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 ;
-
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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Plateau tournant ou assiette granulatrice
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2. Mélangeur-granulateur à fort taux de cisaillement
Les granulateurs à fort taux de cisaillement utilisent une action mécanique pour assurer le mélange de la poudre par un effet de cisaillement (figure 9). Dans la majorité des cas, cette action est induite par le mouvement d'un mobile d'agitation composé d'un ensemble de pales rotatives à axe horizontal ou vertical. Dans certains cas, on utilise une plaque tournante à haute vitesse de révolution placée au fond de la cuve d'agitation. Outre un mélangeage efficace, le cisaillement permet de densifier les particules et de leur donner une forme sphérique. Comparée à la granulation en lit fluidisé, cette technique permet donc d'obtenir des granulés plus compacts et de forme plus régulière. La porosité des granulés peut être contrôlée dans une certaine mesure en faisant varier les forces de cisaillement, caractérisées par la vitesse au bout des pales. L'utilisation de ces procédés s'est significativement accrue au cours de ces dernières années et leur technicité a considérablement progressée.
2.1 Mécanismes de croissance
La granulation à fort taux de cisaillement est décrite traditionnellement par cinq mécanismes simultanés [32] présentés sur la figure 10 a :
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nucléation ; ce mécanisme résulte du rassemblement de particules élémentaires humides par attraction capillaire pour former des amas d'agrégats peu résistants appelés « nucléi » ;
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recouvrement en surface par effet boule de neige ; les granulés déjà formés jouent le rôle d'amorces et collectent des nucléi ou des particules élémentaires mouillées. Ce mécanisme conduit à une diminution conséquente du nombre de particules fines sans pour autant augmenter la population des granulés ;
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transfert par fragmentation-enrobage ; la fragmentation des granulés mène à la formation des fragments qui peuvent alors être redistribués sur les autres granulés ;
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transfert par abrasion ; une partie des grains élémentaires est transférée de certains granulés vers d'autres par abrasion. Ce mécanisme ne conduit pas à une variation de taille ni de nombre des granulés ;
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coalescence ; ce mécanisme...
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Mélangeur-granulateur à fort taux de cisaillement
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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