Sistemas de doseamento e pesagem por batch

Existem dois métodos principais de doseamento e pesagem por batch de produtos a granel

loss-in-weight and gain-in-weight batching methods illustratedA produção de misturas envolvem tipicamente etapas intermédias de transferência e pesagem, ou batch de matérias-primas individuais de acordo com a sua percentagem na mistura. Dependendo desta percentagem, as matérias-primas são classificadas como, macros, minis e micros.

Uma estação de batch por ganho de peso (GIW - Gain-in-Weight) Incluí dispositivos de doseamento volumétrico, tais como fusos ou válvulas que dispensam o produto numa tremonha com células de carga. O sistema de batch por perda de peso (LIW - Loss-in-Weight) utiliza dispositivos de doseamento gravimétrico, tais como doseadores de fuso e de calha vibrante, que são montados em células de carga ou balanças individuais. Nos casos em que são necessários micros, ambos os métodos podem ser utilizados: Doseadores LIW para os micros e minis e estações de batch GIW para os macros.

Princípio do batch GIW

Os doseadores volumétricos são utilizados frequentemente em aplicações GIW para dispensar e pesar de uma forma controlada produtos a granel secos. O batch pode ser realizado diretamente para dentro de contentores intermédios para produtos a granel (IBC's - Intermediate Bulk Containers), tremonhas e tambores. As matérias-primas pesadas por batch podem também ser dispensadas diretamente para dentro de misturadores de batch. Quando são processadas matérias-primas perigosas, os responsáveis pelo processo necessitam de um dispositivo de batch estanque para eliminar a possível exposição do operador ou do meio ambiente.

No batch GIW os doseadores volumétricos, dispensam sequencialmente as matérias-primas para dentro de uma tremonha de recolha equipada com células de carga. Cada doseador dispensa aproximadamente 90% do peso da matéria-prima a alta velocidade, abrandando já no final do ciclo para dispensar os restantes 10% a uma velocidade reduzida, assegurando desta forma, rapidez e maior precisão.

O controlador GIW monitoriza o peso de cada matéria-prima e controla convenientemente o arranque, velocidade e paragem de cada um dos doseadores volumétricos. Assim que todas as matérias-primas tenham sido dispensadas, o batch está completo e a mistura é descarregada para realização das etapas de processo subsequentes.

Princípio do batch LIW

O batch LIW é utilizado quando têm que ser pesadas matérias-primas individuais com maior precisão, ou quando os tempos de ciclo do batch necessitam de ser muito curtos. Doseadores gravimétricos a operar em modo batch dispensam simultaneamente as matérias-primas para dentro de uma tremonha de recolha. O ajustamento da velocidade de dispensa (arranque/paragem, rápida/lenta) está no controlador LIW. Uma vez que cada doseador tem um sistema de pesagem dedicado, o sistema de batch LIW proporciona uma precisão elevada para cada uma das matéria-prima.

Assim que todas as matérias-primas tenham sido dispensadas, o batch está completo e a mistura é descarregada para realização das etapas de processo subsequentes. Uma vez que todas as matérias-primas estão a ser doseadas em simultâneo, não há disposição em camadas das matérias-primas e o tempo total do batch, assim como das etapas de processo subsequentes, é substancialmente reduzido.

É dada preferência a este método quando estão envolvidos micros, uma vez que é normalmente exigida pela formulação uma maior precisão, assim como, por ser desejável um maior controlo, se tratarem de matérias-primas de custo elevado, .

Ganho de peso (GIW) versus perda de peso (LIW)

O tamanho do batch, o número de matérias-primas, as características e precisão exigidas, irão influenciar qual o melhor método, perda de peso ou ganho de peso. As precisões tipicamente esperadas com o método GIW para pesagem por batch são de +/- 0,5% da capacidade total da balança. O batch LIW proporciona uma precisão de +/- 0,1 - 0,5% do objetivo (consultar a tabela).

Gráfico de comparação: Batch por perda de peso versus batch por ganho de peso
Requisitos Batch por perda de peso Batch por ganho de peso
Precisão 0,1 - 0,5 % do objetivo do batch 0,5% ou superior relativamente á capacidade total da balança ou conjunto de células de carga
Batch de uma matéria-prima Excelente Bom - Dependendo do tamanho do batch versus a capacidade total da balança; altamente dependente da dimensão da tremonha de recolha versus a % de peso da matéria-prima.
Batch de múltiplas matérias-primas Excelente - a forma mais rápida de realizar pesagens de múltiplas matérias-primas em simultâneo Bom - Apenas uma matéria-prima de cada vez
Custo Moderado - Uma balança/conjunto de células de carga por doseador Baixo - Uma balança/conjunto de células de carga da a tremonha de recolha para vários doseadores volumétricos
Designs estanques para matérias-primas perigosas disponível disponível

O método de batch GIW é necessariamente sequencial para cada matéria-prima, requer portanto, um tempo de processamento superior ao método LIW. Este doseamento sequencial também resulta numa disposição em camadas das matérias-primas, de modo que uma operação de mistura pode ser necessária, antes de dispensar o batch no processo.

Nos casos em que diversas matérias-primas (macro, mini e/ou micro) são dispensadas em grandes contentores tipo IBC's, pode ser usada uma combinação de doseadores volumétricos para pesagem GIW e gravimétricos para pesagem LIW. Os doseadores volumétricos são utilizados, numa primeira fase, para as matérias-primas macro que são dispensadas sequencialmente, diretamente para o IBC posicionado numa balança de plataforma. Os doseadores gravimétricos são utilizados, numa segunda fase, para as matérias-primas mini e/ou micro que são dispensadas simultaneamente, diretamente para o IBC, com recurso ao sistema de pesagem individual de cada doseador.

A balança na qual está localizado o IBC é então utilizada para verificar o peso total do batch com todas as matérias-primas. Esta combinação de tecnologias LIW e GIW elimina a necessidade de pesar separadamente cada matéria-prima, reduzindo assim os tempos totais de batch do processo.

A maioria das balanças plataforma não têm velocidade e resolução suficientes para detetar pequenas quantidades de produto relativamente ao peso total elevado do IBC ou da tremonha de processo. Se os requisitos de precisão dos minis se encontram no intervalo de 0,1 - 0,5%, os doseadores LIW são tipicamente utilizados com os doseadores instalados em células de carga digitais de alta velocidade com uma resolução 1 parte em 4 milhões. O controlador de batch LIW monitoriza a perda de peso da matéria-prima na tremonha do doseador e controla as funções de arranque/paragem do doseador para controlar o objetivo de peso do batch.