液体添加、润湿与包覆
均匀加入油、脂肪和粘结剂
油、脂肪和粘结剂
均匀加入粉体
油、脂肪和粘结剂
均匀分布
润湿、润湿工艺与包覆
混合过程中的层积造粒与包覆程度
Summary
在液体添加过程中,将油、脂肪、粘结剂或活性成分溶液加入干燥粉体中。关键在于液体进入混合物时尽可能接触更多颗粒表面,否则容易形成结块。根据液体添加比例和目标产品要求,最终可得到具有良好流动性的粉体、形成完整包覆层的颗粒,或制成颗粒料。
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在液体添加过程中,将油、脂肪、粘结剂或活性成分溶液加入干燥粉体中。液体进入粉体的瞬间至关重要:如果液体只接触少量颗粒,润湿就会不均匀,并形成结块,随后需要投入较高能量将其重新打散。相反,如果能够实现均匀、充分的粉体润湿,根据液体添加比例的不同,最终可得到具有良好流动性的粉体、形成包覆,或制成颗粒料。
关键因素包括液体的加入位置和液流的细化方式、添加介质的粘度与温度,以及润湿工艺的选择。对于脂肪相,还必须精确控制温度,因为熔融脂肪一旦接触冷粉体便会立即凝固。在有针对性的层积造粒过程中,粘结剂添加量和物料在造粒工艺中的停留时间决定颗粒尺寸,而高速剪切工具则可将结块分散解聚。载体颗粒表面的包覆层达到何种完整程度,则由包覆程度来描述。
下文将介绍有关液体添加、润湿与包覆的常见问题、适用的设备方案 — 从立式混合机、锥形混合干燥机到环形层混合造粒机 — 以及相关核心专业术语的详细说明。
FAQ - 液体添加、润湿与包覆
明确的粒度分布主要由液固比、黏结剂的特性和分布、液滴大小和喷洒速率、机械能量输入、停留时间以及温度和干燥条件共同控制。液固比在湿法团聚中通常是主导性调节变量:液体过少会导致细粉偏多、团聚体强度不足;液体过多则会引发过大颗粒、结块和分布过宽等问题。
为精确控制团聚过程中的粒度分布,amixon® 采用立式和锥形混合系统 VM、HM 和 AM,以及混合干燥机 AMT 和 VMT 中的分批式团聚造粒工艺。最重要的调节变量包括液体或黏结剂的添加方式(用量、浓度、加入速度和喷洒形态)、工具圆周速度、混合时间或批次时长、填充率,以及必要时的温度控制和后混合时间。由于每一批次均被完整采集和评估,因此可以在多个添加和混合阶段中对粒度分布进行有针对性的调节。对于明确要求连续运行方式的应用,amixon® 还提供环层混合造粒机 RMG 作为独立的产品线。
对于向奶粉中加入香料、益生元、维生素和微量元素,并不存在普遍最优的混合机。若要求混合时间短、均匀度高,且可能需要对液体香料进行受控添加,双轴桨叶混合机、犁刀式混合机,尤其是立式双轴混合机都是合适的解决方案。对于特别敏感、已团聚的奶粉,若主要处理干态组分,锥形螺旋式或容器自由落体式混合机可能更具优势。
amixon® 为温和地将敏感成分加入奶粉,提供三种分级解决方案:KoneSlid® 混合机适用于中小批量及敏感团聚体;立式双轴混合机适用于大批量;AMK则适用于连续工艺。具体选型取决于批量大小、产量、配方、产品结构、加入量以及所需的卫生理念。
对于泥浆及低至中等黏度的陶瓷悬浮液,转子-定子混合机适用于快速润湿并分散较软的团聚体。若需要更细、更稳定的分散效果,搅拌球磨机、珠磨机或棒磨机通常是更有效的方案。此时须考虑研磨介质的磨损、温升,以及初级颗粒可能发生的变化。
amixon® 混合系统能够温和地对陶瓷粉末进行均质化处理,并可在需要时通过单独运行的切割转子实现有针对性的解聚。主混合工具负责实现三维产品运动,而切割转子则在局部输入剪切和撞击能量。这样便可根据具体任务调整强度:从保护敏感的压制颗粒料,到分散较软或中等强度的团聚体,均可实现。
黏稠黏结剂最可靠的计量方式,是通过温控、尽可能短距离连接的容积泵-管路-喷嘴组合来实现。低死角阀门、可自排空的管路布置、合适的雾化方式,以及可验证的清洁设计,比单一部件本身更为重要。设计时必须综合考虑黏结剂特性、黏度、温度、加入量、产品运动以及卫生要求。
amixon® 的批次式混合机可配备液体添加喷枪和双流体喷嘴,用于黏稠黏结剂的计量和加入。温控式设计有助于将黏结剂的黏度保持在可加工范围内。将黏结剂加入到运动中的产品区域,并配合切割转子的使用,有助于实现均匀润湿,并可限制局部过度润湿。
若以重量式主料流作为主导变量,并使所有固体和液体物流按固定的、受监控的配比进行跟随调节,带液体添加的连续式洗涤剂混合工艺便可实现稳定控制。液体应通过快速的、质量流量控制的计量回路加入;上级比例调节器将其设定值与实际固体产量相耦合。
amixon® AMK 通过同步重量式计量、受控的料位管理以及明确的启停流程,实现连续混合工艺的稳定运行。混合机在约半量填充时启动;卸料机构在填充率约达80%时开启。此后在生产运行期间,填充率将保持恒定。
要确保可可粉、脂肪等易黏附粉末配方的可清洗性,首先需要卫生化、易于接近且尽可能可完全排空的结构设计。光滑齐平的表面、最少化的积料点、易于触及的密封件、合适的检修口,以及可完全排液的设计,都是核心前提条件。
amixon® 通过易于接近、可实现卫生化设计的混合机几何结构、配备 OmgaSeal® 密封的 Clever-Cut® 检修门、减少残留量的功能,以及自动化的 WaterDragon® 系统,支持对易黏附粉末的清洗。该系统采用可编程、可伸入混合腔并旋转的定向喷射清洗喷枪进行湿式清洗。
对于含液体添加剂的连续式洗涤剂工艺,主要适用环层混合机(或环层造粒机)、犁刀式混合机和双轴桨叶混合机。当需要强力润湿或团聚时,环层系统较为适用。犁刀式混合机为粉末的连续润湿提供了灵活的解决方案。双轴桨叶混合机则在需要对敏感颗粒或添加剂进行均匀且温和地混入时具有优势。
amixon® 连续式混合机 AMK 可实现对固体物料的连续加工,并可进行受控的液体添加。其启停方案采用先闭合卸料口、同步重量式计量流以及受控填充率的方式运行。据 amixon® 介绍,卸料口在填充率约达到80%时开启;此后在生产运行期间,填充率将保持恒定。
若混合工艺能够与颗粒料的抗破碎强度相匹配,混合质量和颗粒完整性便可同时得到保证。对于敏感的压制颗粒料,容器式、翻转式、V型、双锥形或锥形螺旋式混合机等温和型混合原理尤为适用。只要转速、填充率、混合时间和加料条件不会对颗粒造成过度负荷,低速运行的对流式混合系统同样适用。
amixon® 配备 SinConvex® 混合工具的立式混合机,可在低圆周速度下设计,以实现对敏感颗粒料的温和均质化。制造商为VM和HM系列混合机给出的可调范围约为0.8至3.5 m/s。但实际的颗粒受力情况,还取决于混合时长、填充率、工具几何形状、加料方式和排空方式。
对于混合、加液体和造粒相结合的工艺,主要适用的是高剪切混合造粒机、流化床设备、连续式双螺杆造粒机以及某些机械流化式混合机。高剪切系统通常能产生致密颗粒,流化床可将造粒与干燥相结合,而双螺杆则适用于连续工艺。正确的选择取决于所需的颗粒结构、产品特性、液体添加方式、清洁、安全性,以及使用原始产品进行的试验验证。
amixon® 适用于批次式或连续工艺中精确的黏结剂添加、加湿、团聚造粒和造粒。是否适合采用包含干燥步骤的完整一锅法工艺,取决于产品和批量大小。使用原始产品在技术中心开展的试验,为可靠的设备和工艺选型奠定基础。