Humectación
La humectación es el proceso físico por el que un líquido entra en contacto con una superficie sólida y se extiende por ella. En el límite entre líquido y sólido se crea una interfaz cuyas propiedades energéticas determinan el comportamiento de humectación. En este contexto, la humectación de polvos describe la penetración y distribución de un líquido en una estructura de partículas porosas y pulverulentas.
El comportamiento de humectación se ve influido por las tensiones interfaciales entre las fases sólida, líquida y gaseosa. Una medida central es el ángulo de contacto, que se describe mediante la ecuación de Young:
γSG = γSL + γLG ⋅cos(θ)
γ_SG es la tensión interfacial entre el sólido y el gas, γ_SL entre el sólido y el líquido y γ_LG entre el líquido y el gas. θ es el ángulo de contacto. Los ángulos de contacto pequeños indican una buena humectación; los ángulos de contacto grandes indican superficies hidrófobas. La presión capilar, que puede describirse mediante la ecuación de Laplace, también desempeña un papel en el lecho poroso de polvo:
Δp = r ⋅ 2 γLG ⋅ cos(θ)
r representa el radio efectivo de poro o capilar. Los polvos finos con poros pequeños y una superficie hidrófila absorben líquidos rápidamente debido a las fuertes fuerzas de succión capilar. Los sistemas hidrófobos o de poros gruesos requieren presiones más altas o una mezcla más intensa para distribuir el líquido uniformemente.
La distribución del líquido en el polvo suele producirse en dos pasos. En primer lugar, se forma una película de líquido en las superficies exteriores de las partículas y, a continuación, el líquido penetra en el interior de la pila. La velocidad y la uniformidad de la humectación dependen en gran medida del tamaño de las gotas, la energía de impulso de las gotas, la viscosidad y la tensión superficial del líquido y la morfología de las partículas. Las diferentes propiedades de humectación de los componentes pueden promover o inhibir la aglomeración y, por tanto, influir significativamente en la estructura del producto.
Los mezcladores amixon® permiten diversos procesos para la humectación selectiva del polvo. Los líquidos pueden introducirse a través de boquillas de una o dos sustancias. El tamaño de las gotas y la velocidad de impacto pueden ajustarse para conseguir una distribución fina o una inicialización selectiva de las aglomeraciones. Alternativamente, el líquido puede aplicarse al lecho de mezcla como un chorro compacto desde arriba, lo que resulta especialmente ventajoso para líquidos viscosos o sensibles a la espuma. Otra opción es la inyección de vapor, en la que la condensación del vapor crea películas líquidas uniformes sobre las partículas.
En algunos casos, tiene sentido evacuar la mezcla antes de añadir el líquido. Al eliminar la fase de vapor, se desairean los espacios porosos de la estructura de partículas. Si a continuación se añade el líquido, éste puede penetrar más rápida y profundamente en el agregado debido al gradiente de presión resultante. Este proceso aprovecha al máximo la porosidad natural del polvo y mejora la absorción de líquidos, sobre todo en el caso de polvos finos e hidrófilos o de formulaciones que necesitan absorber de forma homogénea contenidos líquidos elevados.