表面
表面一词在工艺技术中具有核心意义。它描述了固体与其环境之间的界面。在混合器、接触式干燥机和合成反应器中，这是工艺设备和产品之间的界面。该界面影响产品在整个工艺过程中的行为。
从物理角度来看，表面是能量较高的区域。表面的原子和分子并未完全结合。由此产生表面能，决定了润湿性和附着力。这种能量影响产品是否附着或容易流走。
表面能用符号 γ 表示。
γ = dW / dA
- γ 是表面能，单位为 J/m²
- dW 是产生新表面的可逆功
- dA 是由此新产生的表面
在润湿学中，表面能通常用接触角来描述；杨氏方程式为：
γSV = γSL + γLV ·cos(θ)
- γSV 是固体与气体界面之间的表面能
- γSL 是固体与液体之间的界面能
- γLV 是液体的表面能
- θ 是接触角
从化学角度来看，表面是可能发生相互作用的地方。在这里可能会发生吸附、化学反应或催化效应。因此，对于工艺设备而言，表面的化学惰性至关重要。它既不能向产品释放成分，也不能促进反应。因此，更倾向于使用耐腐蚀钢和镍基材料。关于这个话题，有一篇题为“镍基材料”的词条。
与产品接触的部件包括混合室、混合工具、密封件和配件。所有这些表面都不得对混合物产生物理或化学影响。除了材料选择外，几何设计也起着重要作用。在设计时应避免死区、缝隙和底切。目标是在工艺结束后完全排出产品。
表面性质直接影响附着力和可清洁性。光滑的表面减少了产品和设备之间的实际接触面积。这降低了粘附力和产品附着力。同时，残留物和交叉污染的风险也降到了最低。
表面的质量通过粗糙度参数来描述。在加工行业，平均粗糙度 Ra 是最常用的参数。通常的要求是 Ra 小于 0.8 微米。对于制药和卫生要求较高的应用，通常要求值低于 0.4 微米。随着粗糙度的降低，颗粒在表面的机械锚固力也会降低。
Ra 定义为粗糙度轮廓绝对偏差的算术平均值。
Ra = (1 / L) · ∫₀ᴸ |z(x)| dx
z(x) 是轮廓偏差，L 是测量长度。在加工行业，典型要求为 Ra < 0.8 µm。对于制药和卫生应用，通常要求 Ra < 0.4 µm。随着粗糙度的降低，颗粒的机械锚固力也会减小。设备的有效表面积 A_eff 大于几何表面积 A_geo。这种关系可以用以下公式来描述：
Aeff = Ageo · (1 + k)
- Aeff 是有效实际表面积
- Ageo 是理想光滑的几何表面
- k 是粗糙度系数
粗糙度系数 k 随粗糙度的增加而增加。除了机械加工外，表面还可以进行电抛光。电抛光会优先去除微观的粗糙度峰。从而形成非常均匀、光滑且被动的表面。同时，铬会在表面富集，从而提高耐腐蚀性。在个别情况下，电抛光表面会表现出相反的清洁性能。清洁剂有时难以冲洗掉污垢。原因是表面的光滑度。由于或多或少的研磨性，固体加工设备的接触产品表面在使用过程中会变得越来越光滑。
高质量的表面通常有助于产品完全排出。产品损失减少。清洁工作量也显著减少。干式、湿式和湿式清洁过程可以更快、更安全地进行。清洁剂的消耗量也降到最低。