Jakie systemy mieszające wspierają mieszanie, granulowanie i suszenie w jednej instalacji dla środków ochrony roślin?
Dla środków ochrony roślin istnieje kilka sposobów ścisłego połączenia mieszania, granulacji i suszenia. Prawdziwy proces jednonaczyniowy bez transferu produktu jest możliwy przede wszystkim za pomocą granulatorów ze złożem fluidalnym. Przy innych metodach mieszanie, granulacja i suszenie odbywają się wprawdzie w zintegrowanej linii procesowej, ale w oddzielnych aparatach lub kolejnych etapach procesu.
Szczególnie istotne jest to dla granulatów dyspergujących się w wodzie, zwanych też WDG lub WG. Formulacje te składają się zwykle z drobno zmielonej substancji czynnej, środków zwilżających, dyspergujących, spoiw i w razie potrzeby wypełniaczy. Granulat musi dobrze płynąć, być niskopylący, pozostawać stabilny magazynowo i po dodaniu do wody szybko i całkowicie redyspergować się. Dla WDG ugruntowanymi metodami wytwarzania są między innymi: granulacja w złożu fluidalnym, ekstruzja, granulacja rozpyłowa, granulacja talerzowa, aglomeracja mieszalnikowa i kompaktowanie walcowe.
Granulatory ze złożem fluidalnym łączą mieszanie, granulację rozpyłową i suszenie w tej samej przestrzeni procesowej. Produkt proszkowy jest fluidyzowany przez temperowany strumień powietrza lub gazu obojętnego. Następnie na poruszające się złoże cząstek natryskiwany jest roztwór spoiwa lub substancji czynnej. Powstające aglomeraty suszą się jednocześnie dzięki strumieniowi gazu. Metoda ta nadaje się szczególnie do sypkich, dobrze fluidyzujących się proszków oraz do granulatów dyspergujących się w wodzie o dobrej redyspergowalności. Parametry procesu – temperatura powietrza, ilość powietrza, szybkość natrysku i stężenie spoiwa – decydują o wielkości ziaren, wilgotności resztkowej, wytrzymałości i zachowaniu dyspergowania granulatu.
Mieszalniki i granulatory wysokościnające (high-shear) nadają się do intensywnego mieszania wstępnego i granulacji na mokro proszkowych substancji czynnych i pomocniczych. Roztwór spoiwa lub woda są dodawane podczas mieszania, dzięki czemu powstaje wilgotny granulat. Właściwe suszenie odbywa się jednak często nie w samym granulatorze wysokościnającym, lecz w następującej po nim suszarce fluidalnej, suszarce próżniowej lub innym odpowiednim etapie suszenia. Systemy mieszające wysokościnające są więc zwykle częścią zintegrowanej linii granulacyjnej, a nie automatycznie kompletnymi systemami jednonaczyniowymi.
Mieszalniki lemieszowe, mieszalniki intensywne i poziomo pracujące aglomeratory mieszające mogą być również stosowane do mieszania wstępnego i granulacji na mokro. Są szczególnie odpowiednie, gdy różne gęstości nasypowe mają być homogenizowane, ciecze równomiernie wmieszane lub aglomeraty celowo wytwarzane. Wyposażenie próżniowe i ogrzewanie mogą umożliwić dosuszanie lub przy odpowiednich recepturach również bardziej intensywne suszenie kontaktowe. Dla granulatów dyspergujących się w wodzie często wybiera się jednak następujący po nich etap suszenia, ponieważ pozwala on na dokładniejsze ustawienie wilgotności resztkowej i rozkładu wielkości ziaren.
Linie ekstruzyjne są ważną alternatywą, gdy wymagane są gęste, wytrzymałe mechanicznie granulaty. Surowce są najpierw mieszane i nawilżane wodą lub roztworem spoiwa. Następnie wilgotna masa jest wytłaczana, a powstałe sznury lub cząstki są suszone i w razie potrzeby klasyfikowane. Ekstruzja zapewnia dobrą kontrolę nad kształtem i wytrzymałością granulatu, wymaga jednak zwykle oddzielnych jednostek do mieszania, wytłaczania, suszenia i przesiewania.
Granulacja rozpyłowa i suszenie rozpyłowe nadają się przede wszystkim do formulacji, które można przetwarzać jako zawiesinę lub slurry. Substancja czynna, środki zwilżające, dyspergujące i inne składniki receptury są najpierw dyspergowane i homogenizowane. Następnie zawiesina jest rozpylana i suszona gorącym powietrzem procesowym. Metoda ta umożliwia uzyskanie niskopylących, dobrze płynących granulatów, może jednak dawać niższe gęstości nasypowe niż metody ekstruzyjne.
Przy wyborze systemu decydujące znaczenie mają: pożądana struktura granulatu, rozkład wielkości ziaren, gęstość nasypowa, odporność na ścieranie, redyspergowalność, wilgotność resztkowa i stabilność termiczna substancji czynnej. Równie ważne są: ochrona przed pyłem, containment, ochrona przeciwwybuchowa, możliwość czyszczenia, postępowanie z powietrzem odlotowym procesu oraz odzysk i obróbka lotnych składników.
Gdy wymagany jest możliwie zwarty proces łączący mieszanie, nanoszenie spoiwa, tworzenie granulatu i suszenie w jednej przestrzeni roboczej, granulatory ze złożem fluidalnym są często pierwszym wyborem. Gdy potrzebne są szczególnie gęste lub wytrzymałe granulaty, lepiej sprawdzają się często linie mieszająco-ekstruzyjno-suszące. Mieszalniki wysokościnające i lemieszowe nadają się przede wszystkim do intensywnego mieszania wstępnego i granulacji na mokro; ich funkcję suszenia trzeba oceniać indywidualnie, w zależności od produktu i pożądanej jakości.
Tak instalacje amixon® wspierają formulację środków ochrony roślin
Próżniowe suszarko-mieszalniki i reaktory mieszające amixon® serii VMT i AMT nie są zaprojektowane jako klasyczne granulatory narostowe. Ich mocną stroną są: doskonałe mieszanie, celowe nawilżanie w celu wiązania pyłu, szybkie próżniowe suszenie kontaktowe, bardzo dobre opróżnianie resztkowe oraz trwałe, łagodne prowadzenie procesu przy niskich częstotliwościach obrotów.
VMT i AMT nadają się do proszków, zawiesin, wilgotnych produktów, past i mas. W zamkniętym, ciśnieniowo- i próżniowoszczelnym aparacie substancje czynne i komponenty formulacji można homogenizować, zwilżać małymi ilościami cieczy, suszyć pod próżnią oraz w razie potrzeby deaglomerować. Aparaty te są dzięki temu szczególnie odpowiednie do niskopylących, bezpiecznych i odtwarzalnych procesów formulacji.
Nawilżanie zamiast granulacji narostowej
Celowe dodawanie cieczy poprzez lance lub odpowiednie dysze może niezawodnie zwilżać i wiązać drobne frakcje pyłu. Już małe ilości odpowiedniej cieczy mogą tworzyć mostki cieczowe między cząstkami lub przyłączać pył drobny do większych cząstek. Warunkiem jest szybkie i równomierne rozprowadzenie cieczy w całej mieszaninie.
Proces ten należy jednak odróżnić od klasycznej granulacji narostowej. VMT i AMT nie są przeznaczone do budowania, poprzez wielokrotne natryskiwanie roztworu spoiwa, stabilnych, określonych granulatów o celowym rozkładzie wielkości ziaren. Do takich zadań lepiej nadają się na przykład granulatory ze złożem fluidalnym, granulatory talerzowe, linie ekstruzyjne lub specjalnie zaprojektowane procesy granulacji wysokościnającej.
Również suszenie już uformowanego, stabilnego kształtowo granulatu, mające na celu pełne zachowanie jego struktury, nie jest głównym zastosowaniem VMT i AMT. Szczególnie przy trybie deaglomerującym lub przy zastosowaniu rotorów tnących aglomeraty mogą zostać celowo rozbite. Może z tego powstać drobny, suchy proszek. Rotory tnące służą w tych aparatach przyspieszeniu procesu suszenia z mieszaniem i deaglomeracji, a nie wytwarzaniu określonych granulatów narostowych.
Duże powierzchnie wymiany ciepła
Szczególną mocną stroną próżniowych suszarko-mieszalników amixon® jest szybkie i równomierne suszenie kontaktowe. Komora mieszania, wał, ramiona mieszające i narzędzie mieszające mogą być wykonane w wersji termostatowanej. Dzięki temu dostępna jest duża powierzchnia wymiany ciepła, poprzez którą ciepło może być wprowadzane do produktu lub z niego odprowadzane.
Pionowe mieszadło wytwarza ciągły, trójwymiarowy ruch produktu. Mieszanina jest przy tym na bieżąco prowadzona nad powierzchniami termostatowanymi. Kontakt produktu jest stale odnawiany, dzięki czemu ciepło i wilgoć są przenoszone równomiernie. Wspiera to krótkie czasy suszenia i umiarkowane temperatury produktu, również przy zmiennych właściwościach produktu – od wilgotnego produktu pośredniego aż po suchy produkt końcowy.
Pod próżnią woda i rozpuszczalniki mogą odparowywać przy obniżonej temperaturze produktu. Odprowadzone opary można kondensować; przy formulacjach zawierających rozpuszczalniki umożliwia to ich odzysk.
Mieszanie, opróżnianie, trwałość
VMT i AMT są zaprojektowane pod kątem wysokiej jakości mieszania. Pionowa forma konstrukcyjna i wolnoobrotowe narzędzia mieszające umożliwiają intensywne, a zarazem łagodne dla produktu przemieszczanie. Różne gęstości nasypowe, zawartości wilgoci i udziały komponentów mogą być homogenizowane bez zasadniczej konieczności stosowania wysokich prędkości obwodowych.
Niska częstotliwość obrotów zmniejsza obciążenia mechaniczne mieszaniny i ogranicza zużycie narzędzi i ściany aparatu. Konstrukcja pionowa wspiera ponadto solidną i trwałą budowę maszyny.
Kolejną zaletą jest dobre do niemal całkowitego opróżnianie sypkich produktów. W szczególności stożkowe dno AMT wspomaga wyładunek produktu i zmniejsza pozostałości w aparacie. Obniża to straty produktu, upraszcza zmianę produktu i wspiera czyszczenie między wsadami.
Właściwa klasyfikacja
Dla środków ochrony roślin amixon® VMT i AMT są szczególnie odpowiednie, gdy substancje czynne i pomocnicze mają być precyzyjnie mieszane, frakcje pyłu celowo wiązane, wilgotne produkty szybko suszone pod próżnią, a następnie możliwie całkowicie wyładowywane.