Розмір гранул залежить від виду матеріалу, способу його подальшої переробки та застосування і становить зазвичай (в мм):
· Для мінеральних добрив - 1-4;
· Для термопластів - 2-5;
· Для реактопластів - 0,2-1,0;
· Для каучуків і гумових сумішей - 15-25;
· Для лікарських препаратів (таблетки) - 3-25.
Формування гранул розміром менше 1 мм іноді називають мікрогранулювання.
За своєю природою гранулювання є процесом, зворотним флуідізаціі і розпорошення. Гранулювання може бути засноване на ущільненні порошкоподібних матеріалів з використанням сполучних або без них. Воно покращує умови зберігання речовин і транспортування; дозволяє механізувати й автоматизувати процеси подальшого використання продуктів; підвищує продуктивність і покращує умови праці; знижує втрати сировини і готової продукції.
Найважливішими методами гранулювання є сухе гранулювання, мокре обливання і пресування.
Сухе гранулювання. При сухому гранулювання шляхом обкатування в спеціальних обертових барабанах в порошкоподібну масу вводять «зародки» - дрібні щільні грудочки того ж речовини, що і порошок, або сторонні (зерна рослин, кристали цукру і т. Д.), Важливо тільки, щоб вони не були набагато важче, ніж речовина порошку. При обкатуванні порошок як би налипає на зародки, і при цьому утворюються сферичні гранули. Число гранул зазвичай дорівнює числу зародків, і це дозволяє, змінюючи співвідношення між кількістю порошку і зародків, отримувати гранули будь-якого розміру аж до 1-2 см в діаметрі, Важливо відзначити, що зі збільшенням співвідношення «порошок-зародки» знижується міцність гранул.
Встановлено, що гранулювання йде найбільш ефективно при середній швидкості обкатування. При дуже великих швидкостях відцентрова сила притискає весь порошок до стінок барабана і порошок НЕ обкатується. При дуже малих швидкостях не досягається обертального руху порошку, при якому один шар, накочуючись на інший, обумовлює тертя частинок, необхідне для гранулювання. Окремі частки порошку під дією молекулярних сил вступають у взаємодію, утворюючи агрегати. Причиною виникнення досить міцного зв'язку між частинками може бути або контакт частинок в особливо активних ділянках, або зіткнення частинок плоскими гранями, в результаті чого міжмолекулярні сили діють на порівняно великій площі.
Якщо порошок перемішувати або пересипати з не дуже великою швидкістю, що веде до руйнування агрегатів, в порошку поступово будуть накопичуватися агрегати частинок. У результаті меншою кривизни поверхні цих агрегатів при зіткненні їх з окремими частинками останні прилипають до них особливо міцно. Все це призводить до того, що поступово весь порошок перетворюється в агрегати-гранули. Форма цих агрегатів повинна бути близькою до сферичної, так як всі виступи на поверхні цих гранул згладжуються при перемішуванні або пересипанні.
Позитивну роль зародків при гранулювання можна пояснити їх більшою масою і меншою кривизною поверхні в порівнянні з частинками порошку, що сприяє налипання окремих частинок на зародки, це і призводить до гранулювання. Зі збільшенням тривалості обкатування зростає щільність і міцність гранул.
Сухе гранулювання має місце також при неінтенсивних механічних впливах. Так, при просіюванні борошна через сита на їх поверхні виникає (внаслідок поштовхів при перекочування частинок і м'яких ударів гранули про гранулу) велике число контактів і утворюються не дуже міцні окатиші.
Мокре обливання. Перша стадія полягає в змочуванні частинок порошку сполучною, в якості якого використовується вода, сульфіт - спиртова барда, суміш з водою вапна, глини, шлаків та інших в'яжучих матеріалів. В результаті утворюються окремі грудочки - агломерати часток і відбувається нашарування дрібних частинок на більші.
Друга стадія полягає в ущільненні агломератів в шарі матеріалу. Цей процес здійснюється в барабанних, тарілчастих або вібраційних грануляторах.
Пресування - отримання гранул в формі брикетів, плиток, таблеток шляхом ущільнення сухих порошків, що мають вологість до 15%, іноді з подальшим дробленням спресованого матеріалу. Для пресування використовують валкові і вальцеві преси або таблеткові машини.
Пресування відбувається в формах під високим тиском. Енергія витрачається на ущільнення заготовки в результаті деформації частинок і їх зміщення в пори, а також на подолання сил тертя між частинками і об стінки форми. При підвищенні тиску збільшується щільність матеріалу і площа контакту між частинками. Чим більше площа контакту, тим міцніше зв'язок між частинками. Для зміцнення заготовки в неї іноді додають деяку кількість сполучних.
Злежування - процес, обумовлений тривалим перебуванням сипучих матеріалів в нерухомому стані. В результаті злежування сипучі матеріали втрачають здатність текти і можуть перетворитися в моноліт. Особливої шкоди злежування надає при зберіганні борошна, цукру, крохмалю, дріжджів та інших харчових мас.
Кількісно злежування можна характеризувати міцністю злежалого матеріалу на розрив. Вона дорівнює міцності індивідуальних контактів Пк, помноженої на їх число N, в розрахунку на одиницю поверхні сипучих матеріалів:
При ЗЛЕЖУВАННЮ одночасно відбуваються два процеси:
1) Перший з них пов'язаний зі збільшенням числа контактів N, внаслідок поступового проникнення дрібних часток в простір між великими частками.
2) Другий обумовлений збільшенням міцності індивідуальних контактів внаслідок заповнення наявних порожнеч.
Обидва процеси призводять до підвищення міцності сипучої маси в цілому і до втрати її рухливості аж до утворення моноліту.
Связнодісперсние порошки в тій чи іншій мірі піддаються злежуванню.
Розчинні у воді порошки (мінеральні добрива, цукровий пісок) виявляють схильність до злежування при зволоженні і наступному висушуванні, так як при досягненні пересичені розчину виділяються кристали, які утворюють «містки зрощення» між частинками порошку.
Злежуваність порошків при зберіганні в ємності може викликати збільшення площі контакту між частинками в результаті їх пластичної деформації під вагою верхніх шарів.
Способи боротьби зі злежуванням можна умовно розділити на дві великі групи: активні і пасивні.
Активні способи запобігають злежуванню. Вони пов'язані з впливом на сипучу харчову масу до початку злежування.
Пасивні способи - це повернення злежалому продукту вихідної плинності або зменшення негативного впливу злежування.
Запобігти злежування можна наступними шляхами:
• регулюванням фізико-хімічних властивостей продуктів. Гігроскопічні порошки гідрофобізуючі, модифікуючи поверхню частинок за допомогою ПАР, а в ряді випадків - вводячи тверді високодисперсні, нерозчинні у воді добавки;