混合加液体添加加造粒集成于一台设备中,有哪些解决方案?
集成设备可将粉体混合、加液和造粒整合在同一工艺空间内完成,从而减少各步骤之间的倒料环节、产品损耗以及可能出现的分离现象。这种方式是否比使用分开的设备更具优势,取决于产品特性、颗粒质量要求、清洗需求、产量以及工艺风险。
适用的方案
高剪切混合造粒机将主混合工具与高速运转的粉碎器相结合。粉体首先被混合,随后喷入造粒液体,团聚体通过剪切和粉碎作用形成并加以限制。该工艺适用于快速的分批湿法造粒,通常也能生成致密、机械强度较高的颗粒。但过高的能量输入可能损伤颗粒,或导致过度造粒。
流化床造粒机利用气流使粉体流态化,并喷入造粒液体,造粒与干燥可在同一设备中完成。这种方式通常适用于多孔、易溶解的颗粒,但需要对风量、温度、喷雾速率和液滴大小进行精确匹配。流态化不稳定或喷雾速率过高,都可能导致结块和团聚。
连续式双螺杆造粒机将粉体和液体连续计量加入螺杆系统。输送、混合及揉捏元件决定了停留时间、填充率和能量输入。该方案适用于具有稳定计量与工艺监控的连续生产线。较低的滞留量具有优势,但同时对原料供给、控制系统和启动策略提出了更高要求,通常还需要后续的干燥和分级处理。
机械流化式混合机,如犁刀式或桨叶式混合机,可对粉体进行强力混合,并通过喷嘴引入液体。若配方合适,尤其对于较大批量而言,可实现造粒式团聚。颗粒密度和粒度分布,很大程度上取决于加液方式、工具转速、混合时间及产品自身特性。
带喷雾喷嘴的立式锥形螺旋混合机运行方式相对温和,适用于对敏感粉体进行均质化及加液处理。此类混合机并不能自动实现明显且受严格控制的造粒效果;必须针对具体产品和目标颗粒结构,通过试验予以确认。
选型标准
选型主要取决于所需的颗粒密度、孔隙率、粒度分布、残余水分、流动性及机械稳定性。此外,间歇式或连续式运行方式、产品切换、液体黏度、溶剂、防爆要求、可清洗性及可用空间同样具有重要意义。
液体应加入到能够快速且均匀分散的位置。计量精度、喷雾方向、液滴大小、黏度、温度及局部产品运动情况是关键因素。喷嘴或喷液位置选择不当,可能导致过度湿润、结块、粒度分布过宽或润湿不充分。
工艺监控可采用扭矩、电流、温度、水分,以及在适当校准条件下的近红外光谱法。近红外光谱法在近红外波段进行测量,可用于评估水分或浓度等指标。测量信号必须与产品取样及质量数据进行验证比对;单凭扭矩曲线并不能作为颗粒质量或造粒终点的普遍证明。
对于有机溶剂或可燃粉尘,应及早规划防爆、惰化、排气及回收方面的要求。在卫生或法规要求严格的应用中,必须针对具体产品,对材料、密封件、清洗策略及清洗效果进行验证。
amixon®的黏结剂添加与造粒
将混合、加液、造粒和干燥结合在一起的一锅法工艺,通常适用于较小批量及流程明确的场景。相比之下,amixon®则专注于用于粉体调制、均质化、黏结剂添加、团聚造粒和造粒的大批量工艺。若需要达到明确的残余水分要求,干燥将根据具体产品设计为独立步骤,或在合适的混合干燥机中完成。
VM、HM和AM系列立式及锥形混合机可配备液体喷枪或双流体喷嘴,将黏结剂加入运动中的混合物料。雾化方式、计量曲线、喷嘴位置及混合强度必须与黏结剂和粉体相匹配,以限制局部过度润湿和结块现象。
SinConvex®混合工具可实现散装物料的三维翻转运动。可选配的切割转子有助于液体分布及解聚处理。根据配方不同,可实现润湿、团聚造粒、速溶化处理或造粒。实际可达到的颗粒形态、孔隙率、溶解性及粒度分布,均通过原始产品进行评估。
扭矩及温度曲线可提供工艺进展的参考信息,但不能替代针对具体产品的终点检验,该检验必须结合水分、粒度或其他质量数据加以确认。
据amixon®介绍,公司在帕德博恩设有35台以上的测试装置,并辅以国际技术中心。在这些地方,可使用原始产品对黏结剂加入、雾化效果、混合强度、颗粒形成、卸料及可清洗性进行检验。测试结果有助于在集成式造粒干燥工艺与分离式造粒干燥工艺之间作出选择。