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Cristalización

La cristalización es una etapa del proceso en un gran número de aplicaciones e industrias tales como productos químicos, producción de API (ingredientes farmacéuticos activos), fabricación de alimentos y precipitación de minerales.

Dependiendo de los requisitos del proceso, se selecciona el enfriamiento, la evaporación o la precipitación para formar los cristales. En consecuencia, la variación de las máquinas aplicadas es numerosa.

Los cristalizadores de bucle son llamados frecuentemente cristalizadores de circulación forzada (FC) debido al hecho de que la solución es forzada a fluir por una bomba mientras que la cristalización en capas es un proceso estático.

En los sistemas de agitación hay dos tipos principales de mezclado. Se utiliza un sistema abierto con un impulsor hidrodinámico o un tubo de aspiración. EKATO proporciona soluciones altamente eficientes, que no se limitan al propio impulsor.

Ejemplo para productos de cristalización: 

  • Potasa
  • Azúcar
  • Ingredientes farmacéuticos activos

 

EKATO se complace en ayudarlo durante todo el proyecto, desde una primera estimación hasta la ingeniería detallada, la fabricación y el funcionamiento. EKATO tiene una excelente experiencia en el diseño no sólo de los agitadores, sino que también puede asistirlo con su experiencia en el diseño de recipientes y en el proceso de know-how. Además, podemos dar soporte por medio de simulaciones de CFD (dinámica de fluidos computacional) y ensayos en nuestro laboratorio o in situ.

Operación por lotes

Es común realizar cristalizaciones por lotes usando un impulsor hidrodinámico. En general, el enfriamiento es el método utilizado en estos casos para alcanzar la sobresaturación. En casos excepcionales se utiliza también la evaporación.

La operación por lotes es altamente flexible; es decir, los cambios en la materia prima se pueden acomodar fácilmente. Incluso los productos múltiples se pueden procesar a menudo sin cambios importantes en el agitador. Por lo general, el único parámetro que hay que ajustar es la velocidad del eje.

Para lograr un proceso eficiente y de alta calidad, hay algunos parámetros importantes que se deben respetar.

En primer lugar, el agitador tiene que ser diseñado para adaptarse lo mejor posible al proceso. Además de las tareas básicas de mezclado y suspensión de sólidos, la transferencia de calor es un parámetro importante. Para los cristales sensibles al cizallamiento, se debe seleccionar un sistema de bajo cizallamiento.

El diseño del recipiente y de sus elementos internos presenta aún más posibilidades de mejora. La geometría del recipiente así como el uso de sus elementos internos optimizados pueden influenciar la calidad del producto significativamente.

Un modo de operación adaptado finaliza el diseño. La estrategia de enfriado con rampas de enfriamiento y puntos de retención puede aumentar el tamaño de los cristales y, al mismo tiempo, reducir la distribución del tamaño de las partículas. La diseminación con tamaños de cristales seleccionados puede ofrecer mejoras adicionales. Una distribución del tamaño de las partículas estrecha con una pequeña cantidad de finos aumenta el rendimiento y resulta beneficiosa para etapas de filtración y secado descendentes.

Operación continua

Los cristalizadores continuos a menudo están equipados con un tubo de aspiración. Esas unidades se llaman cristalizadores de tubo de aspiración-deflector o DTB. El impulsor se encuentra dentro del tubo de aspiración y aplica un flujo axial dirigido con turbulencias minimizadas.

Las ventajas de la operación continua se dan principalmente en producciones de alta capacidad de un solo producto. Por ejemplo, la potasa se procesa generalmente en un DTB. Aparte de un caudal elevado, se requiere una calidad del producto constante y una separación graduada de los cristales. Las partículas más pequeñas deben permanecer en el proceso hasta que alcancen un cierto tamaño.

EKATO ha desarrollado el Torusjet, un circulador de tubo de aspiración de tres aspas, con el fin de aumentar significativamente la eficiencia. Observando todo el sistema incluyendo la geometría del tubo de aspiración y los álabes de enderezamiento especialmente diseñados, la relación entre el flujo axial y el flujo turbulento puede aumentarse considerablemente. Por lo tanto se requiere menos energía para conseguir un caudal dado. Esto afecta tanto a los costos de inversión como a los operacionales. Como un efecto secundario, se preservan mejor los cristales ya que menos turbulencia también significa menos colisión y, por lo tanto, menos esquirlas.

Para garantizar una operación segura y a largo plazo, resulta útil comprobar las tensiones mediante un análisis de elementos finitos (FEA), y las frecuencias por medio de un análisis modal durante la fase del diseño, ya que los DTB están expuestos a altas cargas mecánicas y a vibraciones. 

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