http://beautyclusterbarcelona.com/blog/del-laboratorio-a-produccion-que-se-debe-de-tener-en-cuenta/

De laboratorio a producción. Qué se debe tener en cuenta

¿Has desarrollado productos y al escalarlos a producción no consigues el resultado esperado? TIPS para conseguirlo

Uno de los grandes retos a nivel de desarrollo de un nuevo producto es exportar los resultados obtenidos en el laboratorio a nivel de producción. En las siguientes líneas explicaremos, a nuestro parecer, diferentes puntos a tener en cuenta. 

TECNOLOGÍA

Alguna tecnología existente para desarrollar formulaciones, no dispone de homólogos a gran escala. Debido a su alto coste energético o de fabricación, algunas soluciones como sistemas de ultrasonido, rotor-estator de inmersión… funcionan muy bien para I+D+i, pero resultan inviables para su escalabilidad. Desarrolla tus formulaciones utilizando maquinaria o sistemas que tengan homólogos a nivel industrial.  

GEOMETRÍA

La geometría es un punto básico y fundamental para conseguir un buen escalado. Toda parte interna de cualquier máquina en contacto con el producto, genera velocidad y resistencia al flujo de la formulación. El flujo del producto a procesar debe ser lo más parecido en el proceso de desarrollo y en el de fabricación. 

POTENCIA

Uno de los errores más comunes es aumentar la potencia, si bien es cierto que en cualquier escalado, la potencia de la máquina en planta será superior a la del laboratorio. Como decía un slogan de mediados de los 90… “La potencia sin control no sirve de nada”. Para conseguir un buen escalado, no solo influye la potencia, una buena geometría interna puede dar como resultado motores más pequeños, promoviendo una ventaja energética, ahorrando costes y al mismo tiempo es beneficioso para el medio ambiente. Más potencia no siempre equivale a una mejora de rendimiento. 

VELOCIDAD

Este parámetro es uno de los más olvidados. En todo proceso que haya una agitación, hay una velocidad periférica asociada (vt [m/s] = ꙍ[rpm] x R[m]). Esta velocidad viene dada por el giro del homogeneizador y/o las palas con el radio de giro, y es la causante de mover el producto por el interior del sistema creando la cizalla. Si ponemos el ejemplo de un rotor-estator de inmersión de laboratorio, de un diámetro de 6cm y que esté trabajando a una velocidad de 10.000rpm, estaríamos hablando de una velocidad periférica de 31m/s aproximadamente. En los equipos que hay en planta, la velocidad máxima suele estar alrededor de los 25m/s. La velocidad importa, trabaja en condiciones reales para facilitar el escalado. 

ENERGÍA

La densidad energética es uno de los parámetros más importantes. Éste nos da la energía por una unidad de volumen y nos permite conocer qué input de energía debemos proveer mediante los elementos mecánicos para llegar a la calidad deseada. En un buen escalado, la densidad energética requerida en el laboratorio debe ser igual a la que se necesitará para volúmenes superiores. 

FÓRMULA

A veces la fórmula es el factor más olvidado cuando se escala. En algunos casos la materia prima en el laboratorio es de una calidad diferente a la de planta, el lugar de almacenamiento de la materia prima difiere de las condiciones ideales que hay durante el desarrollo… Si queremos conseguir un buen escalado, nos tenemos que asegurar que la formulación y la materia prima sean idénticas a la del desarrollo. 

PARÁMETROS

Los parámetros físico-químicos son muy importantes a la hora de escalar: la densidad, viscosidad, temperatura máxima del producto… así como la presión de trabajo, diferentes temperaturas de proceso, caudal de recirculación, fuerza de cizalla, disipación de calor, tiempo de residencia…, se deben tener en cuenta. Asegurémonos de controlar estos parámetros en el proceso de desarrollo, ya que facilitarán el escalado. 

TIEMPO

Este parámetro necesita un párrafo aparte. El tiempo nunca puede ser uno de los factores limitantes en el proceso de escalado. Por ejemplo, es imposible procesar un volumen de 2kg empleando el mismo tiempo que se destinaría a procesar un lote de 500kg. Los tiempos de proceso en producción siempre serán superiores a los del laboratorio. No limitemos el escalado a un tiempo en concreto, pues no se conseguirán los resultados de calidad deseados. 

Tener en cuenta el conjunto de los TIPS mencionados anteriormente, ayudará a la hora de realizar una buena transición de laboratorio a producción, dando pautas y consejos de los diferentes factores a tener en cuenta en futuras inversiones de I+D+i y/o de producción.

La división de Molienda&Dispersión del grupo NETZSCH ofrece soluciones a medida para el procesado en húmedo y en seco. Equipos y sistemas para la fabricación desde ingredientes individuales hasta productos finales. 

Joaquim Senar

NETZSCH