Per la produzione senza polvere di prodotti in polvere sono particolarmente interessanti le tenute a funzionamento a secco, i sistemi di tenuta assistiti da gas e i concetti di protezione a più stadi, senza contatto. Quale soluzione sia effettivamente a minore manutenzione dipende dal fatto che si debba semplicemente impedire una fuoriuscita visibile di polvere oppure che esistano requisiti aggiuntivi di containment, vuoto, sovrappressione, protezione dalle esplosioni, igiene, conformità GMP o purezza del prodotto. In linea di principio vale che meno polvere raggiunge una superficie di tenuta sensibile, un supporto o un'unità di azionamento, tanto più lunga è la durata dell'intero sistema.

La soluzione a minore manutenzione inizia già con la costruzione del miscelatore. Ogni passaggio d'albero evitato significa un potenziale punto di perdita e usura in meno. Nei miscelatori verticali il cui organo di miscelazione è supportato e azionato esclusivamente dall'alto, per esempio, viene a mancare un passaggio d'albero inferiore a contatto con il prodotto. Ciò riduce il numero di punti di tenuta critici, l'onere di pulizia e il rischio che la polvere fuoriesca o che sostanze estranee entrino nel processo. Per la tenuta d'albero rimanente, una costruzione a più stadi è in molti casi più robusta di un singolo labbro di tenuta. Uno stadio di protezione esterno, senza contatto, tiene lontana la maggior parte della polvere dalla vera e propria tenuta di processo. Lo stadio di tenuta interno assume allora la tenuta richiesta verso l'ambiente. Supporto e azionamento vengono così ulteriormente protetti.

Le tenute a funzionamento a secco sono spesso particolarmente adatte ai prodotti in polvere, perché lavorano senza liquido barriera. Non esiste quindi il rischio che un mezzo liquido come olio, miscela acqua-glicole o fluido termovettore possa entrare nel prodotto in caso di trafilamento interno. Ciò è un vantaggio importante per alimenti, principi attivi farmaceutici, prodotti chimici fini ad alta purezza e polveri speciali. Le tenute meccaniche a funzionamento a secco lavorano con materiali delle superfici di scorrimento e delle tenute secondarie scelti in modo mirato, per consentire una funzione di tenuta affidabile con attrito e sviluppo di calore limitati. Le moderne tenute per miscelatori sono disponibili per modalità di esercizio lubrificate a umido, a funzionamento a secco e assistite da barriera di gas.

Con polveri abrasive o molto fini, tuttavia, non è determinante solo il materiale delle superfici di scorrimento. La polvere fine non deve entrare stabilmente tra le superfici di tenuta, perché lì può causare abrasione, aumento della coppia e usura precoce. Per questo la tenuta di processo a funzionamento a secco viene spesso combinata con uno stadio preliminare esterno. Dischi centrifughi, geometrie a labirinto o un flusso di gas definito possono tenere la polvere lontana dalla zona di tenuta critica e prolungare notevolmente la durata. Tenute d'albero speciali per polveri e granulati sono progettate per mezzi secchi e abrasivi e devono ridurre l'ingresso di polvere senza dipendere da olio lubrificante o barriere di grasso.

I concetti di tenuta assistiti da gas sono particolarmente a bassa manutenzione quando in esercizio è disponibile aria compressa o azoto puliti e affidabilmente disponibili. Una piccola quantità di gas regolata genera nel vano tenuta una pressione di barriera o un flusso di gas definiti. Ciò controlla la direzione del flusso: la polvere non può migrare verso supporto e azionamento; con una progettazione corretta viene inoltre impedita una fuoriuscita di polvere verso l'ambiente. L'azoto è particolarmente indicato quando il prodotto è sensibile all'ossidazione o all'umidità, oppure quando è richiesta un'inertizzazione per motivi di protezione dalle esplosioni. L'aria compressa è un'opzione idonea solo per prodotti non critici e in tal caso dovrebbe essere secca, priva di olio e di particelle.

Un flusso di gas può inoltre sviluppare un effetto autopulente attivo. Le particelle che si avvicinano alla fessura di tenuta vengono respinte dal flusso di gas nella camera di processo oppure allontanate tramite un'aspirazione definita. Ciò riduce il carico abrasivo sulla tenuta. I sistemi a barriera di gas vengono impiegati tra l'altro per soffiare via le particelle penetrate nella fessura di tenuta e prolungare la durata. L'alimentazione del gas fa tuttavia parte del concetto di sicurezza e manutenzione. Sono necessari riduttore di pressione, filtro, limitazione di portata, valvole di non ritorno, nonché il monitoraggio di pressione e consumo. Con polveri tossiche, altamente attive o potenzialmente esplosive, la quantità di gas in uscita dalla tenuta deve essere raccolta in modo controllato, filtrata, riportata in circolo o smaltita in sicurezza.

Le tenute a labirinto, a fessura e a disco centrifugo senza contatto sono costruttivamente molto a basso onere di manutenzione, perché tra albero e alloggiamento non esiste contatto diretto per attrito. Più fessure strette e deviate rendono difficile alle particelle di polvere avanzare verso il supporto. Dischi centrifughi e geometrie a labirinto centrifugo sfruttano la rotazione dell'albero per allontanare le particelle dalla zona di tenuta critica. Poiché questi sistemi lavorano praticamente senza usura, costituiscono un eccellente primo stadio di protezione contro polvere grossolana o abrasiva.

Come unica tenuta di processo, tuttavia, le tenute a labirinto o a fessura spesso non sono sufficienti quando è richiesta una produzione senza polvere con un elevato livello di containment, esercizio sottovuoto, sovrappressione definita o limiti di emissione esigenti. La loro utilità principale consiste nello scaricare lo stadio di tenuta interno e il supporto. Vengono perciò combinate con particolare vantaggio a tenute meccaniche a funzionamento a secco, a barriera di gas o lubrificate a gas.

Una barriera di grasso può aumentare ulteriormente la protezione in un ambiente molto polveroso. Un vano anulare riempito di grasso consistente ostacola il passaggio delle particelle abrasive. Con la rilubrificazione automatica il grasso può essere rinnovato regolarmente. Per processi igienici, farmaceutici o ad alta purezza va tuttavia valutato se il grasso sia accettabile come potenziale fonte di sostanze estranee. Se un possibile ingresso di lubrificante nel prodotto non è tollerabile, i sistemi a funzionamento a secco o assistiti da gas sono di norma la scelta migliore.

Quando un miscelatore deve essere reso a tenuta anche contro depressione, sovrappressione, vapori di solvente o elevati requisiti di containment, una tenuta meccanica è spesso la soluzione più affidabile. Tiene tramite superfici di tenuta accoppiate con precisione e può essere realizzata come sistema semplice o doppio. Una singola tenuta meccanica a funzionamento a secco può essere sufficiente con polveri secche e differenze di pressione moderate. Con polveri tossiche o altamente attive, esercizio sottovuoto, differenze di pressione più elevate o requisiti particolarmente rigorosi di protezione dalle emissioni, un'esecuzione doppia offre sicurezza aggiuntiva. Può essere esercita con gas barriera, liquido barriera o uno stadio di containment a secco. Tenute doppie per miscelatori, pressurizzate a gas, vengono impiegate per esempio per evitare emissioni in atmosfera; per i processi di miscelazione sono disponibili anche sistemi di tenuta a funzionamento a secco e assistiti da barriera di gas.

Le tenute doppie lubrificate a liquido possono offrire un'elevata tenuta nonché raffreddamento e lubrificazione delle superfici di scorrimento. Non sono tuttavia automaticamente l'opzione a minore manutenzione. Il sistema di liquido barriera deve essere monitorato per pressione, temperatura, livello, purezza ed eventuali perdite. Nei processi secchi e privi di polvere, le tenute a secco o assistite da gas sono spesso più semplici, a condizione che differenza di pressione, velocità di giro, temperatura e movimento dell'albero lo consentano.

Anche le tenute a labbro o a manicotto in PTFE possono essere adatte per semplici applicazioni a secco. Sono compatte, economiche e chimicamente resistenti. Il loro svantaggio consiste nell'usura da contatto, propria del principio. Con alta velocità di giro, polveri fini abrasive, frequenti cicli di avvio-arresto o requisiti elevati di assenza di emissioni non sono di norma la prima scelta. Possono tuttavia essere utili come tenuta di protezione aggiuntiva dietro un labirinto o come soluzione semplice per applicazioni meno critiche.

La scelta di una tenuta d'albero a bassa manutenzione inizia con una chiara definizione dell'obiettivo di containment. Occorre stabilire se sia sufficiente una protezione contro la fuoriuscita visibile di polvere oppure se debbano essere rispettati valori limite di esposizione, principi attivi altamente attivi, ATEX, inertizzazione, vuoto o condizioni sterili. Successivamente vengono valutate le condizioni di processo: pressione e vuoto, temperatura, velocità di giro, concentricità dell'albero, movimento assiale dell'albero, frequenza di avvio-arresto, procedura di pulizia e possibili depositi di prodotto influenzano notevolmente la scelta della tenuta. Allo stesso modo vanno considerati dimensione delle particelle, abrasività, coesione, igroscopicità, carica elettrostatica, appiccicosità, contenuto di solvente e tossicità.

Nei processi farmaceutici e alimentari si aggiungono inoltre i requisiti di hygienic design, pulibilità, costruzione a basso spazio morto e conformità dei materiali. Le barriere di grasso o olio hanno senso solo se un eventuale ingresso è controllabile e accettabile nell'ambito della sicurezza del prodotto. Per le barriere di gas devono essere monitorati pressione, consumo di gas, temperatura della tenuta ed eventualmente pressione differenziale. Questa strumentazione aumenta certamente l'onere iniziale di progettazione, ma spesso previene fermi non pianificati, guasti ai supporti e perdite di prodotto.