¿Qué soluciones existen para mezclar, añadir líquidos y granular en una sola unidad?
Las instalaciones integradas pueden combinar el mezclado de polvo, la adición de líquidos y la granulación en una sola cámara de proceso. De este modo pueden reducirse los puntos de trasvase, las pérdidas de producto y una posible segregación entre los pasos individuales. Que esto resulte ventajoso frente a aparatos separados depende del producto, de la calidad del granulado, de la necesidad de limpieza, del rendimiento y del riesgo de proceso.
Conceptos adecuados
Los mezcladores-granuladores de alta cizalla combinan una herramienta de mezclado principal con un desmenuzador de giro rápido. Los polvos se mezclan primero, el líquido de granulación se pulveriza y los aglomerados se forman y se limitan mediante la cizalla y el efecto del desmenuzador. El procedimiento es adecuado para la granulación húmeda rápida por lotes y, con frecuencia, para gránulos compactos y mecánicamente estables. Sin embargo, un aporte de energía excesivo puede dañar las partículas o provocar una sobregranulación.
Los granuladores de lecho fluido fluidizan el polvo con aire y pulverizan el líquido de granulación. La granulación y el secado pueden realizarse así en la misma instalación. Suelen ser adecuados para gránulos porosos y bien solubles, pero requieren una coordinación precisa de la cantidad de aire, la temperatura, la tasa de pulverización y el tamaño de gota. Una fluidización inestable o una tasa de pulverización demasiado alta pueden provocar incrustaciones y aglomerados.
Los granuladores continuos de doble husillo dosifican polvo y líquido de forma continua en un sistema de husillos. Los elementos de transporte, mezclado y amasado determinan el tiempo de permanencia, el grado de llenado y el aporte de energía. El concepto es adecuado para líneas de producción continuas con dosificación estable y supervisión del proceso. Unas cantidades de retención (hold-up) reducidas son ventajosas, pero aumentan las exigencias sobre la alimentación de materia prima, la regulación y la estrategia de arranque. Normalmente son necesarios un secado y una clasificación posteriores.
Los mezcladores fluidizados mecánicamente, como los mezcladores de rejas o de palas, pueden mezclar el polvo de forma intensiva e introducir líquidos a través de boquillas. Con una formulación adecuada es posible la granulación por acumulación, especialmente para lotes de mayor tamaño. La densidad del granulado y la distribución del tamaño de partícula dependen en gran medida de la adición de líquido, la velocidad de la herramienta, el tiempo de mezclado y el comportamiento del producto.
Los mezcladores verticales de husillo cónico con boquillas pulverizadoras trabajan de forma comparativamente cuidadosa. Son adecuados para la homogeneización y la incorporación de líquido en polvos sensibles. Con este tipo de mezcladores no se alcanza automáticamente una granulación pronunciada y estrechamente controlada; debe confirmarse mediante ensayos para el producto y la estructura de granulado deseada.
Criterios de selección
La selección se rige sobre todo por la densidad de granulado deseada, la porosidad, la distribución del tamaño de partícula, la humedad residual, la fluidez y la estabilidad mecánica. También son relevantes el modo de operación por lotes o continuo, los cambios de producto, la viscosidad del líquido, los disolventes, la protección contra explosiones, la limpiabilidad y el espacio disponible.
El líquido debería incorporarse en un punto donde se distribuya de forma rápida y uniforme. Son decisivos la precisión de dosificación, la dirección de pulverización, el tamaño de gota, la viscosidad, la temperatura y el movimiento local del producto. Una boquilla o una posición de inyección inadecuadas pueden provocar sobrehumectación, incrustaciones, una distribución de tamaño de partícula amplia o una humectación incompleta.
Para la supervisión del proceso pueden emplearse el par, la corriente absorbida, la temperatura, la humedad y, con una calibración adecuada, la espectroscopía de infrarrojo cercano. La espectroscopía de infrarrojo cercano mide en la región del infrarrojo cercano y puede evaluar, por ejemplo, la humedad o la concentración. Las señales de medición deben validarse frente a muestras de producto y datos de calidad; una curva de par por sí sola no es una prueba general de la calidad del granulado ni del punto final de granulación.
En el caso de disolventes orgánicos o polvos combustibles, los requisitos de protección contra explosiones, inertización, desgasificación y recuperación deben planificarse con antelación. En aplicaciones higiénica o regulatoriamente críticas deben demostrarse los materiales, las juntas, la estrategia de limpieza y la eficacia de la limpieza para el producto concreto.
Adición de aglutinante y granulación en amixon®
Los procesos de una sola etapa que combinan mezclado, adición de líquidos, granulación y secado suelen ser adecuados para lotes más pequeños y procesos claramente definidos. amixon®, en cambio, se centra en procesos por lotes de mayor tamaño para el acondicionamiento de polvo, la homogeneización, la adición de aglutinante, la aglomeración por acumulación y la granulación. Cuando se requiere una humedad residual definida, el secado se diseña de forma específica para el producto como paso separado o en un mezclador-secador adecuado.
Los mezcladores verticales y cónicos de las series VM, HM y AM pueden equiparse con lanzas de líquido o boquillas de dos componentes. El líquido aglutinante se incorpora en el producto en movimiento. La pulverización, el perfil de dosificación, la posición de la boquilla y la intensidad de mezclado deben adaptarse al aglutinante y al polvo para limitar la sobrehumectación local y la formación de grumos.
El órgano mezclador SinConvex® garantiza la recirculación tridimensional del material a granel. Un rotor de corte opcional puede favorecer la distribución del líquido y la desaglomeración. Según la formulación, pueden trabajarse la humectación, la aglomeración por acumulación, la instantaneización o la granulación. La forma de granulado realmente alcanzable, la porosidad, la solubilidad y la distribución del tamaño de partícula se evalúan con el producto original.
Las curvas de par y de temperatura proporcionan indicios sobre el avance del proceso, pero no sustituyen una verificación del punto final referida al producto. Esta debe asegurarse con datos de humedad, de tamaño de partícula u otros datos de calidad.
Según amixon®, en Paderborn hay disponibles más de 35 instalaciones de prueba, complementadas con centros de ensayos internacionales. Allí pueden comprobarse con producto original la adición de aglutinante, la pulverización, la intensidad de mezclado, la formación del granulado, el vaciado y la limpiabilidad. Los resultados apoyan la decisión entre una etapa de granulación y secado integrada o separada.