Средства защиты растений (часть 2)
Производство средств защиты растений требует высокопроизводительных синтетических установок. Современные активные ингредиенты являются результатом многих этапов синтеза. Даже если конечный продукт нетоксичен, продукты промежуточных этапов могут быть опасными веществами. Они покидают завод синтеза в виде химических высококонцентрированных веществ. Поэтому технологические системы должны быть постоянно газонепроницаемыми, независимо от того, находятся ли они в вакууме или под избыточным давлением. Это касается всех этапов синтеза и вплоть до конечного продукта.
Современные средства защиты растений отличаются высокой эффективностью и экологичностью. Реакторы синтеза от компании amixon GmbH обладают ценными свойствами с точки зрения повышения эффективности и безопасности эксплуатации. Это делает их очень ценными для компании.
Первая часть статьи была посвящена этапам синтеза в процессе производства пестицидов и их техническим решениям. В части 2 подробно рассматриваются этапы процесса вакуумной сушки и смешивания-охлаждения: Как лучше всего избежать теплового напряжения в оборудовании? Какую роль играют качества смешивания и поверхности теплообмена?
Бункер для демпфирующего раствора/бункер для пасты
Если в системе последовательно соединено множество различных приборов, это также называется технологической линией. Некоторые устройства в линии работают только партиями, другие - непрерывно, а третьи могут использоваться для обоих типов процессов. Критические точки всегда возникают там, где происходит переход от непрерывной системы к серийной и наоборот. Там поток материалов должен собираться в буферные контейнеры. Буферные контейнеры, которые можно использовать для влажных грузов, называются бункерами для пасты.
Бункеры для пасты должны быть способны хранить влажные химикаты в газонепроницаемом состоянии, выгружать их по мере необходимости и останавливать выгрузку в любой момент. Остаточное опорожнение должно быть как можно более высоким, т.е. полным, независимо от срока хранения и текучести увлажняющего раствора. Бункеры для пасты должны функционировать и в тех случаях, когда демпфирующий раствор затвердевает во времени или имеет дилатантное поведение. Бункеры для пасты должны перемещать массу как можно меньше, чтобы сохранить зернистую структуру (гранулометрию).
В нижней части показан пример фильтра для разделения твердой и жидкой фаз. По возможности, здесь используется непрерывно работающий фильтр, например, центрифуга с очисткой. В зависимости от характера материала может потребоваться демонтаж непрерывно работающей центрифуги и замена ее на непрерывно работающий камерный фильтр-пресс. Выбор метода фильтрации зависит от эффективности и степени осушения, которая может быть достигнута. В этом контексте нельзя обойтись без буферного эффекта оборудования, расположенного выше и ниже по течению.
По окончании процесса фильтрации продукт собирается в бункер. На этом этапе продукт выглядит как влажный, рассыпчатый сыпучий материал. На самом деле, в большинстве случаев он структурно вязкий, и его консистенция быстро меняется при перемешивании. Тогда он иногда становится липким и прилипает, как тесто для пирога. Иногда необходимо нагреть или охладить влажные химикаты, откачать их или покрыть инертным газом.
Опыт показывает, что путь транспортировки от бункера для пасты до вакуумной сушилки для смешивания должен быть как можно короче. Лучше всего выбрать даунпайп, который расширяется к низу конусообразно. По возможности, фитинги следует выбирать так, чтобы в открытом состоянии они не оказывали сопротивления потоку.
Быстрое, но бережное высушивание
Для некоторых активных ингредиентов температура не должна превышать 35 °C, чтобы не нарушить стабильность активного ингредиента. Сушка преимущественно осуществляется в вакуумной смесительной сушилке amixon®. Из-за создаваемого вакуума этот этап также должен выполняться партиями. Смесительный инструмент устанавливается и приводится в движение только сверху. В сушилке amixon® нагреваются все части, соприкасающиеся с продуктом: вся смесительная камера, смесительный вал, смесительные рычаги и спираль. Продукт аккуратно разгребается в трех измерениях. В процессе сушки могут временно образовываться комочки. При необходимости деагломерируйте комочки с помощью лопастей HighShearBlades.
Содержание влаги может составлять от 15 до 40 процентов по массе. Это либо вода, либо растворители, либо различные жидкие смеси. Этот тип вакуумной контактной сушки имеет четыре основных преимущества:
- Испарение жидкостей происходит при низких температурах
- быстрый и энергоэффективный процесс сушки
- Сушка происходит в полностью закрытой системе
- испарившиеся жидкости в значительной степени сохраняются и могут быть использованы повторно
- При добавлении стерильного пара остатки растворителя могут диффундировать
- Смесительная сушилка имеет хорошую скорость опорожнения остатков
Спиральные смесители amixon® могут иметь очень большие поверхности массо- и теплообмена
Чем ниже температура сушки, тем дольше длится процесс сушки. Время сушки может быть сокращено без ущерба для продукта, если в смесь вводится особенно большое количество тепла. Каждая частица должна как можно чаще соприкасаться с термостатируемыми поверхностями сушилки-миксера. Здесь требуется трехмерное течение перемешиваемого материала при низкой частоте вращения смесителя. Однако это непростая задача, поскольку реология смеси меняется по мере уменьшения содержания жидкости: Нередко в начале присутствует легко текучая, перекачиваемая суспензия, которая затем становится очень вязкой и вязко-приятной - похожей на жевательную резинку - и постепенно образует большие, липкие комки. По мере сушки они распадаются, и в итоге получается однородный порошок активного ингредиента.
Теплоноситель подается на все поверхности, контактирующие с перемешиваемым/высушиваемым материалом, через полутрубные змеевики или в классической двойной рубашке. Это относится и к вращающемуся перемешивающему устройству, вал которого, перемешивающие рычаги и спиральная мешалка оснащены внутренними направляющими для теплоносителя. Пол и зона головы в смесительной камере также контролируются по температуре.
Равномерный контроль температуры особенно сложен, когда теплоноситель поступает в виде пара, а затем выходит из прибора в виде конденсата. Изменение энтальпии теплоносителя обеспечивает введение в смесь особенно большого количества тепла.
Испытания на высушивание обычно проводятся в небольших масштабах. Для того чтобы экстраполировать результаты сушки на большие сушилки объемом 5 м³, 10 м³ и более, важно знать теоретический объемный расход смешанного материала в сушилке-смесителе. Это позволяет стандартизировать соотношение теплообменных поверхностей и массы смеси. В данном случае у amixon есть значимая база данных и обширный опыт работы на местах, подтверждающий прогнозы.
Миксерные охладители amixon® повышают эффективность производства
После высыхания смеси необходимо охладить перед заливкой. Охлаждение, конечно, может происходить и в вакуумной сушильной камере. Однако на практике дополнительный охладитель смесителя повышает эффективность производства. Например, охладитель смесителя соответствующего размера, расположенный под вакуумной сушилкой, может значительно увеличить производительность системы. В этом случае речь идет также о порционном наполнении больших мешков, контейнеров или о подаче в автоматически работающие системы наполнения.
Пакетное охлаждение больших масс порошка не является тривиальной задачей, поскольку
- Охлаждающие поверхности и сухие частицы могут соприкасаться друг с другом только в определенных точках, что мало способствует теплообмену.
- Теплопроводность порошков обычно низкая.
- Любая энергия, вносимая при перемешивании, повышает температуру смеси, которую на самом деле следует охлаждать.
- Снижение температуры ограничено для предотвращения нежелательного образования конденсата.
Чтобы выполнить все эти требования, необходимо иметь очень большие поверхности теплообмена, а перемещение смешиваемых материалов должно осуществляться только при очень низком потреблении энергии - именно здесь охладители смесителей amixon могут в полной мере использовать свои конструктивные преимущества.
Формула для размещения на рынке
На так называемой рецептурной линии активные ингредиенты подготавливаются таким образом, чтобы их можно было правильно упаковать, маркировать в соответствии со страной назначения и безопасно распространять. Например, процессы формулирования: Дробление, смешивание, деагломерация, смешивание, прессование, фасовка и этикетирование.
Активные ингредиенты в виде порошка необходимо сначала "развести". Воздушно-струйные мельницы микронизируют активные ингредиенты настолько тонко, что они агрегируют с материалом-носителем без расслоения. Помимо водорастворимых веществ, в качестве материала-носителя можно использовать бентонит, каолин или известняковый порошок. Поверхностно-активные эмульгаторы также могут использоваться в качестве смачивающих или склеивающих агентов. Пропорции смешивания могут достигать 1:5000. Достижение идеального качества смешивания за очень короткое время - это подвиг, который современные прецизионные смесители способны воспроизвести в точности. Если требуется, чтобы прецизионный смеситель полностью опорожнялся в течение нескольких секунд, то альтернативы смесителю KoneSlid® от amixon® практически нет. Процесс смешивания и смачивания усиливается благодаря лопастям amixon HighShearBlades. Чем точнее интенсивный смеситель перемешивает и разгружает материал, тем безопаснее процесс.
После смешивания порошкообразные средства защиты растений разливаются в небольшие емкости, чтобы конечный потребитель мог легко растворить их в подходящей воде. Это предполагает дальнейшее разведение 1:1 000 и более.
Смеситель KoneSlid®
... Это вертикальный прецизионный смеситель, спиральный смесительный инструмент которого поддерживается и приводится в движение только сверху. Смесительный инструмент оптимально адаптирован к цилиндрически-конической смесительной камере. Особенностью является конусообразный вытеснительный корпус в нижней части смесителя. Вытесняющий корпус способствует беззазорному течению смеси во время смешивания и обеспечивает быстрое опорожнение смеси при движении на несколько сантиметров вниз.
Рецептурные линии работают по принципу кампании. После этого проводится тщательная влажная уборка. Смеситель KoneSlid® также может выполнять влажную уборку и сушку автоматически благодаря встроенному орбитальному очистителю "мойка на месте". Затем влажный пылесос выдувается сжатым воздухом и высушивается.
Смеситель KoneSlid® легко обслуживать благодаря нескольким большим смотровым люкам.
Разработка и оптимизация процессов
Уже говорилось о том, что разработка новых средств защиты растений занимает много времени и требует больших затрат. Потребуется около десяти лет интенсивных разработок, прежде чем средство защиты растений будет разрешено к применению и выпущено на рынок. Новые перспективные вещества ищут в лаборатории и проверяют в модельных испытаниях. Технический центр amixon® открыт для вас. Не стесняйтесь обращаться к нам даже при решении сложных задач. В подавляющем большинстве случаев мы можем ответить вам хорошими результатами.
© Copyright by amixon GmbH