Broyage à température contrôlée, cryobroyage et inertage : le trio gagnant pour une installation performante

Les gaz industriels, tels que l'azote liquide, jouent un rôle crucial dans les processus de cryobroyage. Ils permettent de garantir une performance élevée et d’obtenir une haute qualité des produits finis, même pour des matières sensibles ou  inflammables.
Ces procédés, utilisés dans de nombreux secteurs comme les plastiques, les produits alimentaires ou encore les principes actifs cosmétiques et pharmaceutiques permettent de préserver les propriétés des matières tout en augmentant l'efficacité du broyage.

Les atouts de l’inertage à l’azote avant, pendant et après le broyage

L’inertage consiste à substituer l’air autour du produit par une atmosphère inerte comme l'azote.
On distingue :

1. Inertage de qualité : ce procédé élimine l'oxygène et l'humidité pour éviter l'oxydation des principes actifs et des matières premières en général.
2. Inertage de sécurité : il vise à réduire la concentration d'oxygène pour éliminer les risques d’inflammation ou d’explosion. Utilisé dans divers procédés de broyage, ce procédé garantit la sécurité du système et protège les opérateurs et les installations.

L’inertage peut être utilisé à différentes étapes de la production des poudres comme dans les réservoirs de stockage des matières premières lors du transfert et/ou du conditionnement des poudres.

Le saviez-vous ? L’azote gazeux nécessaire à l’inertage est naturellement présent dans les opérations de broyage. En effet, lors de son changement d’état, l’azote liquide libère plus de 600 litres de gaz détendu (à 15°C sous 1 bar de pression).

Le cryobroyage consiste à pré-refroidir les matériaux en dessous de leur température de fragilisation pour améliorer le broyage de produits complexes comme les plastiques, élastomères, matériaux à recycler, plantes et produits phytosanitaires, alimentaires ou pharmaceutiques…

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Les avantages du broyage à température contrôlée et du cryobroyage

L'azote liquide, un fluide cryogénique liquide à -196°C, permet de contrôler les températures élevées dans le broyeur, en compensant les échauffements excessifs ou en abaissant les températures sous le point de fragilisation.

Broyage à température contrôlée

La majorité de l’énergie mise en jeu pour le broyage est transformée en chaleur via le moteur (près de 97% ). Le processus d’injection d’azote liquide directement dans le broyeur compense cet apport de chaleur. Cette méthode a des atouts essentiels :

1. En terme de productivité :
   • le colmatage des filtres, la prise en masse et les pertes du produit sont réduits,
   • le nettoyage est plus facile,
   • l'écoulement des poudres est constant et le débit de production du broyeur est significativement accru.
2. En termes de qualité :
   Les matériaux sensibles à la chaleur ne sont pas endommagés.
   La granulométrie des particules obtenues est plus fine et homogène. La reproductibilité est meilleure dans le temps car le procédé est indépendant des températures.

Broyage à basse température ou cryobroyage

Le cryobroyage consiste à pré-refroidir les matériaux en dessous de leur température de fragilisation pour améliorer le broyage de produits complexes comme les plastiques, élastomères, matériaux à recycler, plantes et produits phytosanitaires, alimentaires ou pharmaceutiques…

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Intégrer les fluides cryogéniques sur les installations de broyage

A - Cas du broyage à température contrôlée

Pour le broyage à température contrôlée, l’injection d’azote liquide est réalisée à l’intérieur du broyeur par un injecteur monté au niveau de l’admission de la matière à broyer.
L’équipement utilisé est un ensemble de distribution d’azote liquide associé à un contrôle de température pour ajuster avec précision la température de broyage au niveau désiré sans risque d’échauffement, tout en conservant au produit sa broyabilité.
Dans la plupart des cas, le système se monte directement sur un équipement existant. Il faut toutefois faire attention toutefois à la gestion de la compatibilité des matériaux et des constituants de l’équipement, fragiles à basse température.

B - Cas du cryobroyage

Pour le cryobroyage, l’azote liquide refroidit le produit avant son entrée dans le broyeur, ce qui assure la fragilisation nécessaire pour un broyage efficace.

Air Liquide propose des systèmes innovants qui permettent d'optimiser la consommation de gaz cryogéniques, en réduisant le gaspillage tout en maximisant la performance du procédé.

En conclusion, l’utilisation de l’azote pour ses propriétés cryogéniques et de gaz neutre dans les opérations de broyage à froid allie :

• une large puissance de froid disponible
• une flexibilité pour ajuster cette puissance aux contraintes de production, 
• des propriétés de protection contre l'humidité, les oxydations et les risques d’inflammation et d’explosion
• un investissement et des coûts de maintenance très faibles. L’essentiel du coût du système en cryogénie est basé sur le coût de la molécule et donc parfaitement maîtrisable.

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