Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
La granulation humide est une technique de mise en forme des poudres largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels. Toute technique de granulation humide comprend une phase de mise en mouvement, une phase d'agitation des particules, puis l'introduction du liquide liant. Les différentes techniques de mise en agitation se différencient par le mode de mise en contact des particules ; l’agitation peut être pneumatique, par rotation des parois, ou par l’intermédiaire d’un mobile mécanique. Cet article expose également les phénomènes et les mécanismes de croissance mis en jeu lors de l’opération de granulation. Pour finir, sont présentés les principaux critères pouvant servir de base à la classification des liants.
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Khashayar SALEH : Professeur des universités – Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC)
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Pierre GUIGON : Professeur des universités – Département de génie des procédés industriels de l'Université de Technologie de Compiègne (UTC)
INTRODUCTION
Dans un premier dossier [J 2 253], nous avons présenté les principes de base et quelques notions théoriques associées à la granulation humide. Dans ce dossier, nous présentons les principales techniques de granulation humide, ainsi que les phénomènes et les mécanismes de croissance mis en jeu lors de l'opération et enfin quelques critères de choix d'un liant de granulation approprié.
Toute technique de granulation humide repose sur la mise en mouvement et l'agitation des particules, suivies de l'introduction du liquide liant. Ainsi, les principaux appareils utilisés dans ce domaine sont, à l'origine, des dispositifs de mélange des poudres. Bien qu'en principe, toutes les techniques d'agitation puissent être utilisées pour la granulation humide, certaines d'entre elles se sont répandues davantage que d'autres. Ces techniques se différencient principalement par le mode de mise en contact des particules :
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agitation pneumatique ; c'est le cas des lits fluidisés et de leurs dérivés (lit à jet, Wurster, sécheur-granulateur…) ;
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agitation par rotation des parois : assiette tournante et tambour rotatif ;
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agitation par mobile mécanique : mélangeur-granulateur .
Du point de vue des contraintes exercées, ces différents modes d'action correspondent respectivement à des taux de cisaillement faibles, modérés et forts.
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Granulation en lit fluidisé
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6. Conclusion
La granulation humide est une technique de mise en forme des poudres largement utilisée dans de nombreux secteurs industriels : pharmaceutique, agroalimentaire, métallurgie et sidérurgie, chimie minérale, détergents, engrais, cosmétique, etc.
Le principe de cette opération consiste à utiliser un liant pour former des liens entre les particules. Le liant étant introduit sous forme d'une solution ou d'une suspension, la compréhension des interactions physico-chimiques mises en jeu au sein du milieu granulaire humide reste le facteur principal quant à la maîtrise du procédé.
Le choix d'une technique de granulation humide doit se faire en fonction des propriétés physiques du produit à granuler et des propriétés attendues du produit final. Les quelques remarques suivantes devraient être prises en compte lors du choix d'une technique de granulation :
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la granulation en lit fluidisé permet de réaliser plusieurs opérations (mouillage, mélange, séchage, refroidissement) dans le même appareil. Les transferts de matière et de chaleur sont intenses. Cependant, d'un point de vue énergétique, cette technique reste onéreuse. Les granulés obtenus sont poreux et de forme irrégulière. Une bonne fluidisation reste la condition sine qua non de l'opération, ce qui rend cette technique inadéquate pour les poudres très fines (< 90 μm). La transposition et l'extrapolation de cette technique sont convenablement maîtrisées ;
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la granulation à fort taux de cisaillement permet de produire des granulés denses et sphériques. Ces derniers étant polydispersés et humides, une étape de tamisage suivi du séchage du produit est souvent nécessaire. Le séchage simultané dans le mélangeur est possible mais sa performance est médiocre comparée à celle obtenue dans les lits fluidisés ;
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les tambours-granulateurs produisent des granulés sphériques mais moins denses que ceux obtenus à forts taux de cisaillement. La distribution de taille des granulés est très étalée. Une étape de tamisage est indispensable. Le séchage du produit peut être réalisé pendant l'opération ou ultérieurement, avant ou après le criblage ;
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la granulation à plateau tournant est la technique la plus simple à mettre en œuvre. Les granulés formés sont sphériques et leur distribution de taille est homogène. Toutefois,...
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BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
PIETSCH (W.) - Size enlargement by agglomeration. - Wiley (1991).
CAPES (C.E.) - Particle size enlargement. - Elsevier (1980).
SALEH (K.), GUIGON (P.) - Coating and Encapsulation Processes in Powder Technology. - Handbook of powder technology, Granulation. SALMAN (A.D.), HOUNSLOW (M.J.) et SEVILLE (J.P.K.) éditeurs, Elsevier, Amsterdam, vol. 11, p. 323-375 (2007).
HÉMATI (M.), CHERIF (R.), SALEH (K.V.), PONT - Fluidized-bed coating and granulation : influence of process-related variables and physico-chemical properties on growth kinetics. - Powder Technology, 130, p. 18-34 (2003).
IVESON (S.M.), LITSTER (J.D.), HAPGOOD (K.), ENNIS (B.J.) - Nucleation, growth and breakage phenomena in agitated wet granulation processes : a review. - Powder Technology, 117, p. 3-39 (2001).
SALEH (K.), CHÉRIF (R.), HÉMATI (M.) - Coating of solid particles in a fluidized bed. Influence of operating conditions on growth kinetics. - Journal of Advanced Powder Technology, vol. 10, no 3, p. 255-278 (1999).
SALEH (K.), VIALATTE (L.), GUIGON (P.) - Wet granulation in a batch high shear mixer. - Chemical Engineering Science, 60, p. 3763-3775 (2005).
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