Sólidos
Un sólido es un estado de la materia en el que las moléculas o los átomos están dispuestos en una red sólida o una estructura amorfa. Sin embargo, en un contexto técnico -especialmente cuando se procesan polvos- los sólidos rara vez son homogéneos. Suelen presentarse como sistemas multifásicos.
Los sólidos en polvo forman los llamados montones dispersos, es decir, acumulaciones de partículas de forma irregular con diferentes tamaños de partícula. Entre estas partículas hay inevitablemente cavidades, que suelen estar llenas de aire ambiente. Tales dispersiones son, por tanto, bifásicas (sólido + gas). Si también está presente un líquido, por ejemplo debido a la adsorción de agua o a las propiedades higroscópicas de las partículas, existe incluso un sistema trifásico (sólido + líquido + gas).
La disposición geométrica y la densidad de estas agrupaciones se describen mediante la llamada densidad de empaquetamiento, que puede variar mucho en función de la forma, el tamaño y la distribución de las partículas. La porosidad de un polvo puede describirse matemáticamente y es decisiva para muchos parámetros de ingeniería de procesos, como el comportamiento de flujo, la miscibilidad, el secado o la solubilidad.
ϕ : Densidad de carga
VSólido :Volumen del sólido
Vtotal : Volumen de la mezcla de polvo
ε : Porosidad
Algunas aplicaciones industriales utilizan específicamente la fase gaseosa en sólidos en polvo:
Por ejemplo, en la producción de preparados para lactantes o probióticos en polvo estables a largo plazo, el aire ambiente se evacua del envase y se sustituye por una mezcla de gases protectores, normalmente nitrógeno y dióxido de carbono. Esta mezcla de gases reduce las reacciones de oxidación y protege el envase en caso de fluctuaciones de temperatura. El coeficiente de dilatación térmica es entonces similar al del aire ambiente.
Los concentrados sólidos en polvo ofrecen muchas ventajas sobre los líquidos:
- Mayor concentración de principio activo por volumen
- Menor volumen de envasado
- Estabilidad de almacenamiento notablemente mejorada
Al mismo tiempo, el procesamiento de sólidos plantea grandes exigencias a la ingeniería de procesos. Mezclar polvos es mucho más complejo que mezclar líquidos, ya que hay que tener en cuenta, entre otros, los siguientes aspectos
- Abrasión
- Comportamiento del flujo
- Riesgo de formación de bultos
- Tendencias de segregación con diferencias de densidad
- Problemas higiénicos debidos a la formación de polvo
Observación
En el desarrollo de concentrados en polvo, la atención se centra en la facilidad de humectación y disolución.
Algunos concentrados de polvo presentan un comportamiento de humectación y dispersión difícil. Pueden introducirse finas burbujas de gas. Esto puede provocar la formación de espuma no deseada. Especialmente con líquidos viscosos o superficies de polvo hidrófobas, las burbujas tienden a permanecer estables en el sistema incluso cuando se aplica vacío. Para compensar estos efectos, en la práctica se utilizan varios sistemas rotor-estator de alto cizallamiento.
amixon® fabrica mezcladores de precisión que mantienen la buena solubilidad de los polvos. Mezclan con un mínimo de energía y cizallamiento. Permiten una calidad de mezcla ideal de todos los sólidos en polvo o semisólidos, independientemente del tamaño de las partículas, la densidad aparente o el contenido de humedad. El probado principio de mezcla tridimensional también funciona con distintos niveles de llenado en la mezcladora.