Quali soluzioni esistono per miscelazione più aggiunta di liquidi più granulazione in un'unica unità?
Gli impianti integrati possono unire in un unico vano di processo la miscelazione delle polveri, l'aggiunta di liquido e la granulazione. In questo modo si possono ridurre i punti di travaso, le perdite di prodotto e una possibile segregazione tra le singole fasi. Se ciò sia vantaggioso rispetto ad apparecchi separati dipende da prodotto, qualità del granulato, esigenze di pulizia, portata e rischio di processo.
Concetti idonei
I miscelatori-granulatori ad alto taglio combinano un utensile di miscelazione principale con un chopper ad alta velocità. Le polveri vengono dapprima miscelate, il liquido granulante viene spruzzato e gli agglomerati vengono formati e limitati mediante taglio e azione del chopper. Il procedimento è adatto per una granulazione a umido discontinua e rapida e, spesso, per granulati compatti e meccanicamente stabili. Apporti energetici troppo elevati possono tuttavia danneggiare le particelle o portare a una sovragranulazione.
I granulatori a letto fluido fluidizzano la polvere con aria e spruzzano il liquido granulante. Granulazione ed essiccazione possono avvenire nello stesso impianto. Sono spesso adatti per granulati porosi e facilmente solubili, ma richiedono una precisa armonizzazione di quantità d'aria, temperatura, velocità di spruzzatura e dimensione delle gocce. Una fluidizzazione instabile o una velocità di spruzzatura troppo elevata possono causare incrostazioni e agglomerati.
I granulatori continui a doppia vite dosano polvere e liquido in modo continuo in un sistema a vite. Elementi di trasporto, miscelazione e impastamento determinano tempo di permanenza, grado di riempimento e apporto energetico. Il concetto è adatto per linee di produzione continue con dosaggio stabile e monitoraggio di processo. Piccole quantità di hold-up sono vantaggiose, ma aumentano i requisiti per l'alimentazione delle materie prime, la regolazione e la strategia di avvio. Sono generalmente necessari essiccazione e classamento a valle.
I miscelatori fluidizzati meccanicamente, come i miscelatori a vomere o a pale, possono miscelare le polveri in modo intensivo e introdurre liquidi tramite ugelli. Con una ricetta idonea è possibile la granulazione ad accrescimento, in particolare per lotti più grandi. Densità del granulato e distribuzione granulometrica dipendono fortemente da aggiunta di liquido, velocità dell'utensile, tempo di miscelazione e comportamento del prodotto.
I miscelatori verticali a vite conica con ugelli di spruzzatura lavorano in modo relativamente delicato. Sono adatti per l'omogeneizzazione e l'introduzione di liquido su polveri sensibili. Una granulazione marcata e strettamente controllata non è automaticamente raggiungibile con tali miscelatori; deve essere confermata mediante prove per il prodotto e la struttura del granulato desiderata.
Criteri di scelta
La scelta dipende soprattutto dalla densità del granulato desiderata, dalla porosità, dalla distribuzione granulometrica, dall'umidità residua, dalla scorrevolezza e dalla stabilità meccanica desiderate. Sono rilevanti anche la conduzione discontinua o continua, i cambi di prodotto, la viscosità del liquido, i solventi, la protezione dalle esplosioni, la pulibilità e lo spazio disponibile.
Il liquido dovrebbe essere introdotto in un punto in cui venga distribuito rapidamente e uniformemente. Sono decisivi la precisione di dosaggio, la direzione di spruzzatura, la dimensione delle gocce, la viscosità, la temperatura e il movimento locale del prodotto. Un ugello o una posizione di iniezione inadatti possono portare a sovrainumidimento, incrostazioni, ampia distribuzione granulometrica o bagnatura incompleta.
Per il monitoraggio di processo possono essere utilizzati coppia, assorbimento di corrente, temperatura, umidità e, con una taratura idonea, la spettroscopia nel vicino infrarosso. La spettroscopia nel vicino infrarosso misura nella regione del vicino infrarosso e può valutare, ad esempio, umidità o concentrazione. I segnali di misura devono essere convalidati rispetto a campioni di prodotto e dati di qualità; un andamento della coppia da solo non è una prova generale della qualità del granulato o del punto finale di granulazione.
Con solventi organici o polveri combustibili, i requisiti relativi a protezione dalle esplosioni, inertizzazione, sfiato e recupero devono essere pianificati per tempo. Nelle applicazioni critiche dal punto di vista igienico o normativo, materiali, guarnizioni, strategia di pulizia ed efficacia della pulizia devono essere dimostrati per il prodotto concreto.
Aggiunta di legante e granulazione in amixon®
I processi one-pot che combinano miscelazione, aggiunta di liquido, granulazione ed essiccazione sono spesso adatti per lotti più piccoli e processi chiaramente definiti. amixon® si concentra invece su processi discontinui di dimensioni maggiori per il trattamento delle polveri, l'omogeneizzazione, l'aggiunta di legante, l'agglomerazione ad accrescimento e la granulazione. Quando è richiesta un'umidità residua definita, l'essiccazione viene progettata in modo specifico per il prodotto come fase separata o in un essiccatore-miscelatore idoneo.
I miscelatori verticali e conici delle serie VM, HM e AM possono essere dotati di lance per liquidi o di ugelli bifluido. Il legante liquido viene introdotto nel prodotto in movimento. Atomizzazione, profilo di dosaggio, posizione dell'ugello e intensità di miscelazione devono essere armonizzati con legante e polvere, per limitare la sovrabagnatura locale e la formazione di grumi.
L'organo di miscelazione SinConvex® garantisce il rimescolamento tridimensionale del prodotto sfuso. Un rotore di taglio opzionale può favorire la distribuzione del liquido e la disagglomerazione. A seconda della ricetta è possibile trattare umidificazione, agglomerazione ad accrescimento, instantizzazione o granulazione. La forma del granulato effettivamente raggiungibile, la porosità, la solubilità e la distribuzione granulometrica vengono valutate con il prodotto originale.
Gli andamenti di coppia e temperatura forniscono indicazioni sull'avanzamento del processo, ma non sostituiscono una verifica del punto finale specifica per il prodotto. Questa deve essere garantita con dati di umidità, granulometria o altri dati di qualità.
A Paderborn, secondo amixon®, sono disponibili più di 35 impianti di prova, integrati da centri prove internazionali. Lì si possono verificare con il prodotto originale l'aggiunta di legante, l'atomizzazione, l'intensità di miscelazione, la formazione del granulato, lo svuotamento e la pulibilità. I risultati supportano la decisione tra una fase di granulazione ed essiccazione integrata o separata.