Quali soluzioni esistono per dosare e introdurre leganti viscosi nei processi di granulazione senza spazi morti?
Per i leganti viscosi è determinante una catena continuamente svuotabile e pulibile composta da serbatoio di alimentazione, pompa, tubazione, valvole, ugello e funzione di pulizia. «Privo di spazi morti» è qui per lo più un obiettivo costruttivo, non una proprietà genericamente dimostrabile: le derivazioni, i raccordi dei sensori e le zone di tenuta inevitabili devono essere il più possibile corti, accessibili e raggiungibili con il procedimento di pulizia previsto.
Trasporto e termoregolazione
Per leganti ad alta viscosità entrano in considerazione soprattutto pompe volumetriche. Le pompe a vite eccentrica trasportano in modo relativamente uniforme e sono adatte per mezzi viscosi o pastosi. Le pompe a ingranaggi offrono un trasporto volumetrico preciso per mezzi idonei, possibilmente con poche particelle. Le pompe peristaltiche separano il mezzo dall'azionamento della pompa, poiché tocca solo l'interno del tubo flessibile; possono tuttavia generare pulsazioni e richiedono una valutazione regolare del tubo.
In caso di viscosità dipendente dalla temperatura sono opportuni serbatoi di alimentazione, tubazioni, valvole e ugelli riscaldati o termoregolati. La conduzione della temperatura deve essere adeguata al legante, affinché viscosità, reattività e stabilità chimica non subiscano variazioni inammissibili. Non solo la tubazione, ma anche i punti di transizione, le valvole e l'ugello devono essere considerati dal punto di vista termico, poiché lì possono verificarsi raffreddamento locale e incrostazione.
Valvole e introduzione
Le valvole a membrana o a manicotto possono, con un'esecuzione idonea, ridurre gli interstizi lato prodotto e le zone di deposito. La scelta dipende da pressione, temperatura, viscosità, particelle, resistenza chimica e strategia di pulizia. Un'installazione igienica richiede transizioni lisce, lunghezze dei bocchettoni ridotte e una conduzione delle tubazioni autosvuotante. I sensori dovrebbero essere installati il più possibile a filo. Le linee guida EHEDG sottolineano che le tubazioni devono essere completamente svuotabili e che gli spazi morti devono essere evitati o ridotti al minimo.
Per l'introduzione nel granulatore sono adatte, a seconda del legante, lance di spruzzatura, ugelli di iniezione o ugelli bifluido. Gli ugelli bifluido possono migliorare l'atomizzazione dei leganti viscosi, ma necessitano di una quantità d'aria, un trasporto del liquido e una dimensione delle gocce armonizzati. Per mezzi appiccicosi o che induriscono possono essere utili ugelli pulibili o chiusure ad ago. Decisiva è la posizione in una zona di prodotto sufficientemente in movimento; altrimenti si formano sovrabagnatura locale, incrostazioni e granulati disomogenei.
Pulizia e regolazione
Cleaning in Place, in breve CIP, indica la pulizia in condizioni di montaggio. Richiede percorsi del prodotto corti e autosvuotanti, velocità di risciacquo idonee, chimica di pulizia adeguata e parametri di temperatura, portata e tempo controllati. Sterilization in Place, in breve SIP, indica la sterilizzazione in condizioni di montaggio ed è necessaria solo se il processo lo richiede. L'efficacia della pulizia deve essere dimostrata per il legante, per lo sporco effettivo e per i punti più difficilmente accessibili. Le linee guida normative sottolineano che la costruzione dovrebbe consentire la pulizia ed eventualmente l'ispezione visiva.
Per un dosaggio riproducibile possono essere impiegate celle di carico o misuratori di portata massica Coriolis. I misuratori Coriolis rilevano la portata massica e spesso anche la densità; la loro scelta, la posizione di montaggio, la taratura e l'idoneità per l'intervallo di viscosità devono essere verificate. La ISO 10790 fornisce indicazioni in merito a scelta, installazione ed esercizio.
Così amixon® realizza l'aggiunta di legante e la granulazione nel miscelatore discontinuo
Dosaggio integrato dei liquidi come caratteristica d'equipaggiamento
I miscelatori verticali e conici amixon® delle serie VM, HM e AM possono essere dotati di lance per l'aggiunta di liquido. Queste introducono il legante liquido direttamente nel letto di prodotto in movimento. In alternativa o in aggiunta si impiegano ugelli bifluido, nei quali un flusso d'aria e di liquido genera un'atomizzazione fine per una bagnatura uniforme.
L'introduzione nella zona d'azione del rotore di taglio può ridurre la sovrabagnatura locale e quindi la formazione incontrollata di grumi. Anche i leganti viscosi possono essere introdotti nel prodotto con un dimensionamento idoneo. Un doppio mantello termoregolabile può contribuire a mantenere i leganti sensibili alla temperatura in un intervallo di viscosità lavorabile. Il dimensionamento concreto di lance, ugelli, tubazioni e termoregolazione dipende da legante, viscosità, quantità di dosaggio, ricetta e requisiti di pulizia.
Divisione dei compiti nella camera di miscelazione
L'organo di miscelazione SinConvex® muove il prodotto sfuso in modo tridimensionale e convoglia continuamente polvere fresca nella zona di bagnatura. Un rotore di taglio può favorire la distribuzione del liquido e frantumare gli agglomerati più grandi. Con una bagnatura controllata si formano ponti liquidi tra le particelle; questi costituiscono la base per l'agglomerazione ad accrescimento e la granulazione.
Se si formino agglomerati arrotondati, stabili o particolarmente ben solubili dipende dalle proprietà della polvere, dal legante, dalla quantità di liquido, dall'apporto energetico e dal tempo di processo. Queste proprietà del prodotto vengono quindi determinate sperimentalmente per la rispettiva ricetta.
Intensità regolabile: dall'instantizzazione alla granulazione
L'intensità del processo viene impostata tramite i parametri di esercizio. A seconda del compito sono possibili un'umidificazione delicata con basso apporto energetico per l'agglomerazione ad accrescimento o l'instantizzazione, oppure un'umidificazione intensiva, una disagglomerazione o una granulazione.
Gli andamenti di coppia e temperatura possono fornire indicazioni sull'avanzamento del processo. Non sostituiscono tuttavia una determinazione del punto finale specifica per il prodotto, ad esempio in base a umidità, distribuzione granulometrica o altre caratteristiche di qualità. Profili di dosaggio, tempi di miscelazione intermedi e velocità di giro possono essere memorizzati come programmi di miscelazione nel controllo ed eseguiti in modo riproducibile.
Dal batch alla granulazione continua
Quale variante di processo sia idonea dal punto di vista tecnico ed economico viene esaminato in prove di granulazione con il prodotto originale.
Messa in sicurezza nel centro prove amixon®
Prima di una decisione di investimento è possibile eseguire prove con il prodotto originale. Nel centro prove amixon® presso la sede principale di Paderborn, secondo le indicazioni dell'azienda, sono disponibili più di 30 impianti di prova di diverse taglie; sono integrati da centri prove in Giappone, India, Thailandia, Cina, Corea del Sud e Stati Uniti.
Le prove vengono eseguite con gradi di riempimento vicini alla pratica, dimensioni di lotto nonché intervalli di temperatura e pressione previsti. Si possono così valutare qualità di miscelazione, delicatezza sul prodotto, apporto energetico, formazione del granulato, pulibilità e riproducibilità. I risultati documentati costituiscono una base per stabilire l'esecuzione dell'apparecchio e la conduzione del processo idonee per l'esercizio successivo.