżonej pożądanej wartości wynoszącej 0.60. Przygotowane modele empiryczne były odpowiednie (R2 =0.89, p<0.05), nie odnotowano żadnych istotnych różnic pomiędzy istniejącymi a przewidywanymi wartościami. Wyniki sugerują zastosowanie otworów o średnicy 5 mm do homogenizacji nanokompozytów i osiągnięcia optymalnej wydajności.