Блог

Oct 31, 2023

Проблемы смешивания порошков и способы их преодоления

01 октября 2019 г. · Смешивание порошковых и гранулированных материалов является ключом к качеству и

01 октября 2019 г.

Смешивание порошковых и гранулированных материалов является ключом к качеству и производительности широкого спектра продуктов во многих процессах пищевой, фармацевтической, бумажной, пластмассовой и резиновой промышленности. Чтобы конечный продукт соответствовал требуемым характеристикам, от смешанного продукта требуются три важные характеристики: текучесть, однородность и отбор проб смеси для оценки смешанности продукта. Порошковые смесители (барабанные, конвективные или с высоким сдвиговым усилием) классифицируются по механизму смешивания: диффузионные, конвекционные и сдвиговые. Выбор смесителя зависит от характеристик частиц, таких как форма, размер частиц, плотность и количество каждого компонента. Учет этих факторов сведет к минимуму потенциал сегрегации. Решающее значение имеют объем заполнения миксера, продолжительность перемешивания и количество оборотов (в случае барабанных миксеров).

Текучесть никогда не может быть выражена как одно значение или показатель. Текучесть является результатом сочетания физических свойств материала, влияющих на поток материала, и оборудования, используемого для обработки, хранения или обработки материала. Основной мотивацией для производства сыпучих фармацевтических порошков является обеспечение последовательной подачи из контейнеров для хранения в механизмы подачи последующих операций обработки. Все эти механизмы передачи требуют соответствующего поведения потока порошка, которое зависит как от свойств материала и технологического оборудования, так и от конструкции передающего оборудования. Межчастичные силы, включая силы Ван-дер-Ваальса, капиллярные (жидкостные мостики), электростатические силы, силы, приводящие к спеканию и образованию твердых мостиков, силы трения и другие, могут оказывать сильное влияние на поведение систем потока порошка, таких как бункеры, стояки, насадочные и кипящие слои, пневмотранспорт. Эти силы ответственны за когезионные свойства мелких порошков и их склонность к образованию агрегатов или агломератов. Введение даже относительно небольшого количества влаги может превратить сыпучий порошок во что-то, с чем гораздо сложнее обращаться. Таким образом, понимание влияния влажности на обрабатываемый и хранимый материал имеет важное значение для разработки экономически эффективных стратегий эксплуатации.

Многие компании в химической промышленности (CPI) сталкиваются с проблемами текучести и поведением потока в сердцевине из-за когезионной природы порошков. Во многих случаях изменение конструкции бункера, выгружающего материал, облегчает поток, что особенно важно в фармацевтической промышленности, где равномерный поток порошковой смеси должен подаваться в таблеточный пресс для обеспечения равномерной подачи дозировки. Конструкция бункера массового расхода предотвращает растекание и пульсацию потока порошков. Стандартным методом характеристики текучести твердых материалов является испытание на сдвиг, которое предоставляет информацию о критериях текучести рассматриваемого твердого вещества. Все остальные свойства течения (угол внутреннего трения, сцепление, функция течения, кинематический угол трения о стенки и т. д.) твердых тел также определяются из локусов текучести.

Сегрегация имеет тенденцию происходить при каждом перемещении сыпучего материала. Таким образом, каждая операция по обработке или переработке создает условия, в которых может иметь место сегрегация. Сегрегация происходит там, где на разные доли массы сыпучего материала действуют дифференциальные силы. Действующие дифференциальные силы определяются механикой, преобладающей в конкретных операциях по транспортировке материалов. Разница в большинстве свойств частиц может при определенных обстоятельствах вызывать неслучайное движение частиц. Сегрегация происходит внутри смесителя, когда различия в свойствах частиц вызывают преимущественное перемещение частиц в определенные области смесителя. Различия в размере частиц, плотности, форме и упругости являются свойствами, наиболее ответственными за сегрегацию. Наиболее часто наблюдаемыми типами сегрегации являются перколяционная или просеивающая сегрегация, сегрегация по траектории, сегрегация в псевдоожиженном состоянии и пылящая сегрегация.