Granuleren: waar wordt het toegepast?

Welke materialen zijn geschikt voor granulatie?

Veel poeders kunnen tot korrels gevormd worden (granulatie) om ze beter verwerkbaar te maken. Denk daarbij aan:

• werkzame stoffen of API’s (active pharmaceutical ingredients) voor medicijnen (paracetamol, antibiotica)
• hulpstoffen voor de productie van medicijnen (zetmeel, cellulose)
• instantpoeders
• melkpoeder
• granen
• suiker
• planten en plantenextracten
• kruiden en oliën
• smaak- en geurstoffen
• kunststoffen (polymeren)
• pigmenten
• grondstoffen voor batterijen
• katalysatoren.

Welke sectoren zetten granulatieprocessen in?

Veel sectoren zetten al tientallen jaren granulatieprocessen in. Om een indruk te geven:

• De farmaceutische industrie past zowel droge als natte granulatie toe voor de productie van een homogeen granulaat van hoge kwaliteit als halffabricaat voor pillen en capsules.
• De levensmiddelenindustrie past droge en natte granulatieprocessen toe om fijne voedingspoeders en instant-producten te maken.
• De cosmetica-industrie zet granulatie in om poeders en actieve ingrediënten (extracten) te mengen en te drogen voor huidverzorgingsproducten, zoals kleimaskers, peel-offs en scrubs.
• Kunststofrecyclers zetten granulatoren in om grotere stukken afvalplastics te vermalen tot flakes.
• Batterijproducenten zetten natte granulatie in om het basismateriaal – de zogeheten ‘black mass’ met lithium, kobalt en grafiet – te produceren voor toepassing in Lithium-ion batterijen.

Wat zijn veelvoorkomende toepassingen?

Veelvoorkomende toepassingen zijn te vinden in de:

1. Farmaceutische industrie
2. Levensmiddelenindustrie
3. Cosmetica-industrie
4. Kunststofrecycling
5. Batterij-industrie

1. Farmaceutische industrie

Zowel de techniek van roller-verdichten (droog granuleren) als het high-shear granulatieproces (nat granuleren) is in trek voor verschillende toepassingen. In de farmaceutische industrie maken beide technieken juiste dosering van werkzame stof mogelijk, in vaktaal API (active pharmaceutical ingredient). De API bedraagt vaak enkele milligrammen, die met de hand niet te doseren zijn.

Het merendeel van medicatie bestaat uit hulpstoffen, zoals cellulose en lactose, zodat de pil makkelijk te slikken is en het lichaam het medicijn beter op kan nemen. Het halffabricaat is meteen gereed voor de tabletteermachine of tabletpers.

Op dit vlak stellen geneesmiddelenfabrikanten hoge eisen: de afwijking in werkzame stof in tabletten mag niet meer dan 1 of 2 procent zijn. De farma ziet daar strikt op toe met uniformiteitstests.

Roller-compactor

Onder geneesmiddelenfabrikanten is de roller-compactor in trek, omdat deze techniek zeer geschikt is voor vocht- en hittegevoelige grondstoffen, denk aan natuurlijke ingrediënten van planten en geneeskrachtige kruiden in medicatie. Ook mogen sommige werkzame stoffen niet met water in contact komen. In de roller-compactor kan het aandeel API overigens niet meer dan 50% bedragen, bij een hoger percentage vindt er geen goede binding van API en hulpstoffen plaats. Alleen bij werkzame stoffen die makkelijk zijn samen te drukken is een hoger percentage mogelijk. Bij nat granuleren is tot 90% werkzame stof mogelijk. De capaciteit van roller-verdichters in de farma bedraagt tot 400 kg/uur. De capaciteit van natte granulatie voor farmaceutische producten gaat tot 125 kg/uur.

2. Levensmiddelenindustrie

In de voedingsindustrie leent granulatie zich uitstekend voor het mengen van kruiden en oliën. In het natte granulatieproces worden tijdens het drogen ook wel oliën en geur- en smaakstoffen gesproeid om het voedingsproduct te verrijken. Het granulaat wordt daarna nog vermalen. Een voorbeeld zijn gedroogde kant-en-klare soepen.

Ook gebruiken voedingsproducenten granulatie om de kruiden- en groentemix voor hun noedels te maken. Daarnaast gebruiken voedingsproducenten granulatoren om voedingsproducten te verkleinen voor verdere toepassingen, neem het vermalen de Oreo-koekjes voor de McFlurry.

3. Cosmetica-industrie

De cosmeticabranche past droge en natte granulatie toe om de stromingseigenschappen van poeders te verbeteren. De poedervormige basisgrondstoffen voor cosmetica, zoals pigmenten, hebben een sterk uiteenlopende deeltjesgrootte. Granulatie zorgt ervoor dat het eindproduct homogeen is opgebouwd.

4. Kunststofrecycling

Kunststofrecyclers zetten granulatoren in om plastics te vermalen tot flakes. In deze industrietak zijn granulatoren onderdeel van grotere recyclinglijnen, die afvalstromen sorteren in verschillende typen kunststoffen en deze stromen vermalen, wassen en drogen tot schone flakes. Grotere recyclinglijnen kunnen tot 100 ton materiaal per dag verwerken.

De kunststofrecyclingsector verwerkt zowel vervuild afvalplastic van huishoudens en bedrijven als schone reststromen ongebruikt kunststof uit de industrie. De kunststofverwerkende industrie kan het recyclaat direct inzetten voor hergebruik in nieuwe producten, zoals verpakkingsmateriaal.

5. Batterij-industrie

Een relatief jonge sector waar granulatie in opkomst is, is de productie van batterijen en accu’s. Producenten zetten high-shear granulatie in om het basismateriaal – de zogeheten ‘black mass’ – bestaande uit lithium, kobalt en grafiet, te produceren voor toepassing in Lithium-Ion batterijen.

Bij de recycling van batterijen worden granulatoren ingezet om afgedankte batterijen te verhakselen. Dat is nodig om uit de ‘black mass’ waardevolle grondstoffen als kobalt, nikkel, koper, lithium en grafiet terug te winnen.