Jakie funkcje reaktora oferują instalacje mieszające do krystalizacji lub reakcji w fazie stałej?
Instalacje mieszające mogą skutecznie wspierać krystalizację i reakcje w fazie stałej, nie są jednak automatycznie pełnowartościowymi reaktorami dla każdego zadania. Ich przydatność zależy od kinetyki reakcji, wydzielania ciepła, udziału fazy stałej, zakresu temperatury i ciśnienia oraz pożądanych właściwości produktu.
Przy krystalizacji mieszadło zapewnia możliwie równomierne warunki temperaturowe, stężeniowe i zawiesinowe. Dzięki temu można zmniejszyć miejscowe szczyty przesycenia po dodaniu rozpuszczalnika, antysolwentu, reagenta albo kryształów zarodkowych. Intensywność mieszania, szybkość chłodzenia i strategia dozowania wpływają na zarodkowanie, wzrost kryształów i rozkład wielkości cząstek. Zbyt duże ścinanie może jednak powodować łamanie kryształów i niepożądane tworzenie drobnego ziarna.
Płaszcze z możliwością grzania lub chłodzenia oraz termostatowane mieszadła umożliwiają zdefiniowane profile temperatury dla krystalizacji, odparowania, suszenia i zależnych od temperatury reakcji w fazie stałej. Pod próżnią rozpuszczalniki można usuwać przy niższych temperaturach, produkty odgazować albo substancje wrażliwe na temperaturę suszyć łagodnie. W odpowiednich przypadkach reakcję, krystalizację, oddzielanie rozpuszczalnika i suszenie końcowe można połączyć w jednym zamkniętym aparacie.
Przy reakcjach w fazie stałej mieszanie poprawia kontakt między substancjami stałymi, ciekłymi i gazowymi oraz zmniejsza gradienty stężenia i temperatury. Typowymi zastosowaniami są neutralizacje, wytrącania, modyfikacje powierzchni, powlekania i impregnacje. Dla procesów wysokotemperaturowych, takich jak kalcynacja czy spiekanie, konieczne są natomiast zwykle specjalne agregaty termiczne.
Prędkość obrotowa, geometria narzędzia, stopień napełnienia, czas przebywania, profil temperatury i punkt dozowania wpływają na aglomerację, deaglomerację, gęstość nasypową i sypkość. Temperatura, ciśnienie, moment obrotowy, wilgoć oraz – zależnie od procesu – wartość pH, przewodność albo zmętnienie mogą być wykorzystane do nadzoru procesu. PAT nie jest przy tym sztywnym pakietem wyposażenia, lecz podejściem odniesionym do zastosowania, służącym kontroli krytycznych parametrów procesu i jakości.
Próżniowe suszarko-mieszalniki i reaktory syntezy amixon®: mieszanie, reagowanie, krystalizacja, suszenie w jednym aparacie
amixon® opracowuje próżniowe suszarko-mieszalniki i reaktory syntezy, które mogą łączyć mieszanie, termostatowanie, reagowanie, krystalizację, odparowanie i suszenie w jednym zamkniętym aparacie. Szczególnie istotne dla takich zadań są próżniowy suszarko-mieszalnik i reaktor VMT oraz stożkowy suszarko-mieszalnik i reaktor AMT. Oba aparaty nadają się do produktów proszkowych, wilgotnych, pastowatych lub zawieszonych.
Przy procesach krystalizacji i wytrącania trójwymiarowy ruch produktu wspiera wymieszanie o małych gradientach i jednorodne prowadzenie temperatury. Może to zmniejszać miejscowe różnice stężeń i temperatur, a tym samym przyczyniać się do powtarzalnej jakości produktu. Działanie mieszające jest przy tym świadomie zaprojektowane łagodnie dla produktu – ważny aspekt, gdy powstająca struktura krystaliczna ma zostać zachowana, a niepożądane łamanie kryształów lub tworzenie drobnego ziarna ograniczone.
Wymiana ciepła odbywa się przez powierzchnie mające kontakt z produktem, z możliwością grzania lub chłodzenia. Zależnie od wykonania termostatowane mogą być ścianki, dno i mieszadła. Pod tym względem aparaty amixon® dysponują bardzo dużą powierzchnią wymiany ciepła. Dzięki temu profile temperatury dla reakcji, krystalizacji, odparowań i procesów suszenia można prowadzić celowo.
VMT i AMT są wykonane gazoszczelnie i mogą być eksploatowane pod próżnią. Pozwala to usuwać rozpuszczalniki lub wilgoć przy obniżonych temperaturach produktu, odgazowywać produkty i łagodnie suszyć substancje wrażliwe. Aparaty mogą być ponadto stosowane jako reaktory wsadowe; temperaturę i ciśnienie można przy tym prowadzić w sposób kontrolowany.
Szczególna zaleta integracji procesowej polega na tym, że reakcję, krystalizację, kroki mycia, oddzielanie rozpuszczalnika i suszenie końcowe – zależnie od procesu – można przeprowadzić przy mniejszej liczbie transferów produktu. Zmniejsza to liczbę interfejsów, straty produktu i potencjalne ryzyka zanieczyszczeń. Stożkowa geometria zbiornika AMT wspiera dodatkowo dobre opróżnianie resztkowe i ułatwia zmiany produktu.
Do opracowywania i projektowania wymagających procesów dostępne są w amixon® również próby w centrum prób. Można tam badać między innymi jakość mieszania, wymianę ciepła, pracę pod próżnią, zachowanie przy krystalizacji i łagodne dla produktu suszenie z produktami oryginalnymi. Wysokotemperaturowy reaktor amixon® w centrum prób umożliwia próby pod próżnią lub nadciśnieniem przy temperaturach produktu do 350 °C i ciśnieniach do 30 bar.