Procedimiento y cabezal de pulverización, procedimiento y aparato asociados para fabricar un producto pulverulento.

Procedimiento para pulverizar por lo menos una sustancia, en el que:

- se pone en rotación un cuerpo rotativo (11, 71, 72) que presenta por lo menos una superficie de eyección (23,47, 75, 77, 78) terminada por un borde de eyección periférico (24, 84, 85),

- se trae la sustancia sobre la superficie de eyección durante la rotación del cuerpo rotativo (11, 71, 72), y

- se mantiene una vibración en el cuerpo rotativo, caracterizado porque la vibración hace oscilar la región delborde de eyección (24, 84, 85) con respecto a una región central del cuerpo rotativo (11, 71, 72) poraplicación de una excitación al cuerpo rotativo (11, 71, 72) en la región del borde de eyección (24, 84, 85).

Procedimiento y cabezal de pulverización, procedimiento y aparato asociados para fabricar un producto pulverulento.

La presente invención se refiere a un procedimiento de pulverización o atomización por eyección centrífuga de una sustancia que comprende por lo menos un componente líquido, colocado sobre un cuerpo rotativo arrastrado a una velocidad de rotación apropiada. A continuación, los términos "pulverización" y "atomización" son utilizados como sinónimos para designar la formación de una neblina de gotitas.

El aerosol obtenido con tal procedimiento puede ser directamente útil, por ejemplo, en aplicaciones de pintura, pulverización de abono u otras sustancias utilizadas en la agricultura, pulverización en la atmósfera, por ejemplo para tratar el aire ambiente contra los insectos, los malos olores, los gérmenes, etc.

En otras aplicaciones, el aerosol está destinado a someterse a un tratamiento ulterior de secado ("spray-dr y ing") , o de solidificación ("spray-cooling" o "prilling") , en particular con fines de microencapsulación. Se obtiene un producto sólido pulverulento, que puede ser un producto final, o al contrario un producto intermedio destinado a sufrir por lo menos un tratamiento o una transformación ulterior.

Así, la presente invención se refiere además a un procedimiento más amplio que comprende una operación de pulverización asociada a una operación de tratamiento del aerosol con un flujo gaseoso para obtener un producto pulverulento.

La presente invención se refiere asimismo a un cabezal de pulverización o de atomización para la aplicación de uno u otro procedimiento.

La presente invención se refiere asimismo a un aparato de tratamiento que utiliza un cabezal de pulverización y asociándole unos medios para aplicar un tratamiento para las partículas de aerosol.

La invención se refiere en particular a los aerosoles o a los polvos monodispersos. Se denominan así los aerosoles o los polvos de los que casi todas las partículas (gotitas o respectivamente granos) tienen casi la misma dimensión (un mismo diámetro si se admite que las partículas son esféricas) que se desea poder seleccionar. La invención se refiere asimismo a los aerosoles o a los polvos con polidispersidad denominada controlada o dominada. Se denomina así a los aerosoles o a los polvos de los que casi todas las partículas tienen una dimensión (diámetro) que pertenece a un intervalo relativamente estrecho. La invención se refiere también a los aerosoles o a los polvos pluridispersos, es decir de los que casi todas las partículas tienen una u otra de cualquier dimensión (diámetro) predeterminada, o pertenece a uno u otro de cualquier rango estrecho de dimensiones (diámetro) predeterminado.

Se conocen unos procedimientos de preparación de una composición capaz del secado o del congelado (composición destinada a estar en forma sólida) para la producción de polvos monodispersos o con polidispersidad controlada para aplicaciones agroalimentarias, nutricionales, cosméticas, farmacéuticas y de la química fina, que utiliza la producción de gotas para la obtención de productos sólidos monodispersos o con polidispersidad controlada.

Se conocen procedimientos de preparación de una composición de secado o de congelado y de producción de polvos microencapsulados para aplicaciones agroalimentarias, nutricionales, cosméticas, farmacéuticas y de la química fina.

Los procedimientos de microencapsulación son principalmente de dos tipos:

- procedimiento de integración: el principio activo a encapsular y la matriz de encapsulación están integrados en masa por mezcla íntima, que ofrece así una microencapsulación parcial debido a la presencia en la superficie de moléculas de principio activo no encapsuladas.

- procedimiento de microencapsulación filmógena: el principio activo está completamente recubierto por una matriz filmógena.

El procedimiento de cosecado consiste en copulverizar en una torre de atomización uno o varios líquidos, inyectando al mismo tiempo un flujo de polvo susceptible de servir de soporte y/o diluyente al producto líquido a secar.

Para la producción de aerosoles, el documento EP 0 446 134 B1 muestra depositar un líquido en el centro de rotación de una superficie de eyección que se extiende hasta un borde de eyección periférico. La superficie de eyección y en particular el borde de eyección presenta una simetría de revolución alrededor del centro de rotación. Por el efecto centrífugo, la sustancia forma sobre la superficie de eyección una capa líquida que se desliza hacia el borde de eyección. Cuando alcanza el borde del disco, la capa puede fraccionarse en chorros regularmente repartidos sobre la periferia. A su vez, los chorros se fraccionan en gotitas. El documento muestra igualmente que tal aerosol puede volverse monodisperso aplicando al líquido una excitación vibratoria. Cuanto más elevada sea la frecuencia, más finas serán las gotitas obtenidas. Otros parámetros igualmente el diámetro de las gotitas, en particular la viscosidad del líquido, su temperatura, su caudal, el diámetro y la velocidad de rotación de la superficie de eyección, la naturaleza y el estado de la superficie de la cara de eyección, la configuración del borde de eyección, etc.

La pulverización por eyección centrífuga sobre un cuerpo rotativo permite realizar unos caudales elevados con medios relativamente simples sin estar expuestos a los riesgos de taponamiento presentados por otras técnicas tales como los conductos.

Sin embargo, los medios de excitación vibratoria utilizados según el documento antes citado son perfectibles en términos de coste, y/o eficacia, y/o rango de frecuencia realizables.

El documento WO 2005/102537 muestra como intercalar un vibrador entre el cuerpo rotativo y su motor de arrastre para impartir al cuerpo rotativo la vibración gracias a la cual el aerosol generado es monodisperso.

Teniendo en cuenta la masa a poner en vibración, y la frecuencia propia relativamente baja de la parte vibratoria, la energía vibratoria a proporcionar es relativamente grande y la frecuencia máxima prácticamente realizable relativamente baja. Este dispositivo no permite obtener los tamaños más pequeños de gotitas que pueden ser deseados en la práctica.

Según estos dos documentos, la superficie de eyección está girada en dirección esencialmente opuesta al motor de arrastre en rotación. La sustancia que se debe pulverizar llega sobre la superficie de eyección por el lado opuesto al motor. Esta implantación es desfavorable en algunas instalaciones ya que necesita unas conexiones fluídicas, eléctricas y/o mecánicas a ambos lados del plano de formación del aerosol.

El documento WO 2006/131 629 describe un dispositivo autónomo de pulverización con disco giratorio. En algunas versiones destinadas a flotar sobre un plano de agua, el árbol motor es hueco y sirve de conducto de alimentación ascendiente que atraviesa axialmente el motor y el cuerpo rotativo para desembocar a través de un orificio sobre la superficie del cuerpo rotativo orientado en dirección esencialmente opuesta al motor.

La patente británica GB 909 474 del 31/10/1962, describe en relación a su figura 7 un dispositivo de distribución que comprende un disco rotativo sobre el cual se lleva el producto a distribuir. El producto está distribuido en el centro del disco por un conducto. Un cristal C que rodea el conducto aplica una vibración en el centro del disco.

La patente japonesa JP 184994 describe un dispositivo de distribución, por ejemplo de una pintura. El dispositivo comprende un platillo arrastrado en rotación por un motor. El material a dispersar se introduce en el platillo mediante un conducto concéntrico de un árbol de arrastre en rotación del platillo. Un vibrador está aplicado al árbol, lo que tiene por efecto impartir una vibración al platillo. Un campo electroestático es creado entre los objetos a pintar y el platillo para que la pintura sea guiada hacia dichos objetos.

La solicitud de patente JP 2003 00 1147 describe una máquina para atomizar una pintura. La máquina comprende una campana de atomización, arrastrada en rotación por un árbol. La pintura se suministra a la campana mediante una bomba. Un vibrador rodea el árbol con el fin de imprimirle una vibración ultrasónica que es transmitida a la parte central de la campana.

Los cabezales de pulverización conocidos no permiten realizar unas gotitas o partículas que comprendan varios componentes, como por ejemplo unas mezclas, estructuradas o no, o también unas partículas estructuradas, por ejemplo encapsuladas, etc.

Otra limitación de los procedimientos y cabezales... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para pulverizar por lo menos una sustancia, en el que:

- se pone en rotación un cuerpo rotativo (11, 71, 72) que presenta por lo menos una superficie de eyección (23, 47, 75, 77, 78) terminada por un borde de eyección periférico (24, 84, 85) ,

-se trae la sustancia sobre la superficie de eyección durante la rotación del cuerpo rotativo (11, 71, 72) , y

- se mantiene una vibración en el cuerpo rotativo, caracterizado porque la vibración hace oscilar la región del borde de eyección (24, 84, 85) con respecto a una región central del cuerpo rotativo (11, 71, 72) por aplicación de una excitación al cuerpo rotativo (11, 71, 72) en la región del borde de eyección (24, 84, 85) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la vibración es mantenida con una frecuencia cercana a la frecuencia propia del modo de deformación que está activado por la vibración en el cuerpo rotativo (11, 71, 72) .

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque se trae como sustancia una mezcla de por lo menos dos componentes. 20

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque los componentes comprenden por lo menos un polvo y un líquido para formar unas gotitas típicamente compuestas cada una por un grano de polvo asociado a una cierta cantidad de líquido.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la naturaleza del polvo y del líquido es tal que se mezclan o reaccionan el uno con el otro para formar unas gotitas de aerosol sustancialmente homogéneas.

6. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la naturaleza del polvo y del líquido es tal que permanecen sustancialmente separados para formar unas gotitas de aerosol típicamente compuestas por un grano 30 de polvo recubierto por el componente añadido en forma de líquido.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque se aplica una frecuencia vibratoria que tiende a la formación de gotitas cuyo tamaño se corresponde con el de los granos de polvo.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque por lo menos una superficie de eyección comprende dos superficies de eyección (23, 47) que tienen un borde de eyección común (24) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque por lo menos una superficie de eyección comprende dos superficies de eyección que tienen cada una su propio borde de eyección (84, 85) . 40

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque un parámetro de funcionamiento está ajustado de forma diferente para las dos superficies (23, 47) , de manera que las gotitas producidas por cada una de las dos superficies (23, 47) tengan una granulometría respectiva diferente.

11. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque por lo menos una sustancia comprende dos sustancias que se añaden cada una sobre una de las superficies de eyección y que forman un aerosol mezclado radialmente más allá de las superficies de eyección.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque las dos superficies (23, 47) se 50 alimentan con la misma sustancia.

13. Procedimiento para producir una sustancia pulverizada, en particular un polvo sólido, en el que se genera un aerosol mediante un procedimiento de pulverización según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se somete la región de formación del aerosol alrededor del borde de eyección (24) a un flujo gaseoso (111, 117) de 55 tratamiento de las gotitas de aerosol.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado porque el flujo de tratamiento comprende un flujo (117) , preferentemente ascendente, a contracorriente, con respecto a las gotitas que se desplazan en dirección general axial una vez que su energía cinética centrífuga es disipada.

15. Procedimiento según la reivindicación 13 o 14, caracterizado porque el flujo de tratamiento comprende un flujo (111) de forma general tubular sustancialmente coaxial con el árbol de rotación (13) del cuerpo rotativo (11, 71, 72) , de manera que este flujo encuentre la región de formación de las gotitas radialmente más allá del borde de eyección (24) y arrastre axialmente las gotitas, preferentemente hacia abajo. 65

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el flujo de tratamiento es un flujo de solidificación de las gotitas.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque es utilizado para producir un polvo que contiene por lo menos un componente tal como aromático, farmacéutico, alimentario, prebiótico, probiótico y análogo, susceptible de degradación o de destrucción bajo el efecto de un calentamiento a una temperatura excesiva y/o durante un tiempo excesivo.

18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque antes de interactuar con el aerosol, el gas de tratamiento pasa por un intercambiador de calor (122) en el que este gas intercambia unas calorías con un gas de tratamiento que ya ha interactuado con el aerosol.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque una parte por lo menos del gas de tratamiento que ya ha interactuado con el aerosol no atraviesa ningún sistema de filtración entre un orificio (118) de evacuación de la zona de interacción con el aerosol y el intercambiador de calor (122) .

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque se aplica a la producción de partículas sólidas compuestas por lo menos por una sustancia activa recubierta con una sustancia de microencapsulación.

21. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque la sustancia de microencapsulación es filmógena.

22. Procedimiento según la reivindicación 20, caracterizado porque la sustancia de microencapsulación es una matriz, en la que se mezcla por lo menos una sustancia activa.

23. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque se utiliza como gas de tratamiento un gas caliente para transformar las gotitas de aerosol, en partículas sólidas por secado.

24. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque se hace interactuar el gas de tratamiento a una temperatura inferior a la de las gotitas de aerosol para transformar las gotitas de aerosol en partículas sólidas por solidificación.

25. Procedimiento según la reivindicación 24, caracterizado porque la superficie de eyección se alimenta con una sustancia que comprende una materia lipídica de alto punto de fusión, en la que se ha integrado por lo menos un principio activo.

26. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque el principio activo comprende unos sólidos divididos a escala nanométrica.

27. Procedimiento según la reivindicación 25, caracterizado porque el principio activo comprende por lo menos un aceite esencial.

28. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque se utiliza para poner en forma de esferas monodispersas o de polidispersidad controlada, uno o varios activos de formas heterogéneas no esféricas y de granulometría polidispersa.

29. Procedimiento según la reivindicación 28, caracterizado porque las esferas obtenidas se someten a una etapa de microencapsulación, en particular por medio de un procedimiento según la reivindicación 20.

30. Procedimiento según una de las reivindicaciones 13 a 19, caracterizado porque sobre por lo menos dos superficies de eyección (23, 47) , se producen unas gotitas que tienen por lo menos dos tamaños diferentes para obtener un polvo formado por una mezcla de partículas que tienen por lo menos dos tamaños diferentes.

31. Cabezal de pulverización, que comprende:

- un cuerpo rotativo (11, 71, 72) conectado a un motor (16) de arrastre en rotación alrededor de un árbol de rotación (13) y que lleva solidariamente por lo menos una superficie de eyección (23, 47) terminada por un borde periférico de eyección (24; 84, 85) ,

- unos medios de encaminamiento (21, 22, 48, 52) de por lo menos una sustancia hasta por lo menos una superficie de eyección (23, 47) ,

- unos medios de excitación (26, 46, 56, 66) para generar una vibración de la superficie de eyección, caracterizado porque los medios de excitación están concebidos para hacer vibrar el borde de eyección (24) por deformación vibratoria del cuerpo rotativo (11, 71, 72) , siendo estos medios de excitación (26, 46, 56, 66)

colindantes con el cuerpo rotativo (11, 71, 72) cerca del borde de eyección (24) .

32. Cabezal de pulverización según la reivindicación 31, caracterizado porque el cuerpo rotativo (11, 71, 72) es hueco y los medios de excitación (66) están por lo menos en parte situados en el cuerpo rotativo.

33. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 32, caracterizado porque los medios de excitación (46) son capacitivos, y comprenden preferentemente una armadura anular móvil solidaria con el cuerpo rotativo (11) o constituida por éste, y una armadura anular fija (46) a la que se aplica un potencial de variación periódica.

34. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 32, caracterizado porque los medios de excitación (56) son electromagnéticos y comprenden preferentemente un cuerpo magnético fijado al cuerpo rotativo

(11) o constituido por éste, y un electroimán anular dispuesto cerca del borde periférico (24) y al cual se aplica un potencial de variación periódica.

35. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 32, caracterizado porque los medios de excitación comprenden unas células piezoeléctricas (26, 66) fijadas al cuerpo rotativo (11) .

36. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 35, caracterizado porque los medios de excitación (26) están unidos eléctricamente por un conductor (32) montado a lo largo de un árbol de arrastre (12) del cuerpo rotativo (11) , y un contacto giratorio (29) que conecta este conductor (32) con una electrónica fija (31) , estando el motor (16) preferentemente situado entre el cuerpo rotativo (11) y el contacto giratorio (29) .

37. Cabezal de pulverización según la reivindicación 36, caracterizado porque el árbol (12) es hueco y está recubierto interiormente por un manguito (37) que canaliza la sustancia que se debe pulverizar, y el conductor (32) está colocado entre la cara interior del árbol (12) y el manguito (37) .

38. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 32 a 36, caracterizado porque los medios de encaminamiento comprenden por lo menos un conducto formado axialmente en el árbol hueco (12) del motor de arrastre (16) .

39. Cabezal de pulverización según la reivindicación 38, caracterizado porque por lo menos un conducto comprende varios conductos coaxiales (38, 39) que tienen como eje común el eje de rotación (13) del cuerpo rotativo (11) .

40. Cabezal de pulverización según la reivindicación 39, caracterizado porque por lo menos dos de los conductos (38, 39) desembocan en una zona de mezcla (21) en el árbol hueco (12) .

41. Cabezal de pulverización según la reivindicación 38 o 39, caracterizado porque unos conductos diferentes (38, 39) desembocan separadamente sobre unas caras diferentes del cuerpo rotativo (71) .

42. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 38 a 41, caracterizado porque por lo menos un conducto (21, 38) atraviesa el cuerpo rotativo (11, 72) para desembocar a través de un orificio (22, 82) en una superficie de eyección (23) orientada en una dirección esencialmente opuesta al motor de arrastre (16) .

43. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 38 a 42, caracterizado porque por lo menos un conducto (39) desemboca, a través de unos medios de paso radial (74) , sobre una superficie de eyección (75) esencialmente orientada hacia el motor de arrastre (16) .

44. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 38 a 43, caracterizado porque el cuerpo rotativo comprende por lo menos dos cuerpos elementales (71, 72) que se suceden a lo largo del eje, y porque por lo menos un conducto desemboca, a través de unos medios de paso radial (74, 76) , entre los dos cuerpos elementales.

45. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 38 a 44, caracterizado porque el motor (16) está dispuesto axialmente entre el cuerpo rotativo (11, 71, 72) , por un lado, y unos medios (41, 43) de conexión del conducto con una fuente de sustancia por otro lado.

46. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 45, caracterizado porque los medios de encaminamiento comprenden un conducto anular (48) formado alrededor del motor de arrastre (16) y desembocan a través de una ranura anular (52) alrededor de una unión (22) entre el árbol de arrastre (12) y una superficie de eyección (47) .

47. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 46, caracterizado porque comprende un medio

(53) de enfriamiento del motor (16) mediante la circulación de un líquido de enfriamiento en relación de intercambio térmico con el motor.

48. Cabezal de pulverización según una de las reivindicaciones 31 a 47, caracterizado porque los medios de arrastre

(16) , los medios de encaminamiento (38, 39, 48) , y los medios de excitación (26, 46, 56, 66) están totalmente situados en un mismo lado con respecto a la superficie de eyección (23) .

49. Aparato de producción de una sustancia pulverulenta, caracterizado porque comprende un recinto (101) , por lo

menos un cabezal de pulverización (104) según una de las reivindicaciones 31 a 48 montado en el recinto, unos medios para generar un flujo gaseoso de tratamiento (111) que se encuentra en la zona de formación del aerosol en el recinto, y por lo menos un orificio (114, 118, 119, 143) de recogida de la sustancia tratada y del gas de tratamiento usado.

50. Aparato según la reivindicación 49, caracterizado porque lo medios para generar un flujo gaseoso comprenden unos medios de generación a co-corriente (109) que generan alrededor del cabezal (104) un flujo esencialmente tubular (111) que se encuentra en la zona de formación del aerosol y arrastra las gotitas en una dirección general axial.

51. Aparato según la reivindicación 49 o 50, caracterizado porque los medios para generar un flujo gaseoso comprenden unos medios (112, 137) de generación de una contracorriente dirigida hacia el cabezal de pulverización (104) , en una dirección general paralela al eje de rotación (13) de la superficie de eyección (23) .

52. Aparato según una de las reivindicaciones 49 a 51, caracterizado porque comprende un intercambiador de calor

(122) que comprende un primer trayecto (121) atravesado por un gas de tratamiento que ya ha pasado por el recinto (101) , y un segundo trayecto (123) atravesado por un gas de tratamiento previamente a su penetración en el recinto (101) .

53. Aparato según la reivindicación 52, caracterizado porque está desprovisto de sistema de filtración entre el interior 25 del recinto (101) y el primer trayecto (121) del intercambiador de calor (122) .