¿Qué funciones de reactor ofrecen las instalaciones de mezclado para la cristalización o las reacciones en estado sólido?
Las instalaciones de mezclado pueden apoyar de forma eficaz las reacciones de cristalización y de sólidos, pero no son automáticamente reactores de pleno derecho para cualquier tarea. Su idoneidad depende de la cinética de reacción, de la liberación de calor, de la proporción de sólidos, del rango de temperatura y de presión así como de las propiedades de producto deseadas.
En la cristalización, el órgano mezclador procura unas condiciones de temperatura, de concentración y de suspensión lo más uniformes posible. De ese modo se pueden reducir los picos locales de sobresaturación tras la adición de disolvente, antidisolvente, reactivo o cristales de siembra. La intensidad de mezclado, la velocidad de enfriamiento y la estrategia de dosificación influyen en la nucleación, en el crecimiento de los cristales y en la distribución granulométrica. Una cizalla demasiado elevada puede provocar, sin embargo, rotura de cristales y una formación indeseada de grano fino.
Las camisas calefactables o refrigerables así como las herramientas de mezclado termorreguladas permiten perfiles de temperatura definidos para la cristalización, la evaporación, el secado y las reacciones de sólidos dependientes de la temperatura. Bajo vacío se pueden eliminar los disolventes a temperaturas más bajas, desgasificar los productos o secar con suavidad las sustancias sensibles a la temperatura. En los casos adecuados se pueden combinar en un aparato cerrado la reacción, la cristalización, la separación del disolvente y el secado final.
En las reacciones de sólidos, la mezcla mejora el contacto entre sólidos, líquidos y gases y reduce los gradientes de concentración y de temperatura. Las aplicaciones habituales son las neutralizaciones, las precipitaciones, las modificaciones superficiales, los recubrimientos y las impregnaciones. Para los procesos de alta temperatura como la calcinación o la sinterización se requieren en cambio, por lo general, equipos térmicos especiales.
La velocidad de giro, la geometría de la herramienta, el grado de llenado, el tiempo de permanencia, el perfil de temperatura y el punto de adición influyen en la aglomeración, la desaglomeración, la densidad aparente y la fluidez. La temperatura, la presión, el par, la humedad así como –según el procedimiento– el pH, la conductividad o la turbidez se pueden utilizar para vigilar el proceso. La PAT no es en ello un paquete rígido de equipamiento, sino un enfoque referido a la aplicación para controlar los parámetros críticos de proceso y de calidad.
Secadores-mezcladores de vacío y reactores de síntesis de amixon®: mezclar, reaccionar, cristalizar y secar en un solo aparato
amixon® desarrolla secadores-mezcladores de vacío y reactores de síntesis que pueden combinar el mezclado, la termorregulación, la reacción, la cristalización, la evaporación y el secado en un aparato cerrado. Especialmente relevantes para estas tareas son el secador-mezclador y reactor de vacío VMT así como el secador-mezclador y reactor cónico AMT. Ambos aparatos son adecuados para productos pulverulentos, húmedos, pastosos o en suspensión.
En los procesos de cristalización y de precipitación, el movimiento tridimensional del producto favorece una mezcla con pocos gradientes y una conducción homogénea de la temperatura. Esto puede reducir las diferencias locales de concentración y de temperatura y contribuir así a una calidad de producto reproducible. El efecto de mezclado está concebido deliberadamente para ser respetuoso con el producto, un aspecto importante cuando hay que conservar la estructura cristalina resultante y limitar la rotura indeseada de cristales o la formación de grano fino.
La transmisión de calor se realiza a través de superficies en contacto con el producto calefactables o refrigerables. Según la ejecución se pueden termorregular las paredes, el fondo y las herramientas de mezclado. En ese sentido, los aparatos de amixon® disponen de mucha superficie de transmisión de calor. De ese modo se pueden conducir de forma selectiva los perfiles de temperatura para reacciones, cristalizaciones, evaporaciones y procesos de secado.
El VMT y el AMT están ejecutados de forma hermética al gas y pueden funcionar bajo vacío. Esto permite eliminar disolventes o humedad con temperaturas de producto reducidas, desgasificar los productos y secar con suavidad las sustancias sensibles. Los aparatos se pueden emplear además como reactores por lotes; la temperatura y la presión se pueden conducir de forma controlada.
Una ventaja particular de la integración del proceso radica en que la reacción, la cristalización, los pasos de lavado, la separación del disolvente y el secado final se pueden realizar –según el proceso– con menos transferencias de producto. Eso reduce las interfaces, las pérdidas de producto y los posibles riesgos de contaminación. La geometría cónica del recipiente del AMT favorece además un buen vaciado residual y facilita los cambios de producto.
Para el desarrollo y el dimensionado de procesos exigentes, amixon® dispone también de ensayos en el centro de ensayos. Allí se pueden investigar, entre otras cosas, la calidad de mezcla, la transmisión de calor, el funcionamiento en vacío, el comportamiento de cristalización y el secado respetuoso con el producto con productos originales. Un reactor de alta temperatura de amixon® en el centro de ensayos permite ensayos bajo vacío o sobrepresión con temperaturas de producto de hasta 350 °C y presiones de hasta 30 bar.