proces granulacji

W procesie granulacji z drobnych proszków lub małych cząstek powstają większe ziarna (granulaty) poprzez zwiększenie wielkości cząstek. Celem jest zazwyczaj poprawa płynności, możliwości dozowania, właściwości pyłowych oraz, w razie potrzeby, właściwości rozpuszczania lub uwalniania. Rozróżnia się przede wszystkim granulację na mokro, na sucho i w warstwie fluidalnej.

W procesie granulacji na mokro proszki są zwilżane płynem granulacyjnym (zazwyczaj wodą lub wodnym roztworem spoiwa) i aglomerowane pod wpływem ruchu mechanicznego. Powstają granulaty na mokro, które są następnie suszone i w razie potrzeby klasyfikowane lub rozdrabniane do docelowej wielkości ziarna. Typowymi urządzeniami są mieszalniki/granulatory o wysokim stopniu ścinania, mieszalniki granulacyjne lub granulatory z warstwą fluidalną.

W przypadku granulacji na sucho nie dodaje się żadnego płynu. Proszki są zagęszczane za pomocą walcowych kompaktów lub dużych tabletkarek. Zagęszczony materiał jest następnie rozdrabniany i przesiewany. Proces ten stosuje się w przypadku produktów wrażliwych na wilgoć lub podwyższoną temperaturę. W przypadku granulacji w warstwie fluidalnej procesy fluidyzacji, natryskiwania i suszenia są często łączone w jednym urządzeniu: na fluidyzowane cząstki natryskiwany jest spoiwo, a powstałe aglomeraty są bezpośrednio suszone. Procesy granulacji są szeroko stosowane w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym, chemicznym i nawozowym. Stanowią one etap pośredni między produkcją proszku a kolejnymi etapami, takimi jak tabletkowanie, wytłaczanie, powlekanie lub bezpośrednie prasowanie. 

Wzrost cząstek poprzez koalescencję. Kilka cząstek pierwotnych tworzy aglomerat. Całkowita objętość odpowiada sumie poszczególnych objętości:

V_A = n · V_P

Agregat kulisty rośnie wraz z trzecią potęgą liczby cząstek. Duże średnice wymagają zatem wielu cząstek pierwotnych.

d_A = d_P · n^(1/3)

• V_A = Objętość aglomeratu
• V_P = Objętość cząstki pierwotnej
• d_A = Średnica aglomeratu
• d_P = Średnica cząstek pierwotnych
• n = Liczba cząstek pierwotnych

Agregaty zawierają puste przestrzenie. Mają one wpływ na wytrzymałość i gęstość. Porowatość oblicza się jako

ε = 1 - (ρ_A / ρ_S):

• ε = porowatość
• ρ_A = pozorna gęstość aglomeratu
• ρ_S = gęstość materiału