Quali sistemi di miscelazione supportano miscelazione + granulazione + essiccazione in un unico impianto per prodotti fitosanitari?
Per gli agrofarmaci esistono diverse strade per accoppiare strettamente miscelazione, granulazione ed essiccazione. Un vero processo one-pot senza trasferimento di prodotto è possibile soprattutto con i granulatori a letto fluido. In altri procedimenti, miscelazione, granulazione ed essiccazione avvengono sì in una linea di processo integrata, ma in apparecchi separati o in fasi di processo successive.
Ciò è particolarmente rilevante per i granulati idrodisperdibili, chiamati anche WDG o WG. Queste formulazioni sono costituite tipicamente da principio attivo finemente macinato, agenti bagnanti, disperdenti, leganti ed eventualmente cariche. Il granulato deve scorrere bene, essere a basso contenuto di polvere, restare stabile in stoccaggio e ridispergersi rapidamente e completamente dopo l'aggiunta ad acqua. Per i WDG, granulazione a letto fluido, estrusione, granulazione a spruzzo, granulazione a piatto, agglomerazione per miscelazione e compattazione a rulli sono, tra l'altro, procedimenti di produzione consolidati.
I granulatori a letto fluido uniscono miscelazione, granulazione a spruzzo ed essiccazione nello stesso spazio di processo. Il prodotto in polvere viene fluidizzato con un flusso di aria o gas inerte condizionato. Successivamente una soluzione di legante o di principio attivo viene spruzzata sul letto di particelle in movimento. Gli agglomerati che si formano essiccano contemporaneamente grazie al flusso di gas. Il procedimento è particolarmente adatto a polveri scorrevoli e ben fluidizzabili e a granulati idrodisperdibili con buona ridispersibilità. I parametri di processo temperatura dell'aria, portata d'aria, velocità di spruzzatura e concentrazione del legante determinano granulometria, umidità residua, resistenza e comportamento di dispersione del granulato.
I miscelatori ad alto taglio e i granulatori ad alto taglio sono adatti alla premiscelazione intensiva e all'agglomerazione a umido di principi attivi ed eccipienti in polvere. Durante la miscelazione vengono aggiunte soluzione legante o acqua, così da ottenere un granulato umido. L'essiccazione vera e propria, tuttavia, spesso non avviene nel granulatore ad alto taglio stesso, bensì in un essiccatore a letto fluido a valle, in un essiccatore sottovuoto o in un'altra fase di essiccazione idonea. I sistemi di miscelazione ad alto taglio sono quindi per lo più parte di una linea di granulazione integrata e non automaticamente sistemi one-pot completi.
Anche i miscelatori a vomere, i miscelatori intensivi e gli agglomeratori a miscelazione orizzontali possono essere impiegati per la premiscelazione e la granulazione a umido. Sono particolarmente adatti quando si devono omogeneizzare densità apparenti diverse, incorporare liquidi in modo uniforme o generare agglomerati in modo mirato. Un'attrezzatura per il vuoto e il riscaldamento possono consentire una post-essiccazione o, con ricette idonee, anche un'essiccazione a contatto più intensiva. Per i granulati idrodisperdibili, tuttavia, si sceglie spesso una fase di essiccazione a valle, perché consente un'impostazione più precisa di umidità residua e distribuzione granulometrica.
Le linee di estrusione sono un'alternativa importante quando sono richiesti granulati densi e meccanicamente resistenti. Le materie prime vengono prima miscelate e inumidite con acqua o soluzione legante. Successivamente la massa umida viene estrusa e i trafilati o le particelle ottenute vengono essiccati ed eventualmente classificati. L'estrusione offre un buon controllo sulla forma e sulla resistenza del granulato, ma richiede di norma unità separate per miscelazione, estrusione, essiccazione e vagliatura.
La granulazione a spruzzo e l'essiccazione a spruzzo sono adatte soprattutto a formulazioni lavorabili come sospensione o slurry. Principio attivo, agenti bagnanti, disperdenti e altri componenti della ricetta vengono prima dispersi e omogeneizzati. Successivamente la sospensione viene spruzzata ed essiccata mediante aria di processo calda. Il procedimento consente di ottenere granulati a basso contenuto di polvere e ben scorrevoli, ma può generare densità apparenti inferiori rispetto ai procedimenti di estrusione.
Nella scelta del sistema sono decisivi la struttura del granulato desiderata, la distribuzione granulometrica, la densità apparente, la resistenza all'abrasione, la ridispersibilità, l'umidità residua e la stabilità termica del principio attivo. Altrettanto importanti sono la protezione dalla polvere, il containment, la protezione dalle esplosioni, la pulibilità, la gestione dell'aria di scarico di processo, nonché il recupero e il trattamento dei componenti volatili.
Quando è richiesto un processo il più possibile compatto, con miscelazione, applicazione del legante, formazione del granulato ed essiccazione in un unico spazio di lavoro, i granulatori a letto fluido sono spesso la prima scelta. Quando sono necessari granulati particolarmente densi o robusti, le linee di miscelazione-estrusione-essiccazione sono spesso più adatte. I miscelatori ad alto taglio e i miscelatori a vomere sono adatti soprattutto alla premiscelazione intensiva e all'agglomerazione a umido; la loro funzione di essiccazione deve essere valutata singolarmente in base al prodotto e alla qualità obiettivo.
Così gli impianti amixon® supportano la formulazione di agrofarmaci
Gli essiccatori-miscelatori sottovuoto e i reattori di miscelazione amixon® delle serie VMT e AMT non sono progettati come classici granulatori ad accrescimento. Il loro punto di forza è l'eccellente miscelazione, l'umidificazione mirata per legare la polvere, la rapida essiccazione a contatto sottovuoto, lo svuotamento residuo molto buono e una conduzione di processo duratura e delicata a basse frequenze di rotazione.
VMT e AMT sono adatti a polveri, sospensioni, prodotti umidi, paste e impasti. In un apparecchio chiuso, a tenuta di pressione e di vuoto, principi attivi e componenti della formulazione possono essere omogeneizzati, bagnati con piccole quantità di liquido, essiccati sotto vuoto e, se necessario, disagglomerati. Gli apparecchi sono quindi particolarmente adatti a processi di formulazione a basso contenuto di polvere, sicuri e riproducibili.
Umidificazione anziché granulazione ad accrescimento
Un'aggiunta mirata di liquido tramite lance o ugelli idonei può bagnare e legare in modo affidabile le frazioni fini di polvere. Anche piccole quantità di un liquido adatto possono formare ponti liquidi tra le particelle o far aderire la polvere fine a particelle più grandi. Presupposto per questo è una distribuzione rapida e uniforme del liquido nell'intero prodotto miscelato.
Questo processo va tuttavia distinto da una classica granulazione ad accrescimento. VMT e AMT non sono previsti per costruire, mediante spruzzatura ripetuta di soluzione legante, granulati stabili e definiti con una distribuzione granulometrica mirata. Per compiti di questo tipo, granulatori a letto fluido, granulatori a piatto, linee di estrusione o processi di granulazione ad alto taglio specificamente progettati sono la scelta più adatta.
Anche l'essiccazione di un granulato già formato e stabile nella forma, con l'obiettivo di conservarne integralmente la struttura, non è il principale campo di applicazione di VMT e AMT. In particolare con una conduzione disagglomerante o con l'impiego di rotori di taglio, gli agglomerati possono essere sciolti in modo mirato. Ne può risultare una polvere fine e secca. In questi apparecchi i rotori di taglio servono ad accelerare il processo di miscelazione-essiccazione e la disagglomerazione, non a produrre granulati ad accrescimento definiti.
Ampie superfici di scambio termico
Il punto di forza specifico degli essiccatori-miscelatori sottovuoto amixon® è l'essiccazione a contatto rapida e uniforme. Camera di miscelazione, albero, bracci e utensile di miscelazione possono essere realizzati in esecuzione termoregolabile. Ciò rende disponibile un'ampia superficie di scambio termico, attraverso la quale il calore può essere ceduto al prodotto o sottratto da esso.
L'organo miscelante verticale genera un movimento del prodotto tridimensionale e continuo. Il prodotto miscelato viene così condotto costantemente sulle superfici termoregolate. Il contatto del prodotto viene rinnovato di continuo, cosicché calore e umidità vengono trasmessi in modo uniforme. Ciò favorisce tempi di essiccazione brevi e temperature di prodotto moderate, anche con proprietà del prodotto variabili, dall'intermedio umido fino al prodotto finale secco.
Sotto vuoto, acqua e solventi possono evaporare a una temperatura di prodotto ridotta. I vapori estratti possono essere condensati; nelle formulazioni contenenti solventi ciò rende possibile un recupero.
Miscelazione, svuotamento, durata
VMT e AMT sono progettati per elevate qualità di miscelazione. La costruzione verticale e gli utensili di miscelazione a bassa velocità consentono un rimescolamento intenso e allo stesso tempo delicato sul prodotto. Densità apparenti, contenuti di umidità e proporzioni dei componenti diversi possono essere omogeneizzati senza che siano fondamentalmente necessarie velocità periferiche elevate.
La bassa frequenza di rotazione riduce le sollecitazioni meccaniche del prodotto miscelato e limita l'usura di utensili e parete dell'apparecchio. La costruzione verticale favorisce inoltre una struttura macchina robusta e duratura.
Un ulteriore vantaggio è lo svuotamento, buono fino a pressoché completo, dei prodotti scorrevoli. In particolare il fondo conico dell'AMT favorisce lo scarico del prodotto e riduce le quantità residue nell'apparecchio. Ciò riduce le perdite di prodotto, semplifica il cambio di prodotto e favorisce la pulizia tra un lotto e l'altro.
Corretta collocazione
Per gli agrofarmaci, amixon® VMT e AMT sono particolarmente adatti quando principi attivi ed eccipienti devono essere miscelati con precisione, le frazioni di polvere legate in modo mirato, i prodotti umidi essiccati rapidamente sotto vuoto e successivamente scaricati nel modo più completo possibile.