对于含液体添加剂的洗涤剂配方,哪些连续式混合机较为适用?
在洗涤剂粉体及颗粒的连续生产过程中,非离子表面活性剂、香精油、消泡剂、聚合物溶液或黏结剂等液态组分,会被加入到固体混合物中。酶、漂白剂、光学增白剂及香料成分通常在能耗或温度较高的主要工序之后才加入,因为水分、热量及机械负荷可能影响其稳定性。因此,洗涤剂中的酶通常以受保护的颗粒形式使用。
混合系统的选型,主要取决于液体的用量和黏度、基础粉体的松装密度和流动特性、所需的颗粒结构、成分的敏感程度、产量、清洗需求及允许的能量输入。此外,加液的目的是仅实现均匀润湿,还是要实现有针对性的团聚、造粒、包覆、干燥或冷却,同样具有决定性意义。
连续式环层混合机及环层造粒机尤其适用于强力、快速的润湿和团聚。粉体通过混合腔壁上的旋转工具,以动态环层形式被引导;液态组分则喷入这一运动层中。较高的相对运动有助于分布少量液体并形成颗粒。但若液体计量过高或机械负荷过大,则可能出现过大颗粒、结块、磨损或不必要的升温。因此,当除混合外还需实现有针对性的造粒或压实时,环层系统尤为适用。
连续式犁刀混合机形成机械流态化的产品床层,可通过计量枪或喷雾喷嘴,将液体引入运动中的粉体区域。当需要用液态表面活性剂、香精成分或其他添加剂润湿洗涤剂基础粉体时,此类混合机适用范围广泛。附加的粉碎工具可限制局部过度润湿和结块,但也会增加能量输入及产品的机械负荷,因此仅应在配方和所需颗粒结构确有必要时才使用。
双轴桨叶混合机适用于能量输入适中、翻转能力强的连续工艺。反向旋转的桨叶轴形成重叠的混合区,可在其中均匀分布干态组分和液态添加剂。当需要以尽可能温和的方式混入敏感颗粒——例如包覆酶、漂白剂颗粒或香料载体——时,此类混合机尤具吸引力。但关于最大液体比例或产量的数据,无法一概而论地进行推广,它们取决于配方、黏度、固体表面特性、设备规格及所需的产品结构,须通过试验加以核实。
当加液需要与造粒、干燥、冷却或包覆相结合时,连续式流化床设备较为适用。在流化床中,颗粒通过工艺气流实现流态化,同时液体经由喷嘴施加。由此可以形成低粉尘、流动性好的颗粒,或为敏感成分包覆保护层。例如,当洗涤剂颗粒需要有针对性地进行干燥、冷却或包覆时,便可采用这一技术。与单纯的通过式混合机相比,其能耗以及对排风处理、除尘和工艺调节的要求均更高。
立式连续混合机或锥形螺旋混合机,适用于对剪切极为敏感、易扬尘或易破碎的成分。其优势在于温和的均质化能力,但对于高黏度液体、较大液体用量或有针对性的团聚而言,通常不如更强力的环层式、犁刀式或双轴系统适用。因此,它们更适合作为低液体比例终混合,或混入敏感干态添加剂的专用方案。
对于液体计量而言,重量式固体计量器及质量流量控制的液体计量装置较为适用。对于黏稠添加剂,通常采用容积式泵、温控管路及可加热喷嘴。科里奥利测量仪表可用于检测和调节液体质量流量;其选型、安装、校准以及对相应黏度范围的适用性均须加以核实。喷雾技术的设计必须使液滴大小、喷雾形态、产量及喷嘴位置与产品流相匹配。加料过粗或局部过于集中会促进结块和积料,而对于易挥发的成分而言,雾化过细则可能导致损耗或加重排风负荷。
对于香料和酶,通常宜采用较晚、受控的后加料方式。香精油可施加到已成型、且温度已充分降低的基础颗粒上。酶通常以颗粒或包覆颗粒的形式使用,以减少粉尘释放和活性损失。水分及氧化性漂白化学品可能影响酶的稳定性,因此必须有针对性地确定加料顺序、接触时间、温度及配方的含水量。
较窄的停留时间分布有助于更好地掌控敏感添加剂的均匀度和接触时间。但其实际宽度取决于混合机几何结构、填充率、产量、返混及产品特性,不能一概而论地归因于某种特定的混合机类型。此外,在配方或香型频繁更换的情况下,易于接近的产品区域、较短的残余卸料时间以及匹配的清洗方案也十分重要,以限制交叉污染和停机时间。
amixon®如此在连续混合机AMK中调节带加液的连续混合工艺
amixon®的连续混合机AMK专为处理干态、湿态及悬浮态产品的连续混合任务而设计,可用于固体连续计量,并按需与表面活性剂、香料、油脂、黏结剂或其他添加剂等液体相结合。但液体能否在不产生结块、不形成团块、且不影响敏感成分的前提下被加工,取决于配方、黏度、加料量、液滴大小、产品温度、混合强度及清洗理念,须针对具体应用加以核实。
AMK启动时,卸料机构首先保持关闭。重量式计量装置以低质量流量同步启动,并在启动过渡阶段相互调整各自的计量流量。混合机内的填充率持续上升,当达到约半量填充时,混合机驱动装置启动。当填充率达到有效容积的约80%时,卸料机构缓慢开启,此后该填充率保持恒定,同时计量流量逐步提高至预定的质量流量。这一启动策略旨在确保产品仅在得到充分混合之后才被卸出。
停机过程同样是受控进行的。计量装置逐步降低其质量流量,并在最后同步关闭。此时混合机继续运行,并通过卸料机构完成卸料。该方法可显著减少启动和停机阶段混合质量不足的物料量。是否真的无需报废任何产品,取决于具体配方、均匀度要求、计量的调节精度以及运营方的放行策略。
据amixon®介绍,填充率可在有效容积约10%至80%的范围内进行调节。停留时间受填充率和产量的共同影响;据制造商介绍,停留时间的调节与混合工具的转速无关。因此,混合强度和平均停留时间可在较大范围内分别加以调整。然而,实际的停留时间分布还会受到产品特性、混合机几何结构、产量、返混及加液情况的额外影响,尤其在对计量和均匀度要求严格的情况下,应通过测量技术或具有代表性的混合试验加以验证。
SinConvex®混合工具可产生三维产品运动。根据工具形式和转速不同,AMK可设计为实现温和均质化,也可实现强力解聚。对于加液而言,加液点的位置、液体在产品流中的分布,以及喷嘴、输送技术与混合机运行方式之间的匹配,均具有决定性意义。将液体细致分布地加入产品运动充分的区域,可改善均匀度并限制局部过度润湿。对于高黏度添加剂,可能需要采用温控暂存容器、管路或喷嘴。
据制造商介绍,AMK也可按批次方式运行。这种运行方式适用于例如产品试验、较小规模的配方试制、预混,或需要采用不同填充率和停留时间控制方式的工艺。对于日后的连续运行,所有主要及次要组分的计量流量都必须稳定且可重复;对于低剂量成分,可能需要预混料。
据amixon®介绍,其规格系列包括体积流量约1至3立方米/小时的AMK 50,以及规格更大、体积流量约45至135立方米/小时的AMK 3000等。这些数值应理解为设备的参考值,实际可达到的质量产量取决于松装密度、水分、流动特性、配方、所需停留时间及混合任务。
在洗涤剂生产应用中,AMK可用于连续均质化及加液。香料或其他敏感添加剂通常在能耗或热负荷特别高的前序工序之后才加入。对于酶而言,必须考虑到水分、温度、氧化性漂白剂及机械磨损可能影响其稳定性,因此洗涤剂粉体中的酶通常以受保护颗粒的形式计量加入,并在受控条件下混入。
据制造商介绍,AMK的混合腔体按ATEX 20区标准设计。卫生化配置、检修口、低死角卸料装置、密封件及清洗方案均可根据具体项目选定。设备是否满足EHEDG、FDA或3-A的要求,并非仅由混合机类型决定,关键在于所选结构形式、接触产品的材料、表面处理、密封件、清洗技术,以及对预定工艺的文档化验证。