Operacions unitàries: Tamisat, Liofilització i Mescla

Tamisat

Operació unitària que separa les diferents fraccions que componen un sòlid granular o polvoritzat segons la mida de les seves partícules.

Definicions

• L: llum de la malla, la mida, en longitud, dels forats.
• D: gruix del fil que composa la malla.
• M: és la distància entre el punt mig dels fils que composen els dos extrems de la malla. Per tant, la malla és la suma de D i L.

Mètodes de tamisat

Segons la disposició dels tamisos:

• En vertical o en cascada: els tamisos es troben disposats en vertical, amb el de major llum de malla a la part superior i el més petit a la part inferior. D'aquesta manera els productes queden classificats a escala.
• En línia o sèrie: el primer tamís és el més petit, de manera que el cernut ja és el més fi possible. Aleshores el rebuig es passa a un altre tamís amb la llum de malla una mica més gran, on es torna a tamisar i s'obté un cernut més groller. Es continua així successivament.

Segons el mecanisme:

• Manuals: el tamís és una peça circular d'entre 6 i 60 cm de diàmetre, fet de nylon o de xapa perforada. El tamís es sotmet a un moviment manual que farà que es separin els components segons la seva granulometria.
• Mecànics:
  • Tamisadora centrífuga: la malla del tamís es troba formant un cilindre immòbil al voltant d'un cargol giratori. La tamisadora es carrega amb el material, que el cargol empeny cap al cilindre, i passen només les partícules adequades.
  • Tamisadora per depressió d'aire: el producte a tamisar es posa sobre la part inferior, tapada, i s'obre rotativament quan es provoca el buit, de manera que totes les partícules que poden passar la llum van avall.
  • Tamisadora vibradora electromagnètica: és una tamisadora en cascada col·locada sobre una bobina electromagnètica. Al ser incidida per imans, la bobina fa vibrar el conjunt vertical.
  • Tamisadora amb motor excèntric: és molt semblant a l'anterior, però en aquest cas la vibració la provoca un motor en rotació que fa vibrar una placa amb una sèrie de pesos descompensats que la fan vibrar quan gira.
  • Tamisadora oscil·lant: en aquest cas el tamís no gira sinó que s'inclina d'una banda a l'altra gràcies a un sistema elèctric, provocant el moviment constant de les partícules.

Problemes durant el tamisat

Aparició de partícules fines al rebuig:

• Humitat: provoca l'aglomeració entre les partícules fines, de manera que no poden passar per la llum de la malla.
• Càrregues electrostàtiques: les partícules fines s'adhereixen entre elles, formant partícules més grans que tampoc poden passar.
• Temps de tamisat insuficient: impossibilita que totes les partícules fines entrin en contacte amb la llum de la malla per poder passar.

Aparició de partícules del rebuig al cernut:

Pot ser conseqüència d'irregularitats en la superfície del tamís, que permeten passar partícules massa grans; o bé d'un temps de tamisat excessiu, que provoca l'erosió de les partícules grans.

Liofilització

Procés de dessecació, on el dissolvent és primer congelat i posteriorment eliminat per sublimació en un entorn de buit.

Secado o Desecación

La separació de la humitat continguda en un sòlid o quasi sòlid, mitjançant l'aportació de calor.

Tipus d'Humidificadors

• Humidificadors de Vapor: En els humidificadors de vapor, s'utilitza l'energia elèctrica per produir el vapor d'aigua en estat gasós, el qual es barreja amb l'aire sense cap dificultat.
• Humidificadors Adiabàtics: per produir el vapor d'aigua necessari per a la humidificació, utilitzen calor contingut en el mateix aire a humidificar. Baix consum d'energia.
• Humidificadors per Pulverització: A través de procediments mecànics, elèctrics o d'aire comprimit, es produeix una pulverització de l'aigua en pequeñísimas partícules (micres) que s'evaporen en l'ambient.

Mescla de sòlids

Factors que intervenen en el procés:

Relacionats amb els components:

• Mida dels components: si els components tenen partícules de dimensions semblants, serà més fàcil que la mescla sigui homogènia.
• Densitat: si les partícules dels components tenen diferents densitats.
• Fluïdesa: els materials que flueixen bé necessiten menys temps de mesclat.
• Humitat i electricitat estàtica: l'excés d'humitat o d'electricitat estàtica poden impedir que es barregin bé amb els altres components de la mescla.
• Proporció dels components: quan afegim a una mescla components en quantitats molt petites, és difícil que es reparteixin per igual en tot el volum de la mescla.
• Friabilitat i duresa: com més friable (més erosionable) és un sòlid, menor temps de mescla podrem aplicar-li. De la mateixa manera, com menys dur sigui un sòlid més possible és que es trenqui amb el contacte amb la màquina i per tant no el podrem tenir tant temps mesclant-lo.

Relacionats amb els equips i condicions operatòries:

• Temps de mesclat: si és insuficient la mescla no serà homogènia, si és excessiu podem separar els components que ja s'hagin mesclat.
• Geometria del mesclador: adequar als diferents tipus de mescles que existeixen.
• Velocitat de gir: una velocitat de gir massa baixa impedirà la correcta homogeneïtzació, si és massa alta pot acabar generant efecte centrífug i separar els components.
• Càrrega introduïda: si hi ha un excés de càrrega al mesclador, aquest serà incapaç d'homogeneïtzar la mescla.

Tipus de Mescladores

• Mescladores mòbils: són contenidors cilíndrics, cònics o en forma de V que giren sobre un eix, aconseguint així la barreja del material. fàcils de carregar i descarregar, de netejar. La velocitat de rotació ha de ser entre les 30 i les 300 rpm.
• Mescladora de cintes o bandes: al seu interior hi ha dues cintes enroscades en forma d'hèlix, una de les quals gira lentament en un sentit i l'altra gira ràpidament en sentit contrari.
• Mescladora orbitals de cargol: el recipient té forma de con, i al seu interior conté un braç articular unit a un cargol sense fi.
• Figura 2. Mescladores amb agitació interna

Mescla de líquids

Factors que intervenen en el procés:

• Miscibilitat: dos líquids miscibles formen una mescla homogènia directament. Els líquids immiscibles sí que caldrà aportació d'energia, normalment mecànica o calorífica.
• Viscositat: com menys viscosos (més "líquids") siguin dos líquids, més fàcils seran d'homogeneïtzar.
• Compatibilitat química: és important que dos líquids que han de ser homogeneïtzats no puguin reaccionar entre sí ni a curt ni a llarg termini.
• Capacitat d'oxidació: durant la mescla de dos líquids és normal que entri aire, amb el seu corresponent oxigen, per la qual cosa cal saber si algun dels líquids és fàcilment oxidable.
• Estabilitat davant temperatura: quan es barregen dos líquids en calent, és possible que es tornin a separar si la temperatura baixa.

Tipus d'Agitadors

• Agitador d'àncora: per homogeneïtzar mescles viscoses. Format per una vara acabada en forma d'àncora que recorre tota la superfície interna del reactor; els extrems de l'àncora estan en contacte amb el fons i les parets del reactor.
• Agitador d'hèlix i paletes: es tracta d'una vara a l'extrem de la qual es disposen hèlix de dues o tres seccions. Això els permet girar a gran velocitat i oferir bones homogeneïtzacions, l'agitador es col·loca al fons de tot del reactor i inclinat.
• Agitador de turbina (turboagitador): es fa servir per a mescles molt viscoses. Consta de dues pales en creu situades a l'interior d'un cilindre buit. El cilindre té un forat inferior per on entra la mescla i uns forats laterals per on surt, de manera que el producte no només es mescla sinó que també es tritura.
• Agitador planetari: consta de dos eixos metàl·lics amb diferents formes que roten sobre sí mateixos i en moviment de translació per tot el recipient.
• Agitador de pales: estan fets d'una vareta a la qual hi ha enganxats un o més travessers, generant dues pales a cada costat.
• Agitador de cargol sense fi: és molt útil per eliminar l'aire que entra a les mescles viscoses. Consta d'un cargol sense fi que rota sobre sí mateix situat en un tub estàtic dins el reactor. El cargol empeny la mescla cap amunt i surt per les vores superiors del tub.