統合設備は、粉体混合、液体添加、造粒を一つのプロセス空間内で結び付けることができます。これにより、移し替え箇所、製品ロス、そして各工程間での可能な分離を減らすことができます。これが個別装置に対して有利かどうかは、製品、顆粒品質、洗浄の必要性、処理能力、プロセスリスクによって決まります。

適した方式

ハイシェアミキサー造粒機は、主混合工具と高速回転するチョッパーを組み合わせます。まず粉体が混合され、造粒液が噴霧され、せん断とチョッパー作用によって凝集体が形成されると同時に制御されます。この方式は、迅速なバッチ式湿式造粒に適しており、多くの場合コンパクトで機械的に安定した顆粒を生み出します。しかしエネルギー投入が過大になると、粒子を損傷したり過剰造粒を招いたりする可能性があります。

流動層造粒機は、空気で粉体を流動化させ、造粒液を噴霧します。造粒と乾燥を同一設備内で行うことができます。多くの場合、多孔質で溶解性の良い顆粒に適していますが、風量、温度、噴霧速度、液滴サイズの精密な調整が求められます。不安定な流動化や過大な噴霧速度は、付着や凝集体形成を引き起こす可能性があります。

連続式二軸造粒機は、粉体と液体をスクリューシステムへ連続的に計量供給します。搬送、混合、混練エレメントが滞留時間、充填率、エネルギー投入を決定します。この方式は、安定した計量供給とプロセス監視を伴う連続生産ラインに適しています。ホールドアップ量が少ないことは有利ですが、原料供給、制御、起動戦略への要求は高まります。後段の乾燥と分級はほとんどの場合必要です。

プラウシェアミキサーやパドルミキサーなどの機械的流動化ミキサーは、粉体を強力に混合し、ノズルを通じて液体を投入できます。適したレシピであれば、とりわけ大きなバッチにおいてビルドアップ造粒が可能です。顆粒の密度と粒度分布は、液体添加量、工具速度、混合時間、製品挙動に大きく左右されます。

スプレーノズル付きの垂直コーンスクリューミキサーは、比較的穏やかに作動します。繊細な粉体の均質化と液体投入に適しています。このようなミキサーで明確かつ厳密に制御された造粒を自動的に達成できるわけではありません。製品と望ましい顆粒構造に合わせて試験により確認する必要があります。

選定基準

選定は主に、望ましい顆粒密度、多孔性、粒度分布、残留水分、流動性、機械的安定性に基づきます。バッチ式か連続式か、製品切替、液体粘度、溶剤、防爆、洗浄性、利用可能なスペースも同様に重要です。

液体は、速やかかつ均一に分布する箇所に投入すべきです。決定的に重要なのは、計量精度、噴霧方向、液滴サイズ、粘度、温度、そして局所的な製品の動きです。不適切なノズルや噴射位置は、過湿、付着、幅広い粒度分布、あるいは不完全な濡れを招く可能性があります。

プロセス監視には、トルク、電流消費、温度、水分、そして適切にキャリブレーションされていれば近赤外分光法を利用できます。近赤外分光法は近赤外領域で測定を行い、たとえば水分や濃度を評価できます。測定信号は製品サンプルおよび品質データに対して検証されなければなりません。トルク推移だけでは、顆粒品質や造粒終点の一般的な証明にはなりません。

有機溶剤や可燃性の粉じんを扱う場合、防爆、不活性化、換気、回収に関する要求を早期に計画する必要があります。衛生的または規制上重要な用途では、材料、シール、洗浄戦略、そして具体的な製品に対する洗浄の有効性を実証しなければなりません。