在造粒工艺中,如何实现黏稠黏结剂的无死角计量与添加?
对于黏稠黏结剂而言,由暂存容器、泵、管路、阀门、喷嘴及清洗功能构成的、全程可排空且可清洗的链条至关重要。“无死角”通常是一种设计目标,而非一种可以一概而论加以证明的特性:无法避免的支路、传感器接口和密封区域,必须尽可能短、易于接近,并可通过预定的清洗方式进行清洗。
输送与温控
对于高黏度黏结剂,主要适用容积式泵。偏心螺杆泵的输送相对均匀,适用于黏稠或糊状介质。齿轮泵在介质合适且颗粒含量尽可能低的情况下,可实现精确的容积式输送。软管泵将介质与泵驱动装置隔开,因为介质仅接触软管内壁;但软管泵可能产生脉动,需要定期评估软管状态。
对于黏度随温度变化明显的情况,宜采用带加热或温控功能的暂存容器、管路、阀门及喷嘴。温度控制方式必须与黏结剂相匹配,以避免黏度、反应活性或化学稳定性发生不允许的变化。不仅管路本身,连接过渡处、阀门及喷嘴也须从热学角度加以考虑,因为这些位置容易出现局部降温和结皮现象。
阀门与加入方式
隔膜阀或挤压阀在设计合适的情况下,可减少产品侧的缝隙和积料区域。选型取决于压力、温度、黏度、颗粒含量、化学耐受性及清洗策略。卫生化安装要求过渡平滑、接管长度短,并采用可自排空的管路布置。传感器应尽可能齐平安装。EHEDG指南强调,管路应可完全排空,并应避免或将死角限制在最小范围内。
根据黏结剂特性不同,喷淋枪、注射喷嘴或双流体喷嘴均适用于向造粒机中加入液体。双流体喷嘴可改善黏稠黏结剂的雾化效果,但需要匹配的空气量、液体输送量及液滴大小。对于黏性或会固化的介质,可考虑使用可清洗的喷嘴或针阀式喷嘴。关键在于其位置须处于产品运动充分的区域;否则会产生局部过度润湿、结块及颗粒不均匀现象。
清洗与调节
原位清洗(简称CIP)是指在设备安装状态下进行的清洗,需要短而可自排空的产品通路、合适的冲洗速度、匹配的清洗化学品,以及受控的温度、流量和时间参数。原位灭菌(简称SIP)是指在设备安装状态下进行的灭菌,仅在工艺有此要求时才需要。清洗效果必须针对具体黏结剂、实际污染情况以及最难触及的部位加以验证。相关法规指南强调,结构设计应便于清洗,并在必要时便于目视检查。
为实现可重复的计量,可采用称重传感器或科里奥利质量流量计。科里奥利测量仪表可测定质量流量,通常也能测定密度;其选型、安装位置、校准及对相应黏度范围的适用性均须加以核实。ISO 10790标准对此提供了关于选型、安装及运行方面的指导。
amixon®在批次混合机中如此实现黏结剂添加与造粒
集成式液体计量作为配置特点
VM、HM和AM系列amixon®立式及锥形混合机可配备液体加入喷枪,将黏结剂液体直接加入运动中的物料床。也可选用或补充使用双流体喷嘴,通过气流与液流的配合,实现细致雾化,从而达到均匀润湿的效果。
将液体加入到切割转子的作用区域,可减少局部过度润湿,从而降低不可控的结块风险。若设计得当,即使是黏稠黏结剂也可加入到物料中。可温控的双层夹套有助于将温度敏感型黏结剂保持在可加工的黏度范围内。喷枪、喷嘴、管路及温控方式的具体设计,取决于黏结剂特性、黏度、计量量、配方及清洗要求。
混合腔体内的分工
SinConvex®混合工具使散装物料实现三维运动,并持续将新鲜粉体导入润湿区域。切割转子可协助液体分布,并将较大的团聚体切碎。在受控润湿条件下,颗粒之间会形成液桥,这正是团聚造粒的基础。
能否形成圆润、稳定或特别易溶的团聚体,取决于粉体特性、黏结剂、液体用量、能量输入及工艺时长。因此,这些产品特性需针对具体配方,通过试验加以确定。
可调节的强度:从速溶化到造粒
工艺强度通过运行参数进行调节。根据具体任务不同,可实现低能量输入的温和润湿以进行团聚造粒或速溶化处理,也可实现强力润湿、解聚或造粒。
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判定,例如基于水分、粒度分布或其他质量指标进行的判定。计量曲线、间歇混合时间及转速均可作为混合程序存储于控制系统中,并可重复执行。
从间歇式到连续式造粒
哪种工艺方案在技术和经济上更为合适,需通过使用原始产品开展的造粒试验加以研究。
在amixon®技术中心加以验证
在做出投资决策之前,可使用原始产品开展试验。据该公司介绍,在帕德博恩总部的amixon®技术中心,配备有30台以上不同规格的测试装置;此外,在日本、印度、泰国、中国、韩国及美国还设有配套的技术中心。
试验在贴近实际的填充率、批量规模以及预定的温度和压力范围下进行。可对混合质量、产品保护、能量输入、颗粒形成、可清洗性及可重复性进行评估。记录下来的结果,为确定日后实际运行所需的合适设备结构和工艺方案提供了依据。