Jak próba w centrum prób może pomóc zmniejszyć ryzyko przy skalowaniu granulacji RMG?
Próba w centrum prób jest centralnym etapem pośrednim między laboratorium a produkcją, pozwalającym zabezpieczyć skalowanie granulacji warstwy pierścieniowej w warunkach zbliżonych do praktyki. Pomaga wcześnie rozpoznać krytyczne parametry procesu, zachowanie materiału i potencjalne słabe punkty, zanim proces w dużej skali zawiedzie w sposób kosztowny lub obciążony ryzykiem.
Do najważniejszych wkładów próby w centrum prób należą następujące punkty.
Sprawdzenie skalowalności parametrów procesu
W skali centrum prób można systematycznie zmieniać prędkość narzędzia, prędkość obrotową choppera, stopień napełnienia, szybkość dozowania cieczy i warunki natrysku. Sprawdza się w ten sposób, czy nastawy ustalone w laboratorium dostarczają także przy większej objętości stabilnych granulatów zgodnych ze specyfikacją.
Walidacja liczb charakterystycznych skalowania
Bezwymiarowe liczby charakterystyczne, takie jak liczba Froude'a i liczba Newtona, oraz prędkość obwodowa (tip speed) wspierają przenoszenie warunków procesu między skalą laboratoryjną, centrum prób i skalą produkcyjną. Zmniejsza to ryzyko, że wielkość cząstek, gęstość, zachowanie przepływowe lub ściśliwość zmienią się w dużej skali w sposób nieoczekiwany.
Liczba Froude'a odnosi się przy tym do obrotowych mieszalników swobodnego spadku, bębnowych i rzutowych oraz do układów z poziomo łożyskowanym mieszadłem. Przy mieszalnikach pionowych z wymuszonym przemieszczaniem nie jest ona kryterium doboru ani skalowania. Miarodajne jest tam to, że zasada mieszania pozostaje taka sama we wszystkich wielkościach, a przemieszczanie obejmuje całą komorę mieszania niezależnie od stopnia napełnienia; przenoszalność zabezpiecza się w centrum prób z produktem oryginalnym.
Optymalizacja rozprowadzenia cieczy i zwilżania
W centrum prób okazuje się, czy ciecz spoiwa jest rozprowadzana równomiernie, czy też występują przezwilżenie, powstawanie grudek lub niedostateczne tworzenie granulatu. Położenie dyszy, ciśnienie natrysku i szybkość dozowania mogą następnie zostać celowo dostosowane.
Pewne wyznaczanie punktu końcowego procesu
Na podstawie momentu obrotowego, poboru mocy lub przebiegu temperatury można lepiej zdefiniować odpowiedni punkt końcowy granulacji. Jest to decydujące, ponieważ zbyt wczesne lub zbyt późne przerwanie wyraźnie wpływa na jakość granulatu.
Ocena zachowania materiału i procesów następczych
Staje się rozpoznawalne, jak surowce, spoiwa i substancje pomocnicze reagują pod ścinaniem, przy dozowaniu wilgoci i przy wydzielaniu ciepła, oraz jak wynikająca jakość granulatu wpływa na kroki następcze, takie jak suszenie, przesiewanie, tabletkowanie czy napełnianie kapsułek.
Zmniejszenie strat materiału i ryzyk rozwojowych
Próby nieudane w skali produkcyjnej są kosztowne. Próby w centrum prób wymagają mniej materiału i umożliwiają zidentyfikowanie oraz zminimalizowanie ryzyk przed produkcją seryjną.
W ten sposób amixon® skaluje granulację warstwy pierścieniowej (RMG) ze skali laboratoryjnej na produkcyjną
Z punktu widzenia amixon® skalowanie granulacji warstwy pierścieniowej (RMG) jest zasadniczo oparte na próbach i nie daje się odwzorować pewnym, czysto obliczeniowym postępowaniem skalowania. Granulatory RMG wykonane poziomo odgrywają przy tym tylko rolę poboczną; właściwy rozwój koncentruje się na systemach mieszania z pionowo ułożonymi wałami mieszadeł.
Skalowanie oparte na próbach zamiast podejścia obliczeniowego
W aglomeratorze-mieszalniku warstwy pierścieniowej ustala się specyficzna dla produktu równowaga między narastaniem i rozdrabnianiem ziaren – sterowana prędkością obwodową, czasem przebywania, dozowaniem cieczy i zdolnością materiału do granulacji. amixon® podkreśla, że konieczne są do tego próby w centrum prób z produktem oryginalnym, ponieważ rzeczywiste strumienie objętościowe mogą odbiegać od wartości katalogowych, a czysto obliczeniowe skalowanie byłoby nierzetelne. Z danych z prób (rozkład uziarnienia, stabilność granulatu, czas przebywania, strumień objętościowy) przejście na docelową wielkość jest ekstrapolowane na podstawie doświadczenia.
Stałość konstrukcyjna i przeniesienie ryzyka
We wszystkich wielkościach RMG istotne parametry konstrukcyjne pozostają stałe: okrągła, obrabiana skrawaniem komora mieszania ze zdefiniowanym odstępem między narzędziem a ścianą, opcjonalnie temperowane ściany podwójne, odporne na zużycie narzędzia, zintegrowane próbniki i tłumiące drgania łożyskowanie dużych maszyn. Ryzyko skalowania jest tym samym świadomie przenoszone do udokumentowanej próby w centrum prób przed inwestycją – a nie do fazy rozruchu instalacji produkcyjnej.
Nacisk na pionowe systemy mieszania
Strategicznie amixon® koncentruje rozwój na pionowych systemach mieszania, takich jak mieszalniki jedno- i dwuwałowe (VM, HM), mieszalniki stożkowe (AM) oraz reaktory suszarko-mieszalnikowe (VMT, AMT) i dalsze konstrukcje pionowe (Gyraton® GM, EM, COM). Aparaty te wytwarzane są w drobno stopniowanych wielkościach od skali centrum prób do skali wielkoprodukcyjnej i obejmują stopnie napełnienia od około 10 do 100 %, bez kompromisów w jakości mieszania.