मिश्रण व क्षोभणक्रिया : द्रवरूप अथवा वायुरूप पदार्थांत खळबळ किंवा हालचाल निर्माण करणे व पदार्थ घनरूप असल्यास कालवून एकत्र मिसळणे याला क्षोभणक्रिया म्हणतात. उद्योगधंद्यात व प्रयोगशाळांत यांत्रिक साहाय्याने क्षोभण घडवून आणले जाते.
क्षोभणक्रियेचा उपयोग ⇨ निष्कर्षंणामध्ये (घन अथवा द्रव पदार्थांबरोबर मिश्रणाच्या रूपात असलेला पदार्थ वेगळा करण्याच्या प्रक्रियेमध्ये), तसेच रासायनिक विक्रियांमध्ये विक्रिया घटक एकमेकांच्या सान्निध्यात यावेत यासाठी, उष्णतेचे संक्रमण करण्याकरिता आणि दोन अथवा अधिक पदार्थ एकमेकांत मिसळून त्यांचे एकमेकांतील वितरण सर्वत्र सारखे होईल असे मिश्रण बनविण्याकरिता केला जातो. मिश्रण करण्याच्या कृतीला मिश्रणक्रिया म्हणतात.
दोन अथवा अधिक द्रव पदार्थ, वायू व द्रव पदार्थ, घन व द्रव पदार्थ आणि दोन अथवा अधिक घन पदार्थ यांची मिश्रणे व्यवहारात अनेक प्रक्रियांत करावी लागतात. त्यांची काही उदाहरणे पुढे दिली आहेत : (१) द्रव-द्रव मिश्रण : संहत (विरघळलेल्या पदार्थांचे प्रमाण जास्त असलेला) विद्राव विरल करण्यासाठी विद्रावकाने (विरघळविणाऱ्या पदार्थाने) एखाद्या द्रव पदार्थाचे निष्कर्षण करण्याकरिता पायसे (एकमेकांत न मिसळणाऱ्या द्रवांची दृढ मिश्रणे) बनविण्यासाठी. (२) द्रव-वायू मिश्रण : विद्राव्य वायू विद्रावकात विरघळवून घेण्यासाठी फेस बनविण्यासाठी [→ प्लवन] हवेने अथवा ऑक्सिजनाने द्रवांचे ऑक्सिडीकरण (ऑक्सिजनाशी संयोग) घडविण्याकरिता. (३) घन-घन मिश्रण : भिंतीला लावण्याच्या कोरड्या रंगाच्या उत्पादनात रंगद्रव्य आणि आसंजक (चिकटण्यास मदत करणारे) द्रव्य मिसळण्यासाठी, मिश्रखते बनविताना वनस्पतींना पोषक संयुगे व आवश्यक मूलद्रव्ये एकत्र करण्याकरिता प्लॅस्टिकांच्या वस्तू बनविण्याची चूर्णे तयार करताना प्लॅस्टिक रेझीन, विक्रिया द्रव्ये आणि भरण द्रव्ये एकत्रित करण्यासाठी.
साधनसामग्री : मिश्रणक्रियेमध्ये मिश्रण करावयाची द्रव्ये एकत्र धारण करण्यासाठी लहानमोठ्या टाक्या आणि क्षोभण घडविण्यासाठी योग्य यांत्रिक साधने यांची आवश्यकता असते. द्रवांसाठी वापरावयाच्या टाक्या सामान्यतः दंडगोलाकार असून धातूंच्या पत्र्याच्या बनविलेल्या असतात. त्या थंड अथवा गरम करता याव्यात यासाठी पाणी अथवा वाफ खेळविता यावी म्हणून काही ठिकाणी त्यांच्या सभोवार आवरण असते किंवा नळ्यांची वलये असतात. क्षोभणक्रिया होण्यासाठी टाक्यांमध्ये योग्य त्या प्रकारचे प्रचालक (फिरणाऱ्या पंख्यासारख्या प्रयुक्ती) बसविण्याची व्यवस्थाही असते. काही उद्योगधंद्यांत लाकडी टाक्याही वापरतात.
प्रचालकांचे अनेक प्रकार आहेत. त्यांपैकी (१) पाती असलेले प्रचालक, (२) जहाजांकरिता वापरण्यात येण्याऱ्या मळसूत्री पंख्याच्या तऱ्हेचे प्रचालक व (३) ⇨ टरबाइनाच्याप्रकारचे प्रचालक हे प्रमुख होत पात्यांच्या प्रचालकांपैकी काहींची पाती सरळ उभी व काहींची तिरपी असून काहींमध्ये सरळ उभ्या पात्यांची रचना कुंपणासारखी असते. काहींमध्ये ती जहाजाच्या नांगराच्या आकाराची असतात.
टरबाइन प्रकारच्या प्रचालकात पात्यांची रचना सरळ उभी किंवा तिरपी असून काहींमध्ये पाती वक्र असतात.
प्रचालक उभ्या दांड्याला जोडलेले असून दांडा यांत्रिक साहाय्याने फिरविला जातो व त्यामुळे ते कमी अधिक वेगाने फिरतात.
द्रवांची मिश्रणे : दंडगोलाकृती टाकीमध्ये द्रवरूप मिश्रण घटक घेऊन त्यात प्रचालक मध्यभागी लंब रेषेत सोडून क्षोभण केले असता मिश्रणाचे कार्य नीट होत नाही. कारण अशा योजनेत द्रव केवळ वर्तुळाकार फिरविले जातात आणि द्रवामध्ये प्रचालकाच्या नजीक खोलगट पोकळ भाग असलेला भोवरा निर्माण होतो. याच ठिकाणी हवा आत ओढली जाऊन प्रचालकाच्या कार्यास अडथळा होण्याचाही संभव असतो. अशा ठिकाणी टाकीला आतील बाजूने अडथळा-पट्ट्या बसविणे हा एक उपाय आहे. टाकीच्या व्यासाच्या सु. १ /१० ते १ /१ २ रुंदीच्या अशा ४ पट्ट्या , परिघाचे सारखे चार भाग होतील अशा अंतरावर लावल्याने मिश्रणक्रिया चांगल्या प्रकारे होते. प्रचालकाने निर्माण होणाऱ्या प्रवाहाच्या स्वरूपावरून हे कळून येईल.
अडथळा-पट्ट्या नसलेल्या टाक्यांमध्ये मिश्रण करावयाचे झाले, तर प्रचालक टाकीच्या मध्यभागी न ठेवता टाकीच्या एका बाजूस आणि लंबरेषेत ठेवण्याऐवजी लंबरेषेशी काही अंशांचा कोन करून बसविल्याने मिश्रणक्रिया चांगल्या प्रकारे होऊ शकते. आ.४ मध्ये दाखविलेल्या द्रव प्रवाहाच्या रेषांवरून हे स्पष्ट होईल.
श्यान (दाट) द्रवांची मिश्रणे वरील प्रकारच्या प्रचालकांनी नीट होऊ शकत नाहीत. कारण श्यान द्रवात प्रवाह सुलभतेने निर्माण होत नाहीत. येथे मिश्रणाचे कार्य घटकद्रव्ये चुरडणे, चोपडणे, निपटणे, त्यांच्या घड्या घालणे आणि उलगडणे आणि त्यांचे प्रसरण-आकुंचन करणे या मार्गांनी घडवावे लागत. यासाठी विशेष प्रकारची यंत्रसामग्री वापरतात. त्यामध्ये एका पात्रात एकेरी मळसूत्राकार पट्टी किंवा दोन मळसूत्राकार पट्ट्या बसविलेल्या असून त्या फिरविल्याने मिश्रणक्रिया घडते.
अतिश्यान पदार्थांचे मिश्रण करण्यासाठी तिंबण यंत्रे उपयोगी पडतात. त्यांचे अनेक प्रकार आहेत. एका प्रकारात (आ. ६) तळभागी पन्हळीसारखी असलेली एक थाळी असून तीमध्ये इंग्रजी Z या अक्षराच्या आकाराच्या दोन वक्र पट्ट्या क्षितिजसमांतर फिरतील अशा तऱ्हेने बसविलेल्या असतात. त्यांच्या फिरण्याचा मेळ अशा तऱ्हेने घातलेला असतो की, एका पट्टीने वर उचललेले पदार्थ दुसऱ्या पट्टीने खाली दाबले जावेत. या क्रियेमुळे पदार्थ तिंबले जाऊन चांगले मिसळले जातात.
द्रव–वायू मिश्रण: द्रवामध्ये वायूचे मिश्रण करण्यासाठी द्रव-द्रव मिश्रणाकरिता वापरतात तशीच सामग्री वापरता येते. येथे टाकीमध्ये द्रव पदार्थ घेऊन वायुरूप घटकाचा प्रवेश प्रचालकाच्या खालच्या भागातून करतात.
घन पदार्थांची मिश्रणे : श्यान पदार्थांसाठी उपयोगी पडणाऱ्या यंत्र सामग्रीने कोरड्या व सहज प्रवाही घन पदार्थांची मिश्रणे बनविता येतात. काही विशेष प्रकारची मिश्रण यंत्रेही उपलब्ध आहेत. आ. ७ (अ) मध्ये दाखविलेल्या यंत्रात एक फिरणारे पिंप असून त्यात मिश्रण घटकांची चूर्णे भरतात. नंतर पिंपाचे तोंड बंद करून ते फिरविले म्हणजे मिश्रण घटक पुनःपुन्हा वरखाली होऊन एकमेकांत मिसळतात. आ. ७ (आ) मधील यंत्रात शंकूच्या आकाराच्या दोनपात्रांची रूंद तोंडे एकमेकांस जोडून बनविलेले पिंप वापरले आहे. घन पदार्थांची चूर्णे अरुंद तोंडातून भरून पिंप त्याच्या आसाभोवती फिरविले म्हणजे मिश्रण बनते.
घन पदार्थाची मिश्रणे करताना क्षोभण काल महत्त्वाचा असतो. कारण वाजवीपेक्षा जास्त वेळ क्षोभण केल्यास मिश्र झालेले घटक पुन्हा वेगळे होण्याचा संभव असतो.
संदर्भ :1. MaCabe, W. L. Smith, J. C. Unit Operations of Chemical Engineering, Tokyo, 1956.
2. Nagata, S. Mixing Principles and Applications, Tokyo, 1975.
3. Uhl, V. W. Gray, J. B. Mixing : Theory and Practice, 2 Vols., New York, 1966-67
केळकर, गो. रा.
“