¿Qué soluciones existen para dosificar e incorporar aglutinantes viscosos en procesos de granulación sin espacios muertos?
Para los aglutinantes viscosos es decisiva una cadena completamente vaciable y limpiable de depósito, bomba, conducto, válvulas, boquilla y función de limpieza. La «ausencia de espacios muertos» es, en este contexto, sobre todo un objetivo de diseño y no una propiedad demostrable de forma general: los ramales inevitables, las conexiones de sensores y las zonas de junta deben ser lo más cortos posible, accesibles y alcanzables con el procedimiento de limpieza previsto.
Transporte y atemperación
Para aglutinantes de alta viscosidad se consideran sobre todo las bombas volumétricas. Las bombas de husillo excéntrico transportan de forma comparativamente uniforme y son adecuadas para medios viscosos o pastosos. Las bombas de engranajes ofrecen un transporte volumétrico preciso con medios adecuados y, en lo posible, con pocas partículas. Las bombas peristálticas separan el medio del accionamiento de la bomba, ya que este solo entra en contacto con el interior del tubo; sin embargo, pueden generar pulsaciones y requieren una evaluación periódica del tubo.
Cuando la viscosidad depende de la temperatura, resultan útiles los depósitos, conductos, válvulas y boquillas calentados o con control de temperatura. La conducción de la temperatura debe adecuarse al aglutinante, para que ni la viscosidad, ni la reactividad, ni la estabilidad química se alteren de forma inadmisible. No solo debe considerarse térmicamente el conducto, sino también las transiciones, las válvulas y la boquilla, ya que en estos puntos pueden producirse enfriamiento local y formación de costras.
Válvulas e incorporación
Las válvulas de membrana o de manguito, con una ejecución adecuada, pueden reducir las rendijas y las zonas de acumulación en el lado del producto. La selección depende de la presión, la temperatura, la viscosidad, las partículas, la resistencia química y la estrategia de limpieza. Un montaje higiénico exige transiciones lisas, longitudes de racor reducidas y un trazado de tubería autovaciante. Los sensores deberían montarse a ras siempre que sea posible. Las directrices EHEDG destacan que los conductos deben poder vaciarse por completo y que los espacios muertos deben evitarse o limitarse a un mínimo.
Para la incorporación en el granulador son adecuadas, según el aglutinante, las lanzas de pulverización, las boquillas de inyección o las boquillas de dos componentes. Las boquillas de dos componentes pueden mejorar la atomización de aglutinantes viscosos, pero requieren una cantidad de aire, un transporte de líquido y un tamaño de gota coordinados. Para medios pegajosos o que endurecen pueden ser útiles boquillas limpiables o cierres de aguja. Es decisivo situar la posición en una zona de producto suficientemente en movimiento; de lo contrario se producen sobrehumectación local, incrustaciones y gránulos irregulares.
Limpieza y regulación
Cleaning in Place, abreviado CIP, designa la limpieza en estado instalado. Requiere trayectos de producto cortos y autovaciantes, velocidades de enjuague adecuadas, una química de limpieza apropiada y parámetros controlados de temperatura, caudal y tiempo. Sterilization in Place, abreviado SIP, designa la esterilización en estado instalado y solo es necesaria cuando el proceso lo requiere. La eficacia de la limpieza debe demostrarse para el aglutinante, la suciedad real y los puntos de más difícil acceso. Las directrices regulatorias destacan que la construcción debería posibilitar la limpieza y, en su caso, la inspección visual.
Para una dosificación reproducible pueden emplearse células de carga o caudalímetros másicos Coriolis. Los medidores Coriolis registran el caudal másico y, con frecuencia, también la densidad; deben comprobarse su selección, posición de montaje, calibración e idoneidad para el rango de viscosidad. La norma ISO 10790 ofrece indicaciones al respecto sobre la selección, la instalación y el funcionamiento.
Así lleva a cabo amixon® la adición de aglutinante y la granulación en el mezclador por lotes
Dosificación integrada de líquido como característica de equipamiento
Los mezcladores verticales y cónicos amixon® de las series VM, HM y AM pueden equiparse con lanzas de adición de líquido. Estas incorporan el líquido aglutinante directamente en el lecho de producto en movimiento. De forma alternativa o complementaria se emplean boquillas de dos componentes, en las que una corriente de aire y de líquido genera una atomización fina para una humectación uniforme.
La incorporación en la zona de acción del rotor de corte puede reducir la sobrehumectación local y, con ello, la formación incontrolada de grumos. Con un diseño adecuado, también los aglutinantes viscosos pueden incorporarse al producto. Una camisa doble con control de temperatura puede contribuir a mantener los aglutinantes sensibles a la temperatura dentro de un rango de viscosidad procesable. El diseño concreto de las lanzas, las boquillas, los conductos y la atemperación se orienta al aglutinante, la viscosidad, la cantidad de dosificación, la formulación y los requisitos de limpieza.
Reparto de tareas en la cámara de mezclado
El órgano mezclador SinConvex® mueve el material a granel de forma tridimensional y conduce continuamente polvo fresco a la zona de humectación. Un rotor de corte puede favorecer la distribución del líquido y fragmentar los aglomerados de mayor tamaño. Con una humectación controlada se forman puentes líquidos entre las partículas; estos constituyen la base de la aglomeración por acumulación y la granulación.
Que se formen aglomerados redondeados, estables o especialmente bien solubles depende de las propiedades del polvo, el aglutinante, la cantidad de líquido, el aporte de energía y el tiempo de proceso. Por ello, estas propiedades del producto se determinan mediante ensayos para la formulación correspondiente.
Intensidad ajustable: desde la instantaneización hasta la granulación
La intensidad del proceso se ajusta mediante los parámetros de funcionamiento. Según la tarea, son posibles una humectación cuidadosa con un aporte de energía reducido para la aglomeración por acumulación o la instantaneización, así como una humectación intensiva, la desaglomeración o la granulación.
Las curvas de par y de temperatura pueden dar indicios sobre el avance del proceso. Sin embargo, no sustituyen una determinación del punto final específica del producto, por ejemplo a partir de la humedad, la distribución del tamaño de partícula u otras características de calidad. Los perfiles de dosificación, los tiempos de mezclado intermedios y las velocidades de giro pueden almacenarse como programas de mezclado en el sistema de control y ejecutarse de forma reproducible.
Del lote a la granulación continua
Qué variante de procedimiento es adecuada técnica y económicamente se investiga mediante ensayos de granulación con producto original.
Verificación en el centro de ensayos de amixon®
Antes de una decisión de inversión pueden realizarse ensayos con el producto original. Según indica la empresa, en el centro de ensayos de amixon® en la sede central de Paderborn hay disponibles más de 30 instalaciones de prueba de distintos tamaños; se complementan con centros de ensayos en Japón, India, Tailandia, China, Corea del Sur y EE. UU.
Los ensayos se realizan con grados de llenado y tamaños de lote próximos a la práctica, así como con los rangos de temperatura y presión previstos. De este modo pueden evaluarse la calidad de mezcla, la protección del producto, el aporte de energía, la formación del granulado, la limpiabilidad y la reproducibilidad. Los resultados documentados constituyen una base para determinar la ejecución de aparato y la conducción de proceso adecuadas para el funcionamiento posterior.