Jakie rozwiązania istnieją do dozowania i wprowadzania lepkich spoiw w procesach granulacji bez stref martwych?
Dla lepkich spoiw decydujący jest w pełni opróżnialny i czyszczalny łańcuch złożony ze zbiornika zapasowego, pompy, przewodu, zaworów, dyszy i funkcji czyszczącej. „Bez stref martwych” jest przy tym najczęściej celem konstrukcyjnym, a nie ogólnie dowodliwą właściwością: nieuniknione odgałęzienia, przyłącza czujników i obszary uszczelnień muszą być możliwie krótkie, dostępne i osiągalne przewidzianą metodą czyszczenia.
Tłoczenie i temperowanie
Dla wysokolepkich spoiw w grę wchodzą przede wszystkim pompy wyporowe. Pompy śrubowe mimośrodowe tłoczą stosunkowo równomiernie i nadają się do mediów lepkich lub pastowatych. Pompy zębate zapewniają precyzyjne tłoczenie objętościowe przy odpowiednich, możliwie ubogich w cząstki mediach. Pompy wężowe oddzielają medium od napędu pompy, ponieważ styka się ono tylko z wnętrzem węża; mogą jednak generować pulsacje i wymagają regularnej oceny stanu węża.
Przy lepkości zależnej od temperatury sensowne są ogrzewane lub temperowane zbiorniki zapasowe, przewody, zawory i dysze. Prowadzenie temperatury musi odpowiadać spoiwu, aby ani lepkość, ani reaktywność, ani stabilność chemiczna nie zmieniały się w niedopuszczalny sposób. Nie tylko przewód, ale również przejścia, zawory i dysza muszą być rozpatrywane pod względem termicznym, ponieważ tam może dochodzić do lokalnego ochłodzenia i zaskorupienia.
Zawory i wprowadzanie
Zawory membranowe lub zaciskowe mogą przy odpowiednim wykonaniu zmniejszać szczeliny po stronie produktu i obszary osadzania. Wybór zależy od ciśnienia, temperatury, lepkości, cząstek, odporności chemicznej i strategii czyszczenia. Higieniczna zabudowa wymaga gładkich przejść, krótkich długości króćców i samoopróżniającego się prowadzenia rur. Czujniki powinny być zabudowane możliwie licująco. Wytyczne EHEDG podkreślają, że przewody powinny być całkowicie opróżnialne, a strefy martwe unikane lub ograniczane do minimum.
Do wprowadzania do granulatora nadają się zależnie od spoiwa lance natryskowe, dysze iniekcyjne lub dysze dwuczynnikowe. Dysze dwuczynnikowe mogą poprawiać rozpylenie lepkich spoiw, wymagają jednak dostosowanej ilości powietrza, tłoczenia cieczy i wielkości kropel. Dla mediów klejących lub utwardzających się pomocne mogą być dysze czyszczalne lub zamknięcia iglicowe. Decydująca jest pozycja w wystarczająco poruszanej strefie produktu; w przeciwnym razie powstają lokalne przewilżenie, naklejenia i nierównomierne granulaty.
Czyszczenie i regulacja
Cleaning in Place, w skrócie CIP, oznacza czyszczenie w stanie zabudowanym. Wymaga krótkich, samoopróżniających się dróg produktu, odpowiednich prędkości płukania, właściwej chemii czyszczącej oraz kontrolowanych parametrów temperatury, przepływu i czasu. Sterilization in Place, w skrócie SIP, oznacza sterylizację w stanie zabudowanym i jest wymagana tylko wtedy, gdy proces tego wymaga. Skuteczność czyszczenia musi być wykazana dla spoiwa, rzeczywistego zabrudzenia i miejsc najtrudniej dostępnych. Wytyczne regulacyjne podkreślają, że konstrukcja powinna umożliwiać czyszczenie i ewentualnie inspekcję wzrokową.
Dla powtarzalnego dozowania można stosować wagi tensometryczne lub przepływomierze masowe Coriolisa. Urządzenia Coriolisa rejestrują strumień masy, a często również gęstość; ich dobór, pozycja zabudowy, kalibracja i przydatność do zakresu lepkości muszą być sprawdzone. Norma ISO 10790 zawiera w tym zakresie wskazówki dotyczące doboru, instalacji i eksploatacji.
Tak amixon® realizuje dodawanie spoiwa i granulację w mieszalniku wsadowym
Zintegrowane dozowanie cieczy jako cecha wyposażenia
Mieszalniki pionowe i stożkowe amixon® serii VM, HM i AM mogą być wyposażone w lance do dodawania cieczy. Wprowadzają one ciecz wiążącą bezpośrednio do poruszającego się złoża materiału mieszanego. Alternatywnie lub uzupełniająco stosowane są dysze dwuczynnikowe, w których strumień powietrza i cieczy tworzy drobne rozpylenie dla równomiernego zwilżenia.
Wprowadzanie w strefie działania rotora tnącego może zmniejszać lokalne przewilżenie, a tym samym niekontrolowane tworzenie się grudek. Również lepkie spoiwa można przy odpowiednim doborze wprowadzać do materiału mieszanego. Płaszcz temperujący może pomóc utrzymać spoiwa zależne od temperatury w przetwarzalnym zakresie lepkości. Konkretny dobór lanc, dysz, przewodów i temperowania zależy od spoiwa, lepkości, ilości dozowania, receptury i wymagań dotyczących czyszczenia.
Podział pracy w komorze mieszania
Mieszadło SinConvex® przemieszcza materiał sypki trójwymiarowo i stale wprowadza świeży proszek do strefy zwilżania. Rotor tnący może wspierać rozprowadzanie cieczy i rozdrabniać większe aglomeraty. Przy kontrolowanym zwilżaniu powstają mostki cieczowe między cząstkami; stanowią one podstawę aglomeracji narostowej i granulacji.
Czy powstają zaokrąglone, stabilne lub szczególnie dobrze rozpuszczalne aglomeraty, zależy od właściwości proszku, spoiwa, ilości cieczy, wprowadzania energii i czasu procesu. Te właściwości produktu są dlatego określane w próbie dla danej receptury.
Regulowana intensywność: od instantyzacji po granulację
Intensywność procesu jest ustawiana za pomocą parametrów eksploatacyjnych. Zależnie od zadania możliwe jest łagodne nawilżanie przy niskim wprowadzaniu energii do aglomeracji narostowej lub instantyzacji, albo intensywne nawilżanie, deaglomeracja lub granulacja.
Przebiegi momentu obrotowego i temperatury mogą dawać wskazówki dotyczące postępu procesu. Nie zastępują one jednak specyficznego dla produktu wyznaczania punktu końcowego, na przykład na podstawie wilgotności, rozkładu wielkości ziaren lub innych cech jakościowych. Profile dozowania, czasy międzymieszania i obroty mogą być zapisane w sterowaniu jako programy mieszania i wykonywane w sposób powtarzalny.
Od wsadu do granulacji ciągłej
Który wariant procesu jest technicznie i ekonomicznie odpowiedni, bada się w próbach granulacyjnych z oryginalnym produktem.
Zabezpieczenie w centrum prób amixon®
Przed decyzją inwestycyjną można przeprowadzić próby z oryginalnym produktem. W centrum prób amixon® w siedzibie głównej w Paderborn dostępnych jest według informacji firmy ponad 30 instalacji testowych o różnych wielkościach; uzupełniają je centra prób w Japonii, Indiach, Tajlandii, Chinach, Korei Południowej i USA.
Próby odbywają się przy zbliżonych do praktyki stopniach napełnienia, wielkościach wsadów oraz przewidzianych zakresach temperatury i ciśnienia. Można przy tym ocenić jakość mieszania, łagodność wobec produktu, wprowadzanie energii, tworzenie granulatu, czyszczalność i powtarzalność. Udokumentowane wyniki stanowią podstawę do ustalenia odpowiedniego wykonania aparatu i prowadzenia procesu dla późniejszej eksploatacji.