ES2333786T3 - Sitema de micropeletizacion y pulverizacion de liquidos. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar pelets, micropelets o polvos a partir de un material líquido o peletizable, en el que, para la fabricación de pelets, micropelets o polvos, el material líquido o peletizable en forma de pequeñas partículas es puesto en contacto en una torre de refrigeración (1) con un gas frío, siendo conducido el gas frío en circuito cerrado dentro de una tubería (6) de gas de circuito cerrado y dentro de la torre de refrigeración (1), caracterizado porque en la tubería (6) de gas de circuito cerrado se inyecta un agente frigorífico para producir el gas frío.
Description
Sistema de micropeletización y pulverización de
líquidos.
La invención concierne a un procedimiento para
fabricar pelets, micropelets o polvos a partir de un material
líquido o peletizable.
Para la fabricación de micropelets (diámetro de
1 a como máximo 750 \mu) se utilizan normalmente unas complejas
máquinas de peletización en las que se solidifican las soluciones o
masas fundidas por medio de una prensa de laminación refrigerada
por agua o por aire para obtener barras de 1 a 2 mm de diámetro.
Seguidamente, se cortan las barras en cortos pelets cilíndricos que
se fresan o redondean a continuación en un aparato centrífugo para
obtener pelets pequeños. Los micropelets con el diámetro deseado son
recogidos por medio de un dispositivo de separación bajo el efecto
de la fuerza centrífuga ejercida hacia fuera.
En esta fabricación es de aproximadamente 20 a
40% la tasa de rechazos de los productos más valiosos (productos
farmacéuticos), los cuales, debido a las directrices en materia de
higiene, ya no podrán recuperarse en el proceso.
Se conoce por el documento DE 41 32 693 A1 un
procedimiento de fabricación de polvos a partir de una masa fundida
metálica en el que se utiliza nitrógeno líquido como medio
refrigerante para enfriar la masa fundida metálica y se utiliza el
nitrógeno evaporado para atomizar la masa fundida metálica. Se
conoce por el documento DE 197 50 679 A1 un procedimiento de
producción de microcápsulas de polvo en el que se introduce
nitrógeno líquido en una torre de rociado como medio refrigerante
para generar un gradiente de temperatura grande.
La invención se basa en el problema de
proporcionar un procedimiento alternativo para fabricar pelets o
micropelets a partir de un material peletizable.
El problema se ha resuelto por medio de un
procedimiento con las características descritas en la reivindicación
1.
Un dispositivo de fabricación de pelets,
micropelets o polvos, adecuado para la puesta en práctica del
procedimiento, presenta un equipo de alimentación para el material
a procesar (por ejemplo, el material a peletizar) y una zona con un
gas frío o enfriado. El dispositivo presenta en general un trayecto
de refrigeración o una zona de refrigeración con un gas enfriado.
El trayecto de refrigeración tiene en general una longitud en el
intervalo de 1 a 10 m, preferiblemente 2 a 8 m, de manera
especialmente preferida 2 a 6 m y particularmente 2 a 4 m. Por
medio de un equipo dosificador, por ejemplo un dispositivo de
microgoteo, se introduce el material a peletizar en forma de
partículas individuales (preferiblemente con un diámetro de 1 a 600
micrómetros), por ejemplo gotitas, en el gas frío. Preferiblemente,
el trayecto de refrigeración se encuentra en una torre de
refrigeración. El gas frío es generado, por ejemplo, a partir de un
gas criógeno (gas licuado por frío), tal como nitrógeno licuado,
y/o por enfriamiento de un gas (por ejemplo, por adición y mezclado
de un gas frío o por contactado del gas con una superficie fría,
especialmente un intercambiador de calor o refrigerador). En el
dispositivo se genera una corriente de gas a partir del gas
enfriado o frío, por ejemplo por medio de un ventilador. La
corriente de gas en el dispositivo es conducida en circuito cerrado.
La corriente de gas con el gas frío es conducida preferiblemente en
la dirección de las partículas que caen en la zona del trayecto de
refrigeración (corriente de gas dirigida en el mismo sentido). Las
partículas o gotitas del material a procesar, especialmente un
material a peletizar, son introducidas en la corriente de gas frío.
En la corriente de gas se forman partículas empezadas a congelar o
completamente congeladas (pelets, micropelets, polvo). La
temperatura del gas frío es captada ventajosamente con una sonda de
temperatura. La captación de la temperatura sirve ventajosamente
para controlar y/o regular la temperatura del gas frío (por ejemplo,
para mantener constante la temperatura del gas). El dispositivo
contiene preferiblemente una unidad de control, especialmente para
el control de la temperatura o la regulación de la temperatura del
gas frío. A través de una válvula controlable se regula y controla,
por ejemplo, la cantidad alimentada del gas licuado por frío o del
medio frigorífico para generar el gas frío. La unidad de control
puede utilizarse ventajosamente para controlar la velocidad de la
corriente de gas frío (por ejemplo, control de ventilador).
A la zona del trayecto de regulación no llega
preferiblemente ningún agente frigorífico licuado, tal como gas
licuado por frío (por ejemplo, nitrógeno líquido). La utilización
solamente de gas frío en la zona del trayecto de refrigeración es
especialmente ventajosa, ya que se ahorra agente frigorífico.
El objeto de la invención es un procedimiento.
En el procedimiento el material a peletizar o a pulverizar, por
ejemplo gotas de líquido o gotas de una masa fundida, es puesto en
contacto con un gas enfriado o frío, con lo que se obtienen
partículas empezadas a congelar (superficial o parcialmente
congeladas) o completamente congeladas, tales como pelets o polvo.
El gas enfriado o frío tiene en general una temperatura en el
intervalo de menos 120ºC a 0ºC, ventajosamente en el intervalo de
menos 120ºC a menos 10ºC, preferiblemente en el intervalo de menos
120ºC a menos 20ºC y especialmente en el intervalo de menos 120ºC a
menos 40ºC. El gas enfriado o frío es preferiblemente un gas inerte,
por ejemplo nitrógeno.
El procedimiento sirve para fabricar pelets,
micropelets o polvo. Como pelets o micropelets se entienden cuerpos
consolidados, de preferencia completamente congelados, parcialmente
congelados o congelados en la superficie, o bien cuerpos
solidificados (cuando se utilizan masas fundidas), por ejemplo
bolitas, obtenidos a partir de un material a peletizar, es decir
que son los productos finales del procedimiento de fabricación tal
como una peletización.
El material a peletizar o a convertir en un
polvo (el material utilizado) es en general un líquido. Los líquidos
comprenden soluciones, masas fundidas, pastas, preparados líquidos
o pastosos, especialmente para la fabricación de alimentos. Por
tanto, el material utilizado es preferiblemente líquido o pastoso.
Los micropelets tienen, por ejemplo, un diámetro de 1 a 750
micrómetros (\mu), preferiblemente 1 a 600 micrómetros y
especialmente 200 a 600 micrómetros. Las partículas de polvo tienen
un tamaño semejante.
Ventajosamente, con un gas de circuito cerrado
sobreenfriado (gas frío conducido en circuito cerrado), por ejemplo
nitrógeno proveniente de una boquilla, por ejemplo una boquilla de
dos materiales, se congelan o solidifican gotitas formadas a partir
de soluciones o masas fundidas en una torre de refrigeración para
obtener preferiblemente micropelets.
Con el procedimiento de torre de refrigeración
por gas de circuito cerrado se fabrican por tandas, aproximadamente
sin pérdidas de producto apreciables (inferiores a un 5 por ciento
en peso), soluciones o masas fundidas para obtener micropelets.
Cuando se utilizan gases criógenos, por ejemplo nitrógeno licuado
(LN_{2}), en calidad de agente frigorífico, se pueden alcanzar
temperaturas de enfriamiento muy bajas, por ejemplo hasta -120ºC,
especialmente en la zona del trayecto de refrigeración, por lo que
se puede adoptar un modo de construcción relativamente compacta
(altura de la torre de refrigeración de hasta 4 m) en comparación
con instalaciones de refrigeración tradicionales que funcionan de
la manera convencional.
El procedimiento puede explotarse en forma
continua o por tandas.
Se explica la invención con ayuda del
dibujo.
La figura 1 muestra un esquema de un
procedimiento no acorde con la invención para un sistema de
refrigeración por gas de circuito cerrado destinado a
micropeletizar soluciones o masas fundidas.
La figura 2 muestra una variante ventajosa de un
sistema de refrigeración por gas de circuito cerrado.
El sistema de refrigeración por gas de circuito
cerrado en la figura 1 consiste en una torre de refrigeración
aislada 1, un separador 2, un recipiente de recogida 3 y un
ventilador 5 (ventilador de gas de circuito cerrado). El ventilador
5 está unido con la torre de refrigeración 1 a través de una tubería
aislada 6 (tubería de gas de circuito cerrado o tubería de
retorno). En el lado de aspiración del ventilador se conduce el gas
de circuito cerrado (gas retornado), por ejemplo nitrógeno,
llevándolo de arriba abajo en la torre de refrigeración en
dirección de isocorriente (referido al movimiento de las
partículas). A través de una sonda de temperatura 7 se activa la
válvula 8 (por ejemplo, válvula magnética controlable) para el
agente frigorífico, por ejemplo nitrógeno licuado, a fin de llegar
a la temperatura de enfriamiento deseada de, por ejemplo, -80ºC. El
agente frigorífico es inyectado tangencialmente al recorrido de
conducción del gas de circuito cerrado, ventajosamente a través de
una boquilla 9, para que se originen turbulencias en la torre de
refrigeración por efecto de la alimentación dirigida a su objetivo.
Gracias a las turbulencias o remolinos producidos se puede prolongar
el tiempo de permanencia gravimétrica o el tiempo de caída
gravimétrica de las gotitas. El gas de escape del agente
frigorífico producido durante la evaporación es evacuado a través de
un racor 10 de gas de escape para que no pueda originarse ninguna
sobrepresión en la torre de refrigeración. Las microgotitas formadas
caen en la torre de refrigeración a través de un dispositivo de
goteo 4 y son recogidas, después de su solidificación, en un
recipiente aislado. Los micropelets arrastrados en el gas de
circuito cerrado son separados por medio de un separador integrado
2.
Ejemplo
1
Con un polímero farmacéutico calentado a 90ºC se
forman, por medio de un dispositivo de microgoteo 4, unas gotitas
(diámetro en torno a 250 \mu) con una frecuencia de 100 gotitas
por segundo. Las gotitas caen en una torre de refrigeración de 4 m
de altura y se solidifican a una temperatura de enfriamiento de
-50ºC para dar micropelets. Los micropelets esféricos y
aproximadamente del mismo tamaño tenían en el recipiente de recogida
una temperatura de 5ºC. A través de una unidad de suministro de
nitrógeno licuado (LN_{2}) se ha inyectado en la corriente de gas
de circuito cerrado el agente frigorífico consistente en nitrógeno
licuado a una presión de 3 bares. El tiempo de permanencia del
producto en la torre de refrigeración fue de aproximadamente 1
segundo, en comparación con el tiempo de caída gravimétrica de
aproximadamente 0,1 segundos.
La figura 2 muestra un esquema del procedimiento
según la invención para el sistema de refrigeración por gas de
circuito cerrado destinado a la micropeletización y también la
pulverización de soluciones o masas fundidas.
El sistema de refrigeración por gas de circuito
cerrado en la figura 2 consta, al igual que en la figura 1, de una
torre de refrigeración aislada 1, un separador 2, un recipiente de
recogida 3 y un ventilador 5 de gas de circuito cerrado. El
ventilador 5 está unido con la torre de refrigeración 1 a través de
una tubería aislada 6 (tubería de gas de circuito cerrado). En el
lado de aspiración del ventilador se conduce el gas de circuito
cerrado, por ejemplo nitrógeno, llevándolo de arriba abajo en la
torre de refrigeración en dirección de isocorriente. A diferencia
de la figura 1, en este esquema de procedimiento (figura 2) la
válvula 8 (por ejemplo, válvula magnética controlable) se instala
en la tubería 6 para enfriar el gas de circuito cerrado de, por
ejemplo, -30ºC a través de una boquilla 9 a fin de que se alimente
exclusivamente tan sólo agente frigorífico gaseoso, por ejemplo
nitrógeno, en dirección tangencial a la torre de refrigeración.
Gracias a la alimentación gaseosa tangencial dirigida a su objetivo
se originan turbulencias mediante las cuales se prolonga el tiempo
de permanencia gravimétrica o el tiempo de caída gravimétrica de las
gotitas. Las gotitas formadas por medio de un dispositivo de
rociado 4 (tamaño de gotita, por ejemplo, de 10 a 400 micrómetros)
se solidifican al caer en la torre de refrigeración sobreenfriada y
son recogidas en un recipiente aislado 3. Las gotitas solidificadas
arrastradas en el gas de circuito cerrado se separan por medio de un
separador integrado 2. El gas de escape del agente frigorífico
producido durante la evaporación es evacuado a través de un racor
10 de gas de escape para que no pueda producirse una sobrepresión en
la torre de refrigeración.
Por medio de un dispositivo de rociado 4 se
forman gotitas (de 10 a 200 \mu) con una masa fundida calentada a
80ºC y que contiene grasa. Las gotitas caen en una torre de
refrigeración 1 de 4 m de altura y se solidifican a una temperatura
de enfriamiento de -30ºC para dar polvo. El producto en forma de
polvo tenía en el recipiente de recogida 3 una temperatura de 10ºC.
El agente frigorífico, consistente en nitrógeno licuado, se inyecta
hacia abajo en dirección a su objetivo a una presión de 4 bares en
la tubería 6 de gas de circuito cerrado para que tan sólo se
alimente tangencialmente nitrógeno gaseoso a la torre de
refrigeración. El tiempo de permanencia del producto en la torre de
refrigeración fue de aproximadamente 1 segundo, en comparación con
el tiempo de caída gravimétrica (en caso de caída directa) de
aproximadamente 0,1 segundos.
Claims (3)
1. Procedimiento para fabricar pelets,
micropelets o polvos a partir de un material líquido o peletizable,
en el que, para la fabricación de pelets, micropelets o polvos, el
material líquido o peletizable en forma de pequeñas partículas es
puesto en contacto en una torre de refrigeración (1) con un gas
frío, siendo conducido el gas frío en circuito cerrado dentro de
una tubería (6) de gas de circuito cerrado y dentro de la torre de
refrigeración (1), caracterizado porque en la tubería (6) de
gas de circuito cerrado se inyecta un agente frigorífico para
producir el gas frío.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el gas frío se utiliza como corriente de
gas tangencial.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que se produce el gas frío por aportación de un gas licuado
por frío.
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