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散装物料很难说清,在粉体技术中使用了超过30种特征参数。散装物料的特性包括:颗粒形状、颗粒大小分布、湿度和堆积密度,尤为重要的还有粉尘性和流动性。

通过混合方式将流动助剂、防结块剂、抗结块剂分布到粉末中。

例如,少量的色素就足以均匀地为几吨外墙涂料着色。少量的香料混合物就足以赋予素食肉饼肉味。

除了粉末/粉末混合物的有效性外,次要特性也很重要:对粉末进行工业加工、将速溶饮料混合物如卡布奇诺或冰茶被装入小袋、将茶装入小袋,填充过程是高速进行的。粉末混合物必须保持流动性和可计量性。此外,混合物必须尽可能无尘,否则小袋将无法完全密封。

如果粉末被增大为稳定的团聚体,它们可以减少粉尘,使其流动性更好。湿润粉末也可以减少粉尘,粉末越湿润,流动性越差。通常也需要在混合物中分布液体活性成分,然后每个颗粒按比例润湿,这样做也会降低粉末的流动性。液体相有利于颗粒的粘结,可能会意外地形成结块。

堆积锥的形状提供了初步的线索。

测定粉末流动性的方法有很多种。一种特别简单的方法可以用于初步估算,确定堆积锥的高度:粉末通过筛子落在金属圆柱上,形成一个堆积锥。堆积锥的高度增加,直到重力大于内聚力。然后颗粒相互滑落。堆积锥的陡度是粉末内聚力的一个衡量标准。平坦的堆积锥表明粉末具有良好的流动性。

 

Jenike剪切测试是一种测量粉末在多轴应力状态下流动特性的专业方法(筒仓技术)。

一个简单的流动性指标是堆积角:a) 较差的流动性,b) 较好的流动性。

一个粒子集合被混合并润湿。液体量从1增加到4。

粒子集合内的结合机制

考虑到一个粒子集合的重力首先作用于每个单独的粒子。在下层,这些压缩力根据堆积高度相加。同时,粒子间也会因为液桥的形成而产生粘附力。当粒子很小时,范德华力和静电力特别大。当粒子非常小时,这些粒子间力的总和远远超过剪切力。

 

团聚体的形成可能受到湿度和剪切力的影响。

粒径和含尘量

颗粒之间接触越多,颗粒间的力就越大。散装物料越精细,粘附力就越大,这种现象是显而易见的。这是因为颗粒接触的数量与颗粒大小的平方成反比。

如果环境空气的相对湿度达到50%及以上,亲水性粉末颗粒就会吸附水分。这是通过单分子和多分子吸附层的形式发生的。当这些吸附层的多个颗粒(点状)接触时,会发生毛细凝结。水形成液桥,可以在颗粒之间产生特别大的粘附力。以这种形式可以引发聚集过程。如果要避免聚集,则必须增加粉末颗粒之间的距离。这可以通过用流动助剂包裹粉末颗粒来实现。

不同的颗粒大小使不同的结合机制生效。(1) 液桥;(2) 范德华力;(3) 静电力;(4) 重力。

两种不同作用的流动助剂:左侧疏水,右侧亲水。

流动助剂的作用是什么?

它们可以:

  1. 改善流动性

  2. 避免结块和团聚

  3. 使粉末看起来比实际更干燥

两种不同作用的流动助剂:

c. 蓝色液体浸湿浅蓝色颗粒,液桥将两个颗粒相互粘合。

d. 添加并混合少量流动助剂后,润湿液体被包裹。流动助剂和液体成分之间缺乏相互作用,导致两个颗粒彼此分离。

e. 青绿色液体浸湿棕色颗粒,液桥将两个颗粒相互粘合。

f. 添加并混合少量流动助剂后,润湿液体被吸收。流动助剂和液体成分之间有有很强的相互作用,导致两个颗粒分离。

只有当粉末流动性不佳时才使用流动助剂。

  • 企业内部生产物流受阻或
  • 自动化粉末处理受阻或
  • 高性能包装机堵塞或
  • 从筒仓、大袋或散装容器中排出产品时堵塞
  • 散装物料在静止时(时间固结)容易结块

流动助剂(也称为流动助剂或防结块剂)是密度非常低的粉末,分散得特别细。因此,它们非常高效。它们的比表面积非常大,可以超过500平方米/克。极少量的流动助剂可以有效地包裹粉状物品。颗粒间的力被减少,液桥消失,产品按预期流动。

然而,像硅酸镁、硅酸钙、二氧化硅(也称为硅胶、硅酸或硅胶)这样的流动助剂对压力和剪切非常敏感。如果它们被强烈地混入散装物料中,它们的防粘效果会消失。因此,流动助剂必须“微创”地,以低能量输入的方式分布在散装物料中。尽管如此,流动助剂必须包裹散装物料的所有颗粒。

流动/流动助剂仅以0.001或0.002重量百分比的比例添加到散装物料中。这使得混合任务具有挑战性。

amixon® 双轴混合机工作特别高效,搅拌工具低速旋转。因此,颗粒的结构得以保持。

散装物料中流动助剂的分布非常复杂,需要克服多个目标冲突:

  • 流动助剂应尽可能不申报,这在食品工业中尤为重要。
  • 流动助剂应仅以仅0.001%的极低剂量使用。
  • 流动助剂是非常轻的粉末,它们往往漂浮在粉末混合物上。
  • 流动助剂只有在均匀分布在粉末混合物中时才有效。
  • 流动助剂的颗粒结构复杂且极其敏感。
  • 流动助剂只有在未受压、未剪切的情况下才有效。

尽可能包裹散装物料混合物的所有颗粒。

多年来,amixon® 一直致力于解决这些挑战,并开发出了高效的解决方案。amixon® 混合机非常适合处理这类混合工作。即使是在几立方米的批量中,散装物料也能通过最少量的流动助剂实现良好的流动性。这一复杂的工艺在 amixon® 混合机中得到了温和而高效的处理,并能迅速完成。每当客户在我们的技术中心目睹这一工艺的演示时,他们总是充满惊讶和兴奋。

amixon® 提供多种规格的测试混合机,包括:10升、100升、400升、1000升、2000升和3000升。

amixon® 双轴混合机能实现理想的、温和的混合效果,能耗极低。

“干液体”

颗粒表面的结构特点是存在许多毛细管。流动助剂的颗粒具有极大的表面积——高达500平方米/克。因此,流动助剂也可以用来吸收和绑定大量液体(最多可达其自身重量的三倍)。这被称为“干液体”。amixon® 混合机由于其温和的工作方式,特别适合制造干液体。

 

有时制造“干液体”是为了润湿关键粉末并抑制其聚集。这种粉末润湿方法无需液体喷洒系统。

 

在润湿过程中可以看到中心的静止液体,边缘的干粉和缓慢进行的润湿。流动助剂的润湿行为完全不同。几秒钟内,所有液体都会被瞬间吸收。

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