ES2378233T3 - Proceso y máquina para la aglomeración y/o secado de materiales en polvo usando radiación infrarroja - Google Patents

Proceso y máquina para la aglomeración y/o secado de materiales en polvo usando radiación infrarroja Download PDF

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ES2378233T3 ES04766950T ES04766950T ES2378233T3 ES 2378233 T3 ES2378233 T3 ES 2378233T3 ES 04766950 T ES04766950 T ES 04766950T ES 04766950 T ES04766950 T ES 04766950T ES 2378233 T3 ES2378233 T3 ES 2378233T3
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Abstract

Método y equipo con sus variantes, que opera en continuo o discontinuo para la aglomeración y/o secado de materiales en polvo mediante irradiación infrarroja selectiva sobre una superficie continuamente renovada de material en polvo, con o sin proyección de líquidos por pulverización, el proceso puede ser estanco o abierto a la atmósfera, con o sin recuperación de componentes volátiles.

Description

Proceso y maquina para la aglomeracion y/o secado de materiales en polvo usando radiacion infrarroja"
Mas concretamente la invencion se refiere a una maquina especialmente disenada para la aglomeracion y/o secado de materiales en polvo, mediante la aplicacion de radiacion infrarroja, a base de un proceso que mas adelante se detalla. Existen en el mercado y por tanto pueden considerarse como estado de la tecnica, procesos ideados con la misma finalidad, como son los de compactacion humeda o seca, peletizacion, atomizacion, extrusion y granulacion humeda. La peletizacion es un proceso que se basa en forzar un polvo a pasar por un orificio, con lo cual se obtienen granulos de
simetria cilindrica, el proceso puede efectuarse en seco o en humedo, y queda reservada a granulos de un diametro del cilindro de como minimo algunos milimetros, la variante seca es muy poco versatil, pues para cada producto hace falta una matriz especifica.
La atomizacion es un proceso que requiere que el solido sea dispersado y/o disuelto en un l iquido para luego ser
pulverizado y sometido a corriente de aire seco para eliminar el agua. Los granulos que se obtienen son de un tamano de particula pequeno de 20 a 300 micras, y el coste energetico de la operacion es importante. La extrusion es un proceso que se basa en hacer pasar un material de consistencia pastosa, que puede ser fundido o bien una mezcla de solido con liquido, a traves de unos orificios mediante un husillo para luego proceder a su corte,
enfriado y/o secado con lo que obtenemos los granulos. La granulacion humeda es otro procedimiento conocido que se basa en pulverizar con liquido un solido en polvo en movimiento para dar lugar a granulos que son posteriormente secados.
Otra literatura previa incluye la patente alemana DE-3446424A1 y la patente USA n° 5.560.122. La patente DE-3446424A1 describe una aplicacion de radiacion IR con la finalidad de secar materiales solidos, donde unos emisores IR se encuentran dentro de un tambor rotativo de paredes enfriadas, que permite de forma discontinua el secado de lotes de materiales solidos. Esta invencion presenta determinados inconvenientes que son superados por la
nueva tecnica. La nueva tecnica que en adelante se presenta ofrece las siguientes ventajas comparativas:
-
Es aplicable tanto a un secado en regimen continuo como discontinuo, no solo discontinuo.
-
Las paredes del recipiente no adquieren temperaturas elevadas, puesto que la radiacion IR incide solo de forma
selectiva sobre el producto, mientras que en el caso anterior, las paredes y el producto adherido adquieren temperaturas superiores a las del producto que permanece en el lecho de secado, puesto que la radiacion IR incide directamente sobre las paredes del recipiente, y pone en riesgo la calidad del producto, como suele suceder en caso de un exceso de temperatura.
- La presente invencion posee un sistema para romper los aglomerados que se suelen formar, al contrario que la patente anterior.
-
La presente invencion evita los depositos superficiales de producto en el interior del secador, los cuales provocan un
deterioro del producto por una historia termica mas severa y prolongada.
-
La dinamica del movimiento del lecho de secado hace que la emision de polvo sea muy baja, al contrario que en la patente mencionada, en la cual el polvo generado es susceptible de depositarse encima de la fuente de radiacion infrarroja, lo cual puede deteriorar el producto..
La patente USA n° 5.560.122 es tambien un aparato discontinuo destinado a la mezcla, granulacion humeda, y posterior secado por cuatro metodos distintos de productos farmaceuticos. Los metodos de secado son contacto, radiacion IR a traves de una ventana externa, inyeccion de aire caliente y vacio. Esta segunda invencion presenta tambien determinados inconvenientes que son superados por la nueva tecnica. La nueva tecnica presenta las siguientes ventajas comparativas:
-
Es aplicable tanto a un secado en regimen continuo como discontinuo, no solo discontinuo.
-
Se usa una unica fuente de energia en forma de radiacion IR, frente al empleo de cuatro fuentes: contacto, radiacion
IR via una ventana externa, la inyeccion de aire caliente y el empleo de vacio.
-
Mayor eficacia de la transmision del IR al ser directa y a una superficie mucho mas amplia, al contrario que la patente mencionada en la que hay interpuesta una ventana de vidrio que limita la superficie de exposicion. Esta ventana provoca una perdida de rendimiento de la radiacion y obliga al enfriamiento de la ventana debido tanto, por el efecto de la radiacion absorbida por el vidrio como por el efecto de la radiacion absorbida por el producto que se le ha adherido a
la parte interior del vidrio. Este producto adherido se puede deteriorar con lo cual hay un claro riesgo de contaminacion del producto aglomerado con producto adherido deteriorado que sea desprendido.
La patenteinglesa G8-A1 222 033 presenta un dispositivo para secar muestras de productos humedos utilizando resistencias y emisores el ectricos infrarrojos en d os etapas: el pr imer paso es un horno de pr e-secado d onde el producto humedo se seca parcialmente por las paredes calientes del cuerpo y por la radiacion IR mientras es transportado por dos helices con trayectorias giratorias en direcciones opuestas y el paso final de secado se realiza mediante radiacion mientras el producto se mueve hacia abajo en un cano vibrante inclinado.
La patente PCT n° WO-97/37184 presenta un dispositivo para el tratamiento termal de materiales de volumen utilizando una radiacion IR generada por emisores infrarrojos en forma de vastago situados en el interior de una estructura hueca de helice tubular. El tratamiento de los materiales se lleva a cabo mientras el material de volumen se transporta mediante la rotacion de la estructura tubular con la cinta de la helice unida a su superficie interior.
Las ventajas de este nuevo procedimiento al compararlo con otras tecnicas actuales, como la compactacion humeda o seca, so n que n o r equiere post-tratamientos tales como l a granulacion ( troceado) de l as placas de pr oducto compactado, ni tampoco un secado posterior. Las particulas que se obtienen con la nueva tecnica pueden ser mucho mas pequenas, de simetria esferoidal, menor contenido de polvo y de mayor resistencia al desgaste, todo lo cual hace que el material tenga una mayor fluidez.
Ademas, otras ve ntajas deben se r t enidas en cu enta, como el ahorro ener getico, c omo co nsecuencia d e n o se r necesario con el nuevo proceso el tener que evaporar tanta agua y por el hecho que los volumenes del equipo requerido son menores. En relacion con la extrusion donde hay fusion de productos, la nueva tecnica ofrece ventajas muy significativas.Se evitan las etapas criticas de corte y el paso por los orificios. El tamano de las particulas es mucho menor, y su forma esferica da ventajas importantes tanto a nivel de uso como de envase, de almacenaje y de transporte posterior del producto granulado.
La eficiencia energetica del nuevo procedimiento obedece a que la transferencia de energia al material no viene condicionada de forma significativa por las fuerzas de cizalla del husillo. Al operarse con muy baja cizalla el deterioro de producto procesadoes muy bajo. La facilidadde procesar productos de muybaja densidadaparente no disminuye la produccion, y la pr esencia de vo latiles en el pr oducto i nicial no g enera ningun pr oblema no r equiriendo desgasificaciones al no quedar losgases atrapados dentro del barril como sucede por ejemplo en la extrusion. Otro factor que ayuda a dicha eficiencia, es que la temperatura que ha de alcanzar el producto parallegar a granularse es mucho menor, con lo que se deteriora menos si el producto es termicamente inestable. El coste energetico del proceso es sustancialmente menor y su facilidad de control superior.
Por ot ra p arte, l a t ecnologia que describiremos presenta un a n otable ventaja r especto al proceso de gr anulacion humeda, de que en el caso de que haya componentes que funden, pueden estos actuar de aglomerante haciendo innecesaria la etapa de pulverizacion y posterior secado. En el caso del procedimiento de pulverizacion de liquido, que tambien se describe aqui, tiene la ventaja de que integra en un mismo equipo la granulacion humeda con el secado.
El sector tecnico al cual va dirigida la nueva invencion son entre otros, la industria quimica, farmaceutica, agroquimica, alimentaria, siderurgica, de plasticos, de ceramica, de caucho, de fertilizantes, de detergentes y tambien, pintura en polvo, en pigmentos y en residuos. Con la finalidad de mejorar fluidez y manejabilidad del producto, evitar riesgo de formacion de aglomerados, facilitar la dosificacion, evitar riesgo de explosion de nubes de polvo, preparar el producto para una compresion directa de comprimidos, reducir la exposicion y los riesgos asociados de los usuarios del producto y otros.
Con el nuevo metodo se puede ejecutar en un solo equipo las distintas funciones que hasta ahora, y por lo que es el estado de la tecnica se venian realizando en diversos equipos, lo que se explica mediante tres campos de aplicacion de la nueva tecnica que se citan a titulo de ejemplo:
-
El primer campo es para productos que deban secarse con recuperacion de disolvente. La nueva tecnica permite la obtencion en la maquina preconizada de producto seco, en polvo o bien en forma de granulado. Mientras quelo convencional es disponer de varios equipos en linea, integrados por un secador con recuperacion de disolvente, un enfriador de producto en polvo, un silo intermedio para el producto en polvo, un equipo granulador del compacto (trocearlo) y un tamizador con recuperacion de finos.
El segundo campo es para la obtencion de producto granulado compuesto de varios componentes en polvo con fusion total o parcial de producto. La nueva tecnica permite la obtencion de productos granulados compuestos de varios componentes en polvo en un unico equipo. Cuando lo habitual es disponer de un equipo de mezcla y fusion (extrusora), en cuya cabecera estara un equipo cortador del granulo enfriado con agua, seguido de un equipo secador por aire caliente para eliminar el agua y finalmente un equipo de tamizado para separar finos y gruesos.
-
El tercer campo es para la obtencion de producto granulado para su empleo directo para hacer comprimidos partiendo de producto en torta proveniente de un filtro prensa. La nueva tecnica permite la obtencion en un unico equipodel producto granulado para comprimidos, lo que en el ambito farmaceutico se conoce como calidad de compresion directa
o en ingles con el termino "Direct Compresion" (DC). Normalmente es habitual disponer de varios equipos en linea,
como un secador con recuperacion del disolvente, un enfriador del producto en polvo, un silo intermedio para el producto en polvo, un equipo para compactar, un equipo granulador del compactado (trocearlo) y un tamizador.
El procedimiento de la invencion se basa en la aplicacion de la radiacion infrarroja a un material en polvo sometido a movimiento con la finalidad de obtener aglomerados del mismo. La absorcion de la radiacion por parte del material produce, dependiendo de la composicion del mismo, una fusion parcial si hay componentes en el material de partida de punto de fusion bajo, o un secado si hay componentes volatiles. En general se pueden dar los dos fenomenos. Ambas circunstancias son aprovechadas para crear aglomerados de particulas de tamano controlable.
El material a procesar puede estar humedo, como en el caso de una torta de filtracion o bien estar seco con bajo o nulo contenido en sustancias volatiles. Asi mismo dicho material puede ser de un unico componente o de varios. En el caso de varios componentes el proceso se efectua simultaneamente con una mezcla homogenea de los mismos.
Si el medio solvente es un liquido este podra ser recuperado por condensacion de los vapores generados con el equipo convenientemente sellado. Si por el contrario los productos estan secos, la aglomeracion con la maquina preconizada puede seguir dos vias distintas:
-
La primera via se basa enla fusion parcial de alguno de los componentes del material de partida que actuara de aglutinante.
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La s egunda vi a si gue m ediante l a p ulverizacion de u n l iquido e n f orma d e s pray que d isuelva al guno de l os componentes del material de partida, o que contenga componentes que actuen de aglutinante. Si el liquido es volatil se evapora mediante la irradiacion posterior con IR.
-
El procedimiento puede tambien estar adaptado para operar de forma discontinua, por lotes, ademas de operar en continuo. En ambos casos, el flujo del material dentro del equipo podra seguir el modelo de flujo tipo piston, o el modelo de flujo tipo tanque agitado, o situaciones intermedias entre estos dos modelos ideales.
Preferiblemente la fuente de radiacion IR empleada sera una superficie ceramica o metalica, que emite radiacion por efecto Planck con temperaturas superficiales que oscilan entre 200°C y 3000°C. La fuente de esta energia radiante es normalmente electrica, aunque otras alternativas como la combustion directa de combustibles gaseosos o liquidos, pueden ser empleadas para procesos donde se deseen aprovechar estas fuentes mas economicas de energia.
Otros detalles y caracteristicas se iran poniendo de manifiesto en la descripcion que a continuacion se da, en la que se hara referencia a los dibujos que se acompanan a esta memoria, en que de una forma esquematica se representan los detalles preferidos, a titulo ilustrativo pero no limitativo de la presente invencion.
Sigue a continuacion una relacion detallada y numerada de los distintos elementos y partes de la invencion que se grafian en las figuras anexas; (10) recipiente, (11) ejes, (12) palas, (13) pantalla, (14) fuente IR, (15) y (16) elementos de agitacion, (17) spray, (18) producto, (19) tornillo sin fin, (20) granulador, (22,23, 24) sondas, (25) venteo, (26) valvula rotativa, (28) campana, (29) toma de vacio.
La figura n° 1 es una vista frontal en alzado de la maquina en la que puede verse de forma esquematica las distintas partes de la misma en una version no estanca, de la misma para operar en regimen continuo, con pulverizacion y con elemento triturador.
La figura n° 2 es una seccion transversal en alzado de la maquina en una vista esquematizada en una versionno estanca de la misma, para operar en regimen continuo, con solo dos ejes removedores y sin elemento triturador.
La figura n° 3 es una vista frontal en alzado de la maquina en la que pueden verse de forma esquematica las distintas partes de la misma en una version estanca para operar en regimen continuo sin elemento triturador.
En una de las realizaciones preferidas de la presente invencion el modo de funcionamiento que utiliza la maquina es en continuo.
Modo funcionamiento en continuo A:
La maquina esta alimentada de forma continua de los diferentes componentes de la formulacion a secar y/o granular (18), de tal forma que se regulan sus caudales masicos de entrada al recipiente(10), que esta provisto de agitacion mediante unos ejes (11) con palas (12). El numero de ejes (11) removedores es multiple, con un minimo de dos, que en la presente descripcion designamos especificamente como (15) y (16).
Encima del recipiente (10) existe una pantalla (13) donde esta ubicada la fuente de radiacion infrarroja (14). La potencia de esta fuente de radiacion infrarroja es regulada mediante el control de la temperatura de la fuente o, en el caso de combustion directa, mediante el control del flujo del combustible y del comburente.
Los elementos de agitacion (15 y16) formados por ejes(11) con palas (12), producen una rapida renovacion del producto expuesto en la superficie del recipiente lo cual contribuye a una mayor homogeneidad de la granulaciony/o secado.
Existen dos tipos diferenciados de elementos de agitacion (15 y 16) de revoluciones regulables de forma independiente.
El elemento superior de agitacion (15) posee una velocidad de rotacion mas lenta y su funcion basica es la de renovar la superficie superior del producto mezclandolo de forma homogenea con el producto situado a mayor profundidad.
La funcion principal del elemento inferior (16), cuya presencia en el diseno es opcional, es la de romper mediante su mayor velocidad los aglomerados que excedan de un determinado tamano.
Los ejes de los elementos de agitacion (15 y 16) son extraibles con objeto de facilitar las tareas de limpieza y cambio de producto. Los ejes (11) estan disenados de tal forma que las palas (12) admiten variaciones de longitud, anchura, grueso e inclinacion (del angulo respecto al eje motriz), para adaptarse a las caracteristicas deseadas en el producto final. Estas caracteristicas determinan la dinamica del flujo del producto en el interior del aparato.
Las variaciones de longitud, anchura, grueso e inclinacion que ofrecen las palas (12), es lograda por la via de sustituir estas por otras con parametros distintos, o bien con palas (12) disenadas para que permitan un cierto grado de ajuste de los parametros mencionados.
La longitud y dimensiones de las palas (12) permiten que al moverse, efectuen un efecto autolimpiante, dado que las palas (12) de un eje(11) engranan con las palas (12) delos ejes (11) adyacentes. La tolerancia de este engranaje, puede ser ajustada mediante un cambio de palas y/omodificaciones en las mismas. Los potenciales depositos de producto, en la superficie externa de los ejes, son retirados de forma continua por los extremos de las palas de los ejes adyacentes, (ver figura 2).
Las palas (12) normalmente operan inclinadas respecto al sentido de avance de la rotacion para que haya tambien un efecto auto-limpiante de las mismas. La inclinacion de la pala (12), respecto al eje (11) de giro para un sentido de giro dado, controla la direccion de avance del producto en el sentido axial. Esta circunstancia se aprovecha para regular el avance de l pr oducto y t ambien par a cr ear ef ectos combinados de avance en u na pal a y de r etroceso e n p alas adyacentes del mismo eje (11), favoreciendo de este modo el efecto de mezcla en sentido axial. Por esta via logramos una distribucion de producto homogenea en superficie, tanto en sentido lateral, como en axial, homogeneidad deseable en el caso de optar por la variante discontinua del proceso. El movimiento rotatorio de dos ejes (11) adyacentes es preferiblemente contra-rotante para favorecer la mezcla intima.
Para evitar depositos de producto en la superficie del recipiente y/o zonas muertas, la tolerancia entre los extremos de las palas (12) y la superficie del recipiente (10) es minima. El grado de este ajuste es regulable mediante cambios en la longitud de la pala. La regulacion se efectua bajo el criterio de aproximarse a valores de, como maximo, iguales al tamano de particula medio deseado. Si este valor es menor que el que permite un diseno mecanico estandar, el valor sera el que aconseje este diseno.
Si se opta por la adicion de material liquido aglutinante mediante spray (17) el caudal es ajustable a la cantidad requerida. E sta f uncionalidad se podr a apl icar d e f orma pr evia a l a i rradiacion I R, si multanea o post erior. La pulverizacion podra ser con ayuda de aire y se operara preferentemente con tamanos medios de gota bajos (1-200 micras). La cantidad de liquido anadido puede oscilar entre un 3% al 40% sobre peso final del producto aglomerado y/o secado.
El material aglutinante puede ser liquido o un solido fundido. El liquido puede contener materiales solidos disueltos o dispersados u otros liquidos no miscibles dispersados.
La descarga en continuo del producto se logra por rebosamiento del mismo al sobrepasar el nivel del punto de descarga (9), que se ubica lo mas alejado posible dela zona de alimentacion. Dicho nivel de la descarga es ajustable en altura. Para el caso de productos que se apelmazan se ha previsto la retirada del producto de forma forzada mediante un husillo (19) de velocidad regulable.
Una vez descargado el producto se puede asegurar el tamano maximo de particula anadiendo en linea un granulador
(20) que de forma continua desmenuzara lasparticulas grandes, al ser forzadas a pasar por una malla metalica de luz igual al tamano de particula maxima deseada.
La presencia del granulador (20) es opcional, pues en muchas aplicaciones la calidad del granulo obtenido en cuanto a tamano de particula ya es de la calidad requerida.
Si no deseamos en el producto final particulas por debajo de un determinado tamano se coloca a continuacion un tamiz (no dibujado), cuyos finos pueden ser continuamente reciclados incorporandose de n uevo al mismo proceso por la alimentacion.
El producto antes de su envasado, normalmente debera ser enfriado, para ello se utilizara preferentemente aire del ambiente durante su transporte por vibracion, con husillo o medianteun lechofluidizado. La etapa de enfriamiento puedeser, dependiendo de la naturalezade los productos, inmediatamente posterior a la descargay ser seguida por una granulacion y/o un tamizado.
Tanto el recipiente (10) como la pantalla (13) estan recubiertos externamente de material termicamente aislante para reducir las perdidas de energia y evitar quemaduras al personal que supervisa el proceso.
La pantalla (13) esta disenada de tal forma que permite regular su altura respecto a la superficie superior del recipiente (10), asi permite que la distancia entre la superficie del producto y los elementos emisores varie, desde un minimo de 3 cm. hasta un maximo de 40 cm.
Para conseguir una buena uniformidad del producto obtenido es importante que no se produzcan calentamientos locales por encima de la temperatura de trabajo en ninguna parte del recipiente (10). Esto se logra con una combinacion de los siguientes elementos:
a) Superficie interna del recipiente (10) altamente reflectante a la radiacion IR que se consigue con acabados metalicos superficiales, tipo brillo espejo, empleando aluminio, niquel, plata, zinc, etc. Este acabado tambien facilita la limpieza y dificulta las adherencias de producto.
b) El area de irradiacion no abarca toda la superficie superior de producto expuesta al aire, de tal forma que la radiacion incidente proveniente de la fuente es practicamente nula alrededor de una franja interna delimitada por el perimetro de la superficie del recipiente. (Fig.2).
c) Uso de laminas metalicas desechable delgadas de material reflectante (8) adosadas al perimetro de pantalla (13) para minimizar las radiaciones susceptibles de incidir en la pared del recipiente (10) (Fig.2).
d) Refrigeracion de la fraccion de superficie del recipiente (7) expuesta de forma directa a la irradiacion (Fig.2).
El uso de uno o mas de estos elementos dependera de las exigencias inherentes al producto deseado. Los parametros adecuados para conseguir una adecuada aglomeracion y/o secado se fijan mediante ensayos previos que nos permiten definir la temperatura de trabajo, la potencia de irradiacion, el caudal del producto y las velocidades de agitacion p ara l as caracteristicas deseadas del pr oducto f inal ( distribucion del t amano de particula, co ntenido en volatiles, etc).
Existen de una a varias sondas (22, 23 y 24) en el interior del recipiente (10) que sumergidas dentro del producto miden su temperatura y, nos permiten controlar el proceso tanto en la puesta en marcha como durante el estadio estacionario, al mismo tiempo que nos dan una buena indicacion de las condiciones de flujodel productoalo largo y anchodel volumen del recipiente (10).
El proceso descrito tambien es de aplicacion para cuando se deba operar bajo atmosfera controlada, tanto si es a nivel de presion (mayor o menor a la atmosferica), como de composicion (Nitrogeno, CO2, etc.) para ello se introducen elementos de cierre a la maquina de aglomeracion y/o secado descrita. La composicion de la atmosfera que rodea al producto durante el proceso se podra controlar mediante la regulacion del caudal de venteo (25) para inertizar (Fig.3).
Para el proceso en continuo son necesarios elementos de cierre estanco o casi-estanco que de forma continua o semicontinua puedan proveer material al aparato y continuamente extraerlo del mismo, para ello se emplean valvulas rotativas de 8 palas (26), o sistemas de dos valvulas con una camara intermedia donde siempre una de las valvulas (2) esta cerrada.
La toma de vacio y/o recogida de vapores volatiles se realiza en la campana (28) por (29).
Por lo que respecta al cierre estanco del conjunto fuenteIR y recipiente se aplica una campana (28), que cubre el perimetro del recipiente y la fuente IR con una junta elastica. Si la presion es inferior a la atmosferica no es necesario que haya ninguna fijacion adicional, pues al efectuar vacio, el mismo diferencial de presion mantiene el sellado. Si se desea operar a presiones superiores a la atmosferica sera imprescindible colocar tornillos de apriete para mantener unidas la tapa con el recipiente. Los ejes (11) de los elementos de agitacion estan provistos de cierre mecanico o prensaestopas.
Para el caso que se desee la recuperacion del solvente, el equipo estara sellado y los vapores generados seran recuperados via condensacion por enfriamiento en un condensador intercalado entre la campana y el equipo generador de vacio, o condensados antes de ser evacuados a la atmosfera, si operamos sin vacio.
Modo funcionamiento por lotes 8:
El modo de funcionamiento de este sistema por lotes se distingue del sistema continuo anterior A porque las cantidades de los diferentes componentes solidos de la formulacion a granular y/o secar son anadidas al recipiente (10) al inicio del proceso, posteriormente se efectua la mezcla.
Si la unica actividad requerida es el secado se procede a conectar la fuente IR.
Si la actividad requerida es una granulacion mediante la adicion de liquido en spray, se efectua esta en primer lugar, anadiendo de forma progresiva la cantidad necesaria.
Una vez la mezcla ya es homogenea y/olos aglomerados se han formado se procede, si es necesario, al secado conectando las fuentes de IR.
Si el mecanismo de la aglomeracion es por fusion de un componente la irradiacion puede ser simultanea a la actividad inicial de mezclado.
Una vez el producto esta granulado y/o secado, lo cual se observa tanto por el aspecto fisico como por la temperatura a que se ha llegado, se procede a la descarga del producto. El aparato discontinuo esta dotado de una compuerta de descarga en la parte inferior del mismo con el fin de poder efectuar un vaciado completo.
Tanto las revoluciones de los ejes (11) con palas (12) como la potencia de la pantalla (13) se podran variar a lo largo del tiempo de duracion del proceso en discontinuo, para mejorar el grado de homogeneidad de la mezcla, reducir las emisiones de polvo e incrementar la rapidez y fiabilidad del proceso.
La forma y dimensiones del aparato en discontinuo pueden diferir de forma sustancial del mostrado en las figuras n° 1, 2 y 3, pues la capacidad demandada del equipo suele ser mucho mas alta para poder efectuar lotes de un tamano suficientemente grande. En discontinuo la cantidad de producto por unidad de superficie irradiada sera mucho mas alta que en el equipo en continuo. El diseno de los elementos de agitacion y la ubicacion de la compuerta es tal que permite una descarga completa del producto una vez acabado cada lote.
Los sistemas de ci erre p ara op erar e n discontinuo q uedan n otablemente si mplificados ya q ue que dan ce nidos solamente al aislamiento del conjunto recipiente-fuente IR del entorno.
Descrita suficientemente la presente invencion en correspondencia conlos planos anexos, facil es comprender que podran introducirse en la misma maquina modificaciones de detalles que se estimen conveniente siempre y cuando con las mismas no se altere la esencia de la invencion que queda circunscrita a las siguientes reivindicaciones.
REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCION
La presente lista de referencias citadas por el solicitante se presenta unicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque la recopilacion de las referencias se ha realizado muy cuidadosamente, no se p ueden descartar er rores u o misiones y la O ficina E uropea de P atentes declina t oda responsabilidad en este sentido.
Documentos de patente citados en la descripcion
•
DE 3446424 A1 [0005][0006] • G8 222033 A1 [0009]
•
US 5560122 A [0005][0008] • WO 9737184 A [0010]

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1- Procesoparalaaglomeraciondemateriales originalmenteenforma de polvosecooterron humedopara obtener granulos solidos mediante el uso de radiacion infrarroja, caracterizado en que el proceso se lleva a cabo en una unica unidad y comprende las siguientes etapas:
    -
    alimentacion continua de los componentes a un recipiente (10);
    -
    agitacion con co mo minimo dos ejes de agi tacion (11) teniendo r espectivos elementos de agitacion (15, 16 ) c on respectivas palas (12) sujetas, los ejes estando designados para usar palas teniendo la posibilidad de variar la longitud, anchura, grueso e inclinacion (del angulo respecto a los ejes de rotacion), bien por sustitucion o por ajuste, la longitud y dimensiones de las palas permite un efecto de auto-lavado y estando designadas para evitar depositos del producto sobre la superficie interior y/o las zonas muertas y parapermitirun modelo Plug-Flo�reactor (PFR) o un m odelo Completely Stirred Tank Reactor (CSTR) dado que las palas de un eje (11) se cruzan con las palas de uno o unos ejes adyacentes, y tambien para permitir una mezcla homogenea, y los ejes con los elementos de agitacion (15, 16) estando designados para ser extraidos;
    -
    adicion opcional de material liquido aglutinante mediante pulverizacion;
    -
    aplicacionde radiacionIRenlasuperficiedel productoexpuesto al aire, quees continuamentesuministrado con polvo renovado, por una fuente de infrarrojo (14) localizada dentro de la pantalla (13), laminas metalicas desechable delgadas de material reflectante (8) estando situadas en elbordede la pantalla (13) para minimizar la radiacion probable de alcanzar la pareddelrecipiente (10), el area irradiada no cubrelatotalidad de lasuperficie superior del productoexpuesto al aire, de modo que la radiacion incidente que viene de dicha fuente infrarroja es practicamente negligible en una area en forma de strip que bordea el perimetro interior del recipiente, ambos el recipiente y la pantalla estando eternalmente cubiertos con un material aislante termal para minimizar la perdida de energia;
    -
    extraccion de vapores v olatiles generados por di cha radiacion IR, l os vapores ge nerados e stando recubiertos v ia condensacion por una unidad de refrigeracion en el caso donde se requiere recuperacion de solvente;
    -
    descarga en continuo del producto aglomerado por un sistema de descarga por rebosamiento con una altura ajustable (9) en el extremo opuesto del recipiente (10) al punto de entrada de producto del recipiente (10).
    2�El proceso delareivindicacion n° 1, caracterizado en que lafuentedeesta energiaderadiacion es normalmente electrica, pero otras alternativas como la combustion directa de combustibles liquidos o gases puede ser aplicada en esos procesos en los que se requieren dichas fuentes de energia mas baratas.
    3- Elproceso delas reivindicaciones n° 1 o2 usado para el secado de materiales humedos a granel, de modo que materiales secos o materiales secos granulados se obtienen a partir de dicho proceso.
    4 - Maquina para llevar a cabo el proceso de la reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizada en que la maquina comprende:
    -
    un recipiente (10) recubierto exteriormente de un material aislante, que se alimenta de un producto(18), lasuperficie interna del recipiente (10) siendo altamente reflectante a la radiacion IR por el empleo de materiales tales como aluminio, niquel, plata, zinc, y que tienen un acabado tipo brillo espejo.
    -
    sensores (22, 23, 24) para el control de la temperatura, estando localizados dentro del recipiente (10) y sumergidas en el producto quemidesu temperatura;
    -
    como minimo dos elementos de agitacion (15, 16) con respectivos ejesextraibles (11) en el interior delrecipiente(10) estando p osicionados horizontalmente c on pal as ( 12) sujetas, di chos ej es de agi tacion (11) asegurando una r apida renovacion del productoexpuesto en la superficie, las palas(12) teniendolaposibilidad de variar la longitud, anchura, grueso e inclinacion (angulo respecto al eje motriz), esta inclinacion de las palas (12) respecto a dichos ejes (11) permite el control del avance del producto dentro del recipiente y el grado de homogeneizacion del producto, en direcciones lateral y axial, y en composicion y tamano de particula, en el que la tolerancia ("gap") entre palas cruzadas adyacentes puede ser ajustada mediante un cambio y/o modificacion de las palas (12), y los puntos extremos de las palas de eje o ejes adyacente/s estando adaptados para r emover co ntinuamente l os potenciales depositos de pr oducto so bre l a superficie exterior de los ejes (11);
    -
    una pantalla (13) en la parte superior de la maquina se dispone en posicion horizontal, recubierta exteriormente con material aislante ylaminas metalicas desechables delgadas de material reflectante (8);
    -
    una fuente de radiacion infrarroja IR (14)en el interior delapantalla(13), siendo la fuente de radiacion IR (14) una superficie ceramica o metalica, que emite radiacion con temperaturas entre 200 °C y 3000 °C, que es calentada por una fuente de energia electrica o por combustion directa de combustibles gaseosos o liquidos;
    -
    una campana (28) que cubre el perimetro de la fuente IR y del recipiente con una junta elastica.
    5 � La maquina de la reivindicacion 4, caracterizada en que comprende dos tipos de elementos agitacion (15 y (16) con velocidades de rotacion que se pueden regular de manera independiente, permitiendo que un elemento superior de rotacion (15) pueda girar a una velocidad mas baja que el elemento inferior de rotacion (16), por lo cual dicho elemento
    5 inferior de agitacion (16) rompe los aglomerados que exceden un cierto tamano.
    6 � La maquina de una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizada en que se preven elementos adicionales para llevar a cabo procesos estancos continuos permitiendo una alimentacion continua o semi-continua y una extraccion continua de material, dicha maquina tiene unas valvulas (26) giratorias de 8 palas (26) o un conjunto de dos valvulas con una
    10 camara intermedia donde una de las dos valvulas (2) esta siempre cerrada, los ejes (11) estan provistos de cierre mecanico adecuado con junta o prensaestopas, de modo que las condiciones estancas permiten que la maquina funcione por debajo o encima de la presion atmosferica, y que funcione en una composicion de atmosfera controlada anadiendo un flujo de gas inerte (25).
    15 7 -La maquina de una de las reivindicaciones 4, 5 o 6, caracterizada en que la toma de vacio (29) se encuentra instalada en lacampana (28) y conectada a una unidad de enfriado donde el vapor estacondensadoyserecupera el contenido del liquido original.
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