¿Qué parámetros de proceso son decisivos para favorecer la aglomeración de forma selectiva en lugar de destruirla?
La aglomeración se produce por la interacción controlada de varios parámetros. Resultan decisivos la aportación de energía, el líquido, la temperatura y las propiedades de las partículas. El objetivo es una formación estable de aglomerados. Las tasas de crecimiento deben ser mayores que las tasas de destrucción. Al mismo tiempo, el sistema debe permanecer estable.
La aportación de energía mecánica controla el equilibrio. Las fuerzas de cizalla generan contactos entre partículas. Estos son necesarios para la formación de puentes. Sin embargo, la cizalla no debe ser demasiado elevada. De lo contrario, los aglomerados se rompen. Una cizalla demasiado baja conduce a estructuras inestables. Una cizalla demasiado alta provoca abrasión y desintegración.
La relación entre líquido y sólido es central. El líquido forma los puentes de unión. Un líquido insuficiente genera uniones débiles. Los aglomerados se desintegran con facilidad. Un exceso de líquido conduce a la sobrehumectación. Se forman grumos incontrolados. El lecho puede volverse inestable.
También las propiedades del aglutinante son importantes. La cantidad de adición debe estar dosificada con exactitud. La tasa de adición influye en la distribución. Una viscosidad elevada aumenta la fuerza de unión. La tensión superficial controla las fuerzas capilares. El comportamiento de humectación determina la formación de puentes. El grado de saturación de los poros influye en la estructura. Los estados pendulares generan estructuras sueltas. Los estados capilares conducen a aglomerados densos.
En los procesos de pulverización, el tamaño de las gotas es decisivo. Las gotas pequeñas pueden evaporarse antes de actuar. Las gotas grandes provocan una sobrehumectación local. La tasa de pulverización influye en la humedad local. La presión de pulverización controla la distribución. La relación entre aire y líquido determina el espectro de gotas. El objetivo es una humectación uniforme.
La temperatura controla varios efectos al mismo tiempo. Influye en la viscosidad del aglutinante. Determina la tasa de evaporación. El aglutinante debe permanecer líquido el tiempo suficiente. Sólo así se forman puentes estables. Un secado demasiado rápido genera estructuras quebradizas. Un secado demasiado lento conduce a pegajosidad e incrustaciones.
Las propiedades de las partículas definen la ventana del proceso. Una distribución granulométrica amplia mejora el empaquetamiento. Eso aumenta la estabilidad. Las distribuciones estrechas conducen a estructuras más débiles. Las superficies rugosas mejoran la adherencia. Las superficies lisas requieren aglutinantes más fuertes. La energía superficial influye en la humectación.
El flujo y el movimiento en el aparato son igualmente críticos. El grado de llenado influye en la tasa de colisiones. Un grado de llenado demasiado alto genera zonas muertas. La velocidad del gas controla la fluidización. Una velocidad demasiado baja empeora la mezcla. Una velocidad demasiado alta aumenta la rotura. El tiempo de permanencia determina la uniformidad del producto.
El funcionamiento debe realizarse dentro de una ventana de proceso estable. La aportación de energía, el líquido y la temperatura deben estar coordinados. La solicitación mecánica no debe destruir los aglomerados.
Los procesos modernos emplean sistemas PAT. Estos miden la humedad, la temperatura y el tamaño de partícula en tiempo real. Así se puede regular el proceso de forma selectiva. La aglomeración se construye de manera estable. La destrucción se detecta a tiempo y se evita.
¿Qué parámetros de proceso favorecen una aglomeración selectiva?
Una aglomeración selectiva se produce cuando los contactos entre partículas, la adición de líquido, la acción del aglutinante y la aportación de energía están coordinados entre sí. El objetivo es formar aglomerados estables sin provocar sobrehumectación, una formación indeseada de grumos o una rotura excesiva de partículas.
Lo decisivo es en primer lugar la relación entre líquido y sólido. El líquido forma puentes de unión entre las partículas; su cantidad, viscosidad, tensión superficial y humectabilidad influyen en la resistencia, en la porosidad y en la solubilidad de los aglomerados. Una cantidad de líquido demasiado pequeña genera estructuras débiles, mientras que una sobrehumectación local puede provocar grumos gruesos o incrustaciones. Por eso el líquido debería aportarse al lecho de polvo en movimiento de forma lenta, dosificada y lo más finamente distribuida posible. Para ello amixon® emplea lanzas de líquido que llegan hasta la parte inferior de la cámara de mezclado; el caudal de líquido se adapta a la capacidad de adsorción y al movimiento del producto.
La aportación de energía debe elegirse asimismo de forma selectiva. Debe permitir suficientes contactos entre partículas y una humectación uniforme, pero no debe solicitar innecesariamente los aglomerados sensibles, los recubrimientos o los componentes gruesos. Si es necesario, se pueden emplear rotores de corte, turbulentadores o desaglomeradores para disgregar los grumos existentes y distribuir mejor el líquido. Estas herramientas solo deberían funcionar, sin embargo, el tiempo y con la intensidad que el producto requiera.
La aglomeración puede realizarse de forma especialmente económica y segura para el proceso con el método de mezclado multietapa de amixon®. En él se mezclan primero de forma intensa los componentes de polvo robustos en un lote parcial pequeño y se humectan con líquido. A continuación se añaden de forma escalonada otras porciones de polvo y, en su caso, se pulveriza de nuevo con líquido. El grado de llenado crece así de manera controlada hasta el lote final. Los polvos más finos pueden envolver las partículas ligeramente sobrehumectadas y contribuir así a una estructura de aglomerado más uniforme y menos pegajosa.
Para este procedimiento resulta especialmente adecuado el mezclador cónico de un solo eje AM de amixon®. Su rotor de corte, dispuesto en posición baja, puede trabajar de forma eficaz ya con grados de llenado reducidos. De ese modo, las premezclas muy concentradas, la humectación, la desaglomeración y la mezcla final posterior se pueden realizar en el mismo aparato. Los premezcladores separados, las transferencias de producto adicionales y el trabajo de limpieza asociado pueden suprimirse.
Otra ventaja del procedimiento multietapa consiste en que los componentes sensibles o gruesos se añaden solo al final. Después del paso intensivo de humectación y de aglomeración se incorporan con suavidad, con una intensidad de mezclado reducida. Así se pueden tener en cuenta conjuntamente la fijación del polvo, la fluidez, las propiedades instantáneas y la integridad de las partículas.