Home » Onderzoek & ontwikkeling » Poederverwerking voor materiaalontwikkeling » Productontwikkeling door granulatie en groottevergroting

Productontwikkeling door granulatie en groottevergroting

In de poederverwerkende industrie wordt de vergroting van de omvang gebruikt voor verschillende doeleinden, zoals verbetering van de verwerking en de doorstroming, vermindering van verliezen, productie van specifieke vormen, vermindering van stof, verbetering van de uniformiteit van het product, verbetering van het uiterlijk, enz. Er zijn verschillende processen voor formaatvergroting, zoals verdichten, granuleren, inkapselen, pelletiseren en agglomereren. Sommige van deze termen staan voor dezelfde bewerking, maar ze worden doorgaans toegepast in verschillende soorten industrieën.

Twee hoofdcategorieën van formaatvergroting zijn:

1) Processen die tot doel hebben de functionele eigenschappen te controleren, zoals granulatie.

2) Processen die gericht zijn op de productie van gedefinieerde vormen zoals tabletten en pellets.

Om de functionele eigenschappen van vaste stoffen te controleren/veranderen, passen wij een proces van groottevergroting toe zoals granulatie, ook wel tumbling agglomeration genoemd. Bij granulatie wordt een poedervormig materiaal omgezet in grotere eenheden, zodat een aanzienlijk groter aggregaat ontstaat met een poreuze structuur. De basismethode voor granulatie wordt de tuimel-agglomeratiemethode genoemd, waarbij agglomeraten met een ongeveer bolvormige vorm ontstaan door opeenhoping van fijne vaste deeltjes tijdens het tuimelen. Dergelijke resulterende granulaten zijn vaak zwak en vereisen bindmateriaal om hun vorming te vergemakkelijken en een behoorlijke eindsterkte te bereiken. Deze grotere korrels stromen vrijer en vertonen minder stof dan de oorspronkelijke poedermaterialen. Bovendien is het granulaat doorgaans gemakkelijker te hanteren en gemakkelijk te doseren. Granulatie voorkomt ook ontmenging van poedermengsels, omdat de afzonderlijke deeltjes van verschillende samenstelling niet meer vrij kunnen bewegen. Bij tuimelgranulatie/agglomeratie is een belangrijke factor in de bewerking de hoeveelheid bindmiddel, binder genoemd, die aan het proces moet worden toegevoegd om bestendige en functionele agglomeraten te verkrijgen. Anderzijds is ook de rotatiesnelheid van de granulatie-eenheid van cruciaal belang. Een optimale rotatiesnelheid moet voldoende tijd garanderen om de interactie tussen deeltjes te bevorderen en het proces van vergroting van de grootte te vergemakkelijken.

Granulatieprocessen zijn in veel industrieën gebruikt om stofproblemen op te lossen. In de voedingsmiddelenindustrie kunnen granulaten met een open structuur optimale dispersiekarakteristieken creëren voor vele fijne voedingspoeders, wat leidt tot instant producten.

Tijdens het granuleren in een schijvenpelletiseermachine worden nauwelijks schuifkrachten uitgeoefend op het monstermateriaal en daarom vertonen de granulaten een tamelijk open structuur. Deze granulaten hebben typische eigenschappen zoals een lage mechanische sterkte, meer vormflexibiliteit en minder drukval. Daarentegen resulteert de toepassing van granulatie-experimenten met hoge schuifkrachten in meer dichte granulaten met duidelijk andere eigenschappen. Dus afhankelijk van de eisen kunnen specifieke eigenschappen zoals korrelgrootte, porositeit, hardheid, enz. aan de granulaten worden toegekend voor optimale prestaties in de gewenste toepassing, zoals instant producten. Onze high-shear granulatieapparatuur is ook uitgerust met een zeer nauwkeurig doseersysteem voor het goed doseren van de bindmiddelvloeistof om hoogwaardige granulaten met uniforme eigenschappen te verkrijgen.

Aan de andere kant bestaat er een andere methode om de afmetingen te vergroten, namelijk drukagglomeratie, ook bekend als tabletteren. De producten van de drukagglomeratie kunnen een bepaalde grootte bereiken. Vaak kunnen ze worden gevormd zonder dat er bindmiddel nodig is en krijgen ze onmiddellijk sterkte, dit is een gevolg van plastische vervorming. Drukagglomeratieprocessen kunnen worden gebruikt om de verwerking te vergemakkelijken, de consumptie te vergemakkelijken en een gecontroleerde afgifte mogelijk te maken in de levensmiddelen-, farmaceutische en landbouwindustrie. Het kan de kleverigheid verminderen van producten in tabletvorm. Het kan ook worden gebruikt als voorbehandeling voor sommige analytische metingen zoals SEM (Scanning Electron Microscopy).

Verschillende granulatie- en drukagglomeratieopstellingen zijn beschikbaar in onze testruimte. Granulatie kan worden uitgevoerd door granulatieapparatuur met hoge afschuiving, roterende trommels met lage afschuiving en pelletiseermachines met lage afschuiving. Drukagglomeratie kan worden uitgevoerd door middel van diverse hydraulische persen en verschillende tabletteermallen.

Na de vergroting kunnen verschillende analytische metingen zoals heliumpyknometrie, kwikporosimetrie en gasfysisorptie worden gebruikt om de dichtheid en porositeit van de resulterende korrels en tabletten te bepalen.  Ondertussen kunnen de hardheidstester voor tabletten en de roterende trommel worden gebruikt om de sterkte van de korrels/tabletten en het verlies bij slijtage te bepalen.