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Prodotti fitosanitari (Parte 2)

I principi attivi moderni sono il risultato di sintesi a più fasi. Anche se il prodotto finale viene spesso classificato come poco tossico, i prodotti intermedi possono essere sostanze pericolose. Di norma, il prodotto finale esce dall’impianto di sintesi sotto forma di sostanza chimica altamente concentrata. Per questo motivo, gli impianti di processo sono progettati per essere permanentemente a tenuta di gas, sia in regime di vuoto che in regime di sovrapressione.

Gli attuali prodotti fitosanitari sono altamente efficaci e il più possibile compatibili con la salute e l’ambiente. I reattori di sintesi amixon® aumentano l’efficienza di processo e riducono i costi operativi. Sono progettati in modo tale che i flussi di materia prodotti vengano convogliati all’esterno in modo completo e controllato.

Nella prima parte di questo articolo sono state descritte le fasi di sintesi, le materie prime e le statistiche di produzione. In questa parte l’attenzione si concentra sulle fasi di processo dell’essiccazione sotto vuoto e della miscelazione–raffreddamento–riempimento. Al centro della discussione vi è la domanda: quali misure consentono di migliorare in modo mirato la struttura delle particelle?

  1. Domanda: A cosa servono i silos per paste in uno stabilimento di prodotti di sintesi chimica? Risposta breve: I silos per paste fungono da serbatoi tampone per i prodotti liquidi e le paste altamente viscose nei punti di transizione tra apparecchi che funzionano in modo continuo e quelli a batch. Garantiscono un flusso costante di materiale. Domanda di approfondimento: Qual è il requisito specifico per i silos per paste nel caso di sostanze chimiche umide? Risposta breve: Devono consentire lo svuotamento quasi completo del prodotto, indipendentemente dalla durata di stoccaggio e dalla fluidità. Domanda di approfondimento: Cosa è importante considerare nella movimentazione del prodotto dopo la disumidificazione meccanica?Risposta breve: Le torte di filtrazione a viscosità strutturale o dilatanti vengono stoccate temporaneamente nel silo per paste amixon®. Su richiesta, i prodotti umidi vengono convogliati rapidamente e quasi senza residui nell’essiccatore-miscelatore sottovuoto, senza compromettere la struttura delle particelle.
  2. Domanda: In che modo un essiccatore-miscelatore sottovuoto essicca i principi attivi delicati in modo rapido e delicato? B Risposta breve:B Esegue l’essiccazione a contatto sotto vuoto in lotti a basse temperature del prodotto. Nel miscelatore-essiccatore amixon® tutte le superfici a contatto con il prodotto sono riscaldate. Il prodotto viene movimentato tridimensionalmente e, se necessario, gli agglomerati vengono disgregati. Contemporaneamente, i solventi vengono recuperati in un sistema chiuso.
  3. Domanda: In che modo i miscelatori-essiccatori sottovuoto riducono i tempi di essiccazione a basse temperature? Risposta breve: I miscelatori-essiccatori sottovuoto amixon® offrono superfici di trasferimento termico molto estese. Il prodotto viene miscelato tridimensionalmente a bassa velocità. Tutte le superfici a contatto con il prodotto sono attivamente termoregolate e apportano calore in modo delicato. Gli utensili di miscelazione SinConcave® accelerano ulteriormente il processo di essiccazione.
  4. Domanda: Perché i miscelatori-raffreddatori (miscelatori di raffreddamento) aumentano l’efficienza produttiva? Risposta breve: Raffreddano grandi quantità di polveri in modo delicato in una fase di processo separata. I miscelatori-raffreddatori amixon® mettono a disposizione superfici di scambio termico molto ampie. Allo stesso tempo, gestiscono l’alimentazione controllata di big bag, container o impianti di riempimento.
  5. Domanda: Qual è il rendimento della linea di formulazione nel settore dei prodotti fitosanitari? Risposta breve: I miscelatori amixon® diluiscono e miscelano principi attivi micronizzati con materiali vettori per ottenere formulazioni di facile utilizzo. Queste vengono confezionate ed etichettate in modo sicuro e possono essere comodamente disperse in acqua dal consumatore finale.
  6. Domanda: Quali caratteristiche qualitative rendono particolarmente prezioso un miscelatore per polveri nella formulazione di sostanze solide? Risposta breve: Quando consente una miscelazione del prodotto senza spazi morti con un apporto energetico minimo. Quando si svuota rapidamente e quasi completamente. Quando può essere pulito in modo comodo e sicuro. I miscelatori KoneSlid® di amixon® soddisfano questi requisiti in modo eccellente.
  7. Domanda: Qual è il ruolo dei centri tecnici e di prova nello sviluppo dei processi per i prodotti fitosanitari? Risposta breve: Consentono di testare nuove fasi di processo, dalla scala pilota a quella industriale. Nei centri di prova di amixon® vengono simulate condizioni operative reali, le prove vengono valutate sistematicamente e ottimizzate con l’ausilio di un database basato sull’intelligenza artificiale.

1) Bunker di soluzione smorzante/ bunker di incollare

 

Se in un impianto sono collegate in serie diverse apparecchiature, si parla anche di linea di processo. Alcuni apparecchi della via funzionano solo in lotti, altri solo in modo continuo, altri ancora possono essere utilizzati per entrambi i tipi di processo. I punti critici si presentano sempre quando si verifica un cambiamento del sistema da continuo a batch e viceversa. Lì, il flusso di materiale deve essere raccolto in contenitori tampone. I serbatoi tampone che possono essere utilizzati per le merci umide sono chiamati bunker per la incollare.

I bunker per la incollare devono essere in grado di stoccare i prodotti chimici umidi a tenuta di gas, di scaricarli secondo le necessità e di interrompere lo scarico in qualsiasi momento. Lo svuotamento residuo deve essere il più elevato possibile, cioè completo, indipendentemente dal periodo di stoccaggio e dalla fluidità della soluzione umidificante. I bunker in incollare devono funzionare anche quando i materiali smorzanti sono solidificati nel tempo o si comportano in modo dilatato. I bunker di incollare devono muovere la massa il meno possibile per preservare la struttura della grana (granulometria).

La parte inferiore mostra un esempio di filtro per la separazione solido-liquido. Se possibile, si utilizza un filtro a funzionamento continuo, ad esempio una centrifuga a scorrimento. A seconda delle proprietà del materiale, può essere necessario smontare la centrifuga a funzionamento continuo e sostituirla con una filtropressa a camera a funzionamento discontinuo. La scelta del metodo di filtrazione dipende dall'efficienza e dal grado di deumidificazione che si può ottenere. In questo contesto non si può prescindere dall'effetto tampone dell'apparato a monte e a valle.

Al termine della filtrazione, il prodotto viene raccolto in un bunker. In questa fase, il prodotto si presenta come un materiale sfuso umido e friabile. In realtà, nella maggior parte dei casi è pseudo-viscosa e la sua consistenza cambia rapidamente quando viene agitata. Poi, a volte, diventa appiccicoso e colloso come l'impasto di una torta. A volte è necessario riscaldare o raffreddare, evacuare o coprire le sostanze chimiche umide con gas inerte.

L'esperienza ha dimostrato che il percorso di trasporto dal bunker della incollare all'essiccatore a miscelazione sottovuoto deve essere il più breve possibile. È meglio scegliere un downpipe che si allarga conicamente verso il fondo. Se possibile, i raccordi devono essere scelti in modo da non offrire alcuna resistenza al flusso quando sono aperti.

2) Asciugatura rapida ma delicata

 

Per alcuni principi attivi, la temperatura non deve superare i 35 °C per non compromettere la stabilità del principio attivo. La fase di essiccazione viene effettuata preferibilmente nell'essiccatore a miscelazione sottovuoto amixon®. A causa del vuoto applicato, anche questa fase deve essere eseguita in lotti. L'utensile di miscelazione viene montato e azionato solo nella parte superiore. Nell'essiccatore amixon® vengono riscaldate tutte le parti che entrano in contatto con il prodotto: l'intera camera di miscelazione, l'albero del gruppo di miscelazione, i bracci del gruppo di miscelazione e l'elica. Il prodotto viene delicatamente spalato tridimensionalmente. Durante il processo di essiccazione possono formarsi temporaneamente dei grumi. Le lame ad alto taglio deagglomerano i grumi quando necessario.

Il contenuto di umidità può essere compreso tra il 15 e il 40% della massa. Si tratta di acqua, solventi o varie miscele di liquidi. Questo tipo di essiccazione sottovuoto a contatto presenta quattro vantaggi principali:

  • l'evaporazione dei fluidi avviene a basse temperature
  • il processo di essiccazione è rapido ed efficiente dal punto di vista energetico
  • l'essiccazione avviene in un sistema completamente chiuso
  • i fluidi evaporati rimangono in gran parte intatti e sono riutilizzabili
  • con l'aggiunta di vapore sterile, i residui di solvente possono diffondere all'esterno
  • l'essiccatore a miscelazione presenta buone percentuali di svuotamento dei residui.

3) I mescolatori a spirale amixon® possono avere aree di stoccaggio e di scambio termico molto ampie

 

Più bassa è la temperatura di essiccazione, più lungo è il processo di essiccazione. Il tempo di essiccazione può essere ridotto in modo delicato per il prodotto se si introduce nell'impasto una quantità di calore particolarmente elevata. Ogni particella deve entrare in contatto con le superfici temperate dell'essiccatore del miscelatore il più spesso possibile. In questo caso è necessario un flusso tridimensionale del materiale da miscelare a una bassa frequenza di rotazione del miscelatore. Si tratta di una sfida, tuttavia, perché la reologia dell'impasto cambia al diminuire del contenuto di liquido: Non è raro che all'inizio si abbia una sospensione ben scorrevole e pompabile, che poi diventa altamente viscosa e pastosa - simile a una gomma da masticare - e gradualmente forma grossi grumi appiccicosi. Con il procedere dell'essiccazione, questi si disintegrano e alla fine si ottiene una polvere di principio attivo omogenea.

Il fluido termovettore viene alimentato tramite serpentine a mezzo tubo o nella classica doppia camicia a tutte le superfici che entrano in contatto con il materiale di miscelazione/essiccazione. Questo vale anche per l'utensile di miscelazione rotante, il cui albero, i bracci di miscelazione e l'agitatore a spirale sono dotati di guide interne per il fluido termico. Anche il pavimento e la zona della testa della camera di miscelazione sono a temperatura controllata.

Il controllo uniforme della temperatura è particolarmente impegnativo quando il fluido termico viene introdotto come vapore e poi lascia l'apparecchiatura come condensa. La variazione di entalpia del fluido termico garantisce l'immissione di quantità particolarmente elevate di calore nella miscela.

Le prove di essiccazione vengono normalmente effettuate su piccola scala. Per estrapolare da questi risultati di essiccazione grandi essiccatori di 5 m³, 10 m³ o più, è importante conoscere il flusso volumetrico teorico del materiale miscelato nell'essiccatore con miscelatore. Ciò consente di standardizzare il rapporto tra le aree di scambio termico e la massa dell'impasto. In questo caso, amixon dispone di un database significativo e di una vasta esperienza sul campo a sostegno delle proiezioni.

4) I raffreddatori per miscelatori amixon® migliorano l'efficienza produttiva

 

Dopo l'essiccazione, gli impasti devono essere raffreddati prima del riempimento. Naturalmente, il raffreddamento può avvenire anche nell'essiccatore del miscelatore sottovuoto. In pratica, tuttavia, un raffreddatore del miscelatore aggiuntivo aumenta l'efficienza della produzione. Un raffreddatore a miscelazione adeguatamente dimensionato sotto l'essiccatore sottovuoto può aumentare significativamente la resa di un sistema. In questo modo, si può anche riempire porzioni di grandi sacchi, contenitori o anche alimentare sistemi di riempimento automatici.

Il raffreddamento in batch di grandi masse di polvere non è banale, in quanto

  • Le superfici di raffreddamento e le particelle secche possono toccarsi solo in alcuni punti, il che non favorisce lo scambio di calore.
  • La conducibilità termica delle polveri è solitamente bassa.
  • L'energia introdotta dall'agitazione/miscelazione aumenta la temperatura del materiale mescolato, che in realtà dovrebbe essere raffreddato.
  • La riduzione della temperatura è limitata per evitare condense indesiderate.

Per soddisfare tutti questi requisiti, devono essere disponibili superfici di scambio termico molto ampie e i materiali di miscelazione devono essere spostati solo con un apporto energetico molto basso: è qui che i raffreddatori per miscelatori amixon possono sfruttare appieno i loro vantaggi progettuali.

5) Formulazione per l'immissione in commercio

 

Nella cosiddetta linea di formulazione, i principi attivi vengono preparati in modo tale da poter essere confezionati ed etichettati correttamente, a seconda del Paese di destinazione, per poter raggiungere il mercato in tutta sicurezza. I processi di formulazione sono, ad esempio: Frantumazione, miscelazione, deagglomerazione, miscelazione, compattazione, riempimento ed etichettatura.

I principi attivi in polvere devono essere prima "diluiti". I mulini a getto d'aria micronizzano gli ingredienti attivi così finemente da aggregarli al materiale di supporto senza segregazione. Oltre alle sostanze idrosolubili, è possibile utilizzare come materiale di supporto anche bentonite, caolino o polvere di calcare. Gli emulsionanti tensioattivi possono essere utilizzati anche come agenti bagnanti o adesivi. I rapporti di miscelazione possono arrivare a 1:5000. Ottenere qualità di miscelazione ideali in tempi particolarmente brevi è un'impresa che i moderni miscelatori di precisione sono oggi in grado di eseguire in modo riproducibile. Se poi si aggiunge il requisito che il miscelatore di precisione deve essere completamente svuotato in pochi secondi, non ci sono praticamente alternative al miscelatore KoneSlid® di amixon®. Il processo di miscelazione e bagnatura è intensificato dalle lame amixon HighShearBlades. Quanto più precisa è la miscelazione e lo scarico del miscelatore intensivo, tanto più sicuro è il processo.

Dopo la miscelazione, i prodotti fitosanitari in polvere vengono riempiti in piccoli contenitori in modo da poter essere comodamente disciolti dall'utente finale in preparati acquosi adeguati. Nel processo avviene un'ulteriore diluizione di 1:1.000 e oltre.

Miscelatore bialbero amixon® HM 3000 con quattro rotori di taglio.

6) Il miscelatore KoneSlid®...

 

... è un miscelatore verticale di precisione il cui utensile di miscelazione elicoidale è sostenuto e azionato solo dall'alto. L'utensile di miscelazione è adattato in modo ottimale alla camera di miscelazione cilindrico-conica. La particolarità è il corpo dislocatore, anch'esso di forma conica, che si trova sul fondo del miscelatore. Il corpo di spostamento favorisce il flusso senza spazi morti del materiale miscelato durante la miscelazione e provoca lo svuotamento residuo estremamente rapido del materiale miscelato quando si sposta di pochi centimetri verso il basso.

Le linee di formulazione sono gestite a campagna. Segue un'accurata pulizia a umido. Il miscelatore KoneSlid® può anche eseguire questa pulizia e asciugatura a umido in modo automatico grazie ai pulitori orbitali Washing-in-Place integrati. Il detergente bagnato viene quindi soffiato via con aria compressa e asciugato.

Il miscelatore KoneSlid® è facile da manutenere grazie a diversi sportelli di ispezione di grandi dimensioni.

 

Nel centro tecnico amixon® sono disponibili più di 30 diverse macchine di prova per l'esecuzione dei test.

Nel centro tecnico amixon® sono disponibili più di 30 diverse macchine di prova per l'esecuzione dei test.

7) Sviluppo e ottimizzazione dei processi

 

È già stato spiegato che lo sviluppo di nuovi prodotti fitosanitari è lungo e costoso. Sono necessari circa dieci anni di intenso lavoro di sviluppo prima che un prodotto fitosanitario possa essere approvato e lanciato sul mercato. Le nuove sostanze promettenti vengono ricercate in laboratorio e testate in prove modello. Il centro tecnico amixon® è a vostra disposizione. Non esitate a contattarci anche per compiti difficili. Nella stragrande maggioranza dei casi possiamo rispondere con buoni risultati.

Per il centro tecnico, amixon® ha realizzato ex novo miscelatori/essiccatori sottovuoto e reattori di sintesi all’avanguardia. Alcuni di essi sono realizzati in lega 59.

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