Toz aglomerasyonu ile “on-the-go” nesil için hızlı kolaylık
Islanabilirlik Faktörü
Bir hazır ürünün çalkalandığında veya karıştırıldığında ne kadar hızlı çözüneceği kuru partiküllerinin ıslanabilirliğine bağlıdır. Hidrofobik maddeler için formülasyondaki bir emülgatör yardımcı olabilir. Ancak düzgün bir şekilde çözünmesi için bir toz partikülünün önce sıvıya tamamen daldırılması gerekir. Örneğin spreyle kurutulan tozlar çok hafiftir ve genellikle yüzeyde kalırlar; ıslandıklarında topaklar oluşturmak üzere sıvı tarafından çevrelenirler ve daha sonra sadece yavaşça çözünürler. Buna karşın gözenekli yapıya sahip partiküller daha ağırdır ve hızla batarlar. Sıvı, kılcal damar benzeri tüplerine nüfuz eder ve daha sonra daha hızlı çözünen ayrı parçacıklar oluşturmak için hızlı parçalanmayı teşvik eder. Toz aglomerasyonu bu süreci geliştirir ve en iyi akışkan yataklı bir sistemle yapılır. Tercih edilen bir prosedür olarak, ince tozlardan nazikçe ve tekrarlanabilir bir şekilde tozsuz ve serbest akışlı aglomeralar üretir, bu da hazır shake ürünleri için mükemmeldir.
Akışkan Yatak: Taneden Taneye Partikül Oluşumu
Birikme aglomerasyonu olarak da bilinen toz aglomerasyonu prensibi, ince toz partiküllerini birbirine bağlayan ve taneden taneye büyüyerek daha büyük, gevşek yapılı kütleler haline gelmelerini sağlayan katı köprülerin oluşumuna dayanır. Bunu yapmak için, partikül yüzeyini nemlendirmek ve başlangıçta partiküller arasında sıvı köprülerin oluşmasını teşvik etmek için sıvılar veya bir buhar kullanılır. Sonraki kurutma aşamasında, daha önce çözünmüş üründen veya sprey sıvısına eklenen bir polimerden katı köprüler oluşur.
Tozları granüller halinde toplarken, akışkan yatak teknolojisi birkaç işlemin tek bir birim işlemde birleştirilmesine olanak tanır. Böyle bir sistem hava besleme haznesi, proses haznesi, püskürtme cihazı ve filtre sisteminden oluşur. Proses havası, beslemeyi ve başlangıç ürününü – genellikle ince toz – yukarı doğru sıcak hava akışı yoluyla süspansiyon halinde tutarak ısı ve malzeme taşıma parametrelerini kontrol eder.
Karıştırma sırasında partiküller birbirleriyle çarpışır ve bu nedenle hacim akışı ve gaz hızı aşınmayı en aza indirecek şekilde ayarlanır. Filtrelerde sıkışıp kalan ince partiküller kaynaklı basınç dalgalarıyla uzaklaştırılır ve prosese geri beslenir. Bu onların yeniden topaklanmasını sağlar. Düzgün bir akışkanlaşma seviyesi oluştuğunda ve sabit yatağın akışkanlaştığı nokta aşıldığında, hazneye bir sıvı veya süspansiyon püskürtülür. Bu çözücü sıcak hava akışında buharlaşır. Gevşek aglomeratlar oluşur çünkü üç farklı kuvvet iş başındadır: kalıcı temas, çarpışma ve sıvı damlacıklarının birikmesi. İşlem daha sonra istenen partikül boyutuna ulaşılana kadar devam eder.
Kılcal yapışma kuvvetleri ve yüzey sınır gerilimi partiküllerin birbirine yapışmasına neden olur. Elde edilen (daha iri) granül karışımı orijinal tozdan farklı özelliklere sahiptir: önemli ölçüde daha serbest akışlıdır ve elektrostatik yükü azalmıştır. Gözenekli yapı ve yüzeydeki kılcal benzeri tüpler sayesinde partiküller daha kolay ıslanır ve daha hızlı çözülür.
Aglomerasyon Oluşumunu Etkileyen Faktörler
Aglomerasyon prosesinin başarısı formülasyonun kimyasal ve fiziksel özellikleri, proses ve sistemin geometrisi tarafından belirlenir. Ürün yatağındaki homojen nem dağılımı, tek tek partiküllerin bir aglomerat halinde birleşmesi için başlangıç noktasıdır. Bu amaçla, üstten püskürtme olarak adlandırılan işlemde ürün kabının üzerine bir nozül yerleştirilir. Bu, ürün kabındaki tüm partiküllerin püskürtme sisinin içinden geçmesi gerektiği anlamına gelir. Sonuç olarak, en ince partiküller daha iri olanlara kolayca bağlanır ve filtreye boşaltılmaz. Püskürtme nozülünün yüksekliği ve konumu, prosesi optimize etmek için ayarlanabilir.
Nem, başarılı bir aglomerasyon için anahtar parametredir. Partikül boyutu, bağlayıcı sıvı ve ürünün yapışkanlığı gibi operasyonel özelliklerin tümü ürünün yoğunluğuna ve stabilitesine katkıda bulunur. Başlangıç malzemesinin partikül boyutu da önemlidir: daha iri partikülleri bir aglomeraya dahil etmek için, daha küçük olanlara göre daha büyük yapışma kuvvetleri gereklidir. Yapışkan kuvvetler partiküller arası katı köprüler tarafından oluşturulur. Bunlar da büyük bağlayıcı damlacıklarından elde edilen sıvı köprülerden kaynaklanır. Sonuç olarak ince partikül fraksiyonları kolayca çok nemli hale gelebilir.
Bu nedenle boyuttaki aşırı farklılıklar, örneğin daha iri partiküllerin öğütülmesi yoluyla eşitlenmelidir. Tersine, ince tozlar ince sprey damlacıkları ile toplanır. Burada, üstten püskürtme işleminin hava akışına karşı püskürtmeyi içerdiği ve atomizasyon basınçlarının çok yüksek olması halinde püskürtme sıvısının doğrudan kurutulabileceği unutulmamalıdır. Bu durumda, aglomerasyon prosesi en iyi şekilde besleme havasının ilave nemlendirilmesiyle desteklenir.
Prosesi Geliştirme ve Ölçek Büyütme
İstenen özelliklere sahip optimum bir ürün elde etmek için formülasyonu, prosesi ve sistemi uyumlu hale getirmek çok önemlidir. Bu amaçla, en etkili faktörleri net bir şekilde belirlemek için sıcaklık, hava hacmi, püskürtme hızı ve atomizasyon basıncı gibi mümkün olduğunca çok parametre ayarı laboratuvar ölçeğinde araştırılmalıdır.
İstikrarlı, tekrarlanabilir bir proses belirlendikten sonra, sadece birkaç adımda güvenli bir şekilde üretim kapasitelerine kadar ölçeklendirilebilir. Tozların aglomerasyonu her iki modda da yapılabilir. Buradaki en önemli faktör, hedeflenen yıllık üretim hacmidir.
Glatt teknoloji merkezinde, formülasyon, ürün ve süreç geliştirme konularında sofistike teknolojilere erişim ve destek sağlar; bunların tümü bireysel müşteri gereksinimlerine uyarlanabilir. Bu her zaman laboratuvar ölçekli bir sistem üzerinde yapılan testlerle başlar. Kurum içi analiz ekibi, boyut ve yığın yoğunluğu gibi partikül özelliklerini hızlı bir şekilde ayarlamak için proses içi analizler gerçekleştirir. Ardından, ölçek büyütmeyi kolaylaştırmak için pilot çalışmalarda proses ve işletim parametreleri belirlenir.
Müşteri ile yakın bir şekilde çalışarak, kg ölçeğinden birkaç 100 kg’a kadar ürün miktarları teknoloji merkezinde üretilir, analiz edilir ve optimize edilir. Fizibilite çalışmalarından pazara hazır ürüne kadar tüm süreç zincirini inceliyoruz. Elde edilen tozlar, peletler veya granüller, Glatt’ın fason üretim hizmetleri aracılığıyla kararlaştırılan miktarlarda üretilebilir, doldurulabilir, paketlenebilir ve doğrudan teslim edilebilir. Müşteriye özel ve işlevselleştirilmiş ürün ve süreçlerin geliştirilmesine ek olarak Glatt Ingenieurtechnik, proje başlatma, geliştirme ve uygulamadan anahtar teslimi tesis üretimine/tedarikine kadar geniş bir hizmet yelpazesi sunmaktadır.
- İlk olarak ‘Food & Ingredients International’ dergisinin Aralık 2023 sayısında yayınlanmıştır, ISTMAG – ISTANBUL MAGAZINE GROUP