اللغة العربية
عزز قابلية تدفق المساحيق مع حلول السيليكا المتخصصة ZLSIL™ و ZLCSIL™
تم إنشاؤها 05.17
دليل فني لسيليكا ZLSIL™ المتخصصة وسيليكا ZLCSIL™ المدخنة كمساعدات تدفق وعوامل مضادة للتكتل
تُستخدم المواد الخام المسحوقة على نطاق واسع وبشكل متزايد في صناعات الأغذية والأدوية والكيماويات ومواد البناء والعديد من الصناعات الأخرى. تُعد قابلية التدفق الممتازة شرطًا أساسيًا دقيقًا للتعامل مع المساحيق، وتفريغ الصوامع بسلاسة، والجرعات الدقيقة. ومع ذلك، فإن العديد من المساحيق تكون بطبيعتها متماسكة للغاية ويصعب معالجتها. وفي الوقت نفسه، تتأثر معظم المساحيق بالرطوبة البيئية ودرجة الحرارة والضغط والظروف المناخية أو التشغيلية الأخرى، مما يجعلها عرضة للتكتل أثناء التخزين أو النقل، وهذا يزيد من صعوبة التطبيق.
لمعالجة نقاط الألم هذه في الصناعة، تعمل سلسلة سيليكا ZLSIL™ المتخصصة وسلسلة سيليكا ZLCSIL™ المدخنة التي طورتها شركة Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. كمساعدات تدفق عالية الكفاءة وعوامل مضادة للتكتل. تستهدف هذه المنتجات وتحل مشاكل ضعف قابلية التدفق والتكتل السهل في أنظمة المساحيق المختلفة، مما يوفر ضمانًا مستقرًا لكامل العملية لمعالجة وتخزين ونقل المنتجات المسحوقة.
لتوصيف سلوك تدفق المساحيق بدقة، تُستخدم مجموعة متنوعة من طرق الاختبار القياسية بشكل شائع في الصناعة، مع الأساليب الأساسية على النحو التالي:
هذه طريقة كلاسيكية لتوصيف قابلية تدفق المسحوق. يُسقط المسحوق بالتساوي عبر غربال على قمة أسطوانة معدنية، ويتشكل المسحوق بشكل طبيعي على شكل مخروط. عندما تسقط الجسيمات على المخروط، فإنها تلتصق أو تتدحرج وفقًا لزاوية المخروط ولزوجة الجسيمات. مع استمرار تراكم الجسيمات، يصبح المخروط أكثر انحدارًا حتى تتجاوز الجاذبية تماسك الجسيمات، مشكلاً في النهاية مخروطًا بارتفاع وميل ثابتين. بقياس ارتفاع المخروط أو زاوية الميل، يمكن الحصول على "زاوية الراحة" للمسحوق. كلما زادت لزوجة الجسيمات، زادت قيمة زاوية الراحة، وساءت قابلية تدفق المسحوق. على العكس من ذلك، تمثل زاوية الراحة المنخفضة قابلية تدفق أفضل للمسحوق.
هذه طريقة اختبار سريعة لسيولة المسحوق، والتي يمكن إكمالها باستخدام سلسلة من القمع الزجاجي بأقطار مخرج مختلفة. هناك وضعان رئيسيان للاختبار: أحدهما هو تحديد ما إذا كان يمكن للمسحوق التدفق من القمع ذي العيار المقابل دون انقطاع، وذلك للحكم على درجة السيولة؛ والآخر هو قياس الوقت الإجمالي الذي يستغرقه المسحوق للمرور عبر القمع ذو قطر مخرج محدد. كلما كان الوقت أقصر، كانت سيولة المسحوق أفضل.
هذه طريقة اختبار أكثر حساسية وسهلة التشغيل. أثناء الاختبار، يُسكب المسحوق في مجموعة من المناخل (مع وجود المنخل ذي الفتحة الأكبر في الأعلى)، ويتم هز مجموعة المناخل لفترة زمنية محددة. سيستقر المسحوق في المناخل السفلية وفقًا لخصائص تدفقه الخاصة. إذا كان المسحوق يتمتع بتماسك قوي للغاية، فستبقى معظم المادة على المنخل العلوي. كلما كان تدفق المسحوق أفضل، زادت كمية المادة التي تمر عبر المنخل وتستقر، وزادت نسبة المادة التي تسقط في النهاية في وعاء المنخل. بعد الاهتزاز، يتم وزن كتلة المخلفات على كل طبقة من طبقات المنخل، ويتم ضرب كتلة كل طبقة في معامل المنخل المقابل وجمعها، وتكون النتيجة النهائية هي القيمة الكمية لقياس قابلية تدفق المسحوق.
تتميز هذه الطريقة بإجراء اختبار أكثر تطوراً، ويمكن استخدام بيانات الاختبار لحساب حجم التصميم الصومعة بدقة لضمان تفريغ المسحوق بسلاسة. وفقًا لنظرية Jenike الكلاسيكية، تُعرّف نسبة ffc للإجهاد التوحيدي إلى قوة المادة السائبة بأنها قابلية تدفق المسحوق. تُستخدم خلية القص الحلقية التي اقترحها Schultze أيضًا على نطاق واسع في الصناعة كحل محسّن لخلية القص الكلاسيكية لتحسين دقة الاختبار بشكل أكبر.
وفقًا لأبحاث باحثين مثل زيمرمان، يُعد اختبار قوة الشد الطريقة الأساسية لقياس تماسك المسحوق في حالة الكثافة المنخفضة. أثناء الاختبار، يتلامس مسبار مغطى بطبقة رقيقة من الفازلين مع السطح المستوي للمسحوق ويُرفع بسرعة ثابتة. يسجل جهاز اختبار قوة الشد عالي الحساسية القوة المطلوبة لفصل الطبقة العليا من المسحوق عن الطبقة السفلية. كلما كانت قيمة القوة أصغر، انخفض تماسك المسحوق وتحسنت قابليته للتدفق.3 آلية عمل مساعدات التدفق
تلتصق جميع جزيئات المسحوق ببعضها البعض من خلال قوى فان der Waals. بالنسبة للجزيئات فائقة الدقة، فإن تأثير قوى فان der Waals أكبر بكثير من الجاذبية التي تعزز فصل الجزيئات وتدفق المسحوق، وهو السبب الرئيسي وراء ضعف قابلية تدفق المساحيق الدقيقة بشكل عام.
مواد مساعدة التدفق بحد ذاتها هي مواد مسحوقية ذات حجم جسيمات دقيق للغاية، يمكن طلاؤها بالتساوي على سطح جسيمات المسحوق المضيف لزيادة خشونة السطح، وزيادة خشونة السطح يمكن أن تقلل بشكل كبير من القوة الجاذبة بين جسيمين مسحوقيين. يمكن لسيليكا ZLSIL™ المتخصصة وسيليكا ZLCSIL™ المدخنة أن تتناسب وتغطي سطح جسيمات المسحوق المضيف بشكل مثالي، وتعزل بفعالية قوة التفاعل بين الجسيمات، وتقلل بشكل كبير من الجاذبية بين الجسيمات، وهي الميزة الأساسية لها كمواد مساعدة تدفق وعوامل مضادة للتكتل عالية الكفاءة.
في هذا الدليل، تشير "التكتل" تحديدًا إلى الظاهرة التي تستمر فيها قابلية تدفق المسحوق في الانخفاض مع مرور الوقت بسبب التخزين طويل الأمد، وحتى تتشكل كتلة موحدة بشكل عام في الحالات القصوى. تشير "عامل مكافحة التكتل" المقابل إلى منتج مساعد للتدفق يمكنه الحفاظ على قابلية تدفق المسحوق الجيدة باستمرار خلال التخزين طويل الأمد.
لتحقيق أفضل تأثير لتحسين التدفق عند مستوى إضافة منخفض، يجب أن يكون مساعد التدفق موزعًا بدقة على سطح مسحوق المضيف. يمكن لمادة زيلسيل™ السيليكا الخاصة وزيلسيل™ السيليكا المدخنة تحقيق هذا التوزيع الدقيق بسهولة من خلال عملية خلط بسيطة، وهي متوافقة مع معدات الخلط بما في ذلك خلاطات القص المحاري، خلاطات المجاديف أو خلاطات الشريط.
تتميز نماذج منتجات ZLSIL™ و ZLCSIL™ بخصائص تشتت مختلفة. أجرى فريق البروفيسور زيمرمان في جامعة فورتسبورغ بحثًا معمقًا حول هذا التأثير. في التجربة، تم استخدام نشا الذرة كمصفوفة نموذجية، وتم خلط نماذج مختلفة من منتجات ZLSIL™ و ZLCSIL™، بالإضافة إلى مساعد التدفق ثلاثي فوسفات الكالسيوم (TCP) القياسي في الصناعة، مع نشا الذرة لأوقات خلط مختلفة باستخدام خلاط Turbula®. أخيرًا، تم تقييم قابلية تدفق النظام من خلال اختبار قوة الشد.
أظهرت النتائج التجريبية أنه بعد الخلط لفترة قصيرة، حسنت جميع مساعدات التدفق المختبرة بشكل كبير قابلية تدفق نشا الذرة، ومن بينها المنتجات الكارهة للماء مثل ZLSIL™ D 17 كان لها تأثير تحسين بارز بشكل خاص. ومع ذلك، عندما كان وقت الخلط طويلاً جدًا، انخفضت قابلية تدفق النظام مرة أخرى. السبب الرئيسي هو أن مساعد التدفق تم تشتيته بشكل مفرط على سطح نشا الذرة، مما أدى إلى تقليل خشونة سطح الجسيمات وفقدان تأثير تعديل التدفق.
السبب الرئيسي لضعف قابلية تدفق المساحيق الرطبة هو أن الفيلم السائل (يمكن أن يكون السائل ماءً أو محلول مائي أو زيت) الموجود على سطح جزيئات المسحوق يربط الجزيئات معًا. يمكن لمساعدات التدفق تحسين قابلية التدفق عن طريق امتصاص الفيلم السائل على سطح الجزيئات.
لتحقيق امتصاص فعال للسائل، يجب أن تتمتع مواد المساعدة على التدفق بمسامية عالية وأن تكون قادرة على امتصاص السائل في بنية المسام من خلال الخاصية الشعرية، وهذا هو أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل مادة السيليكا المتخصصة ZLSIL™ أداة مساعدة ممتازة للتدفق في أنظمة المساحيق الرطبة بفضل خصائصها ذات المسامية العالية. ومع ذلك، فإن ظروف الخلط تؤثر بشكل مباشر على أداء المادة المساعدة: إذا تم تفكيك تكتلات السيليكا بشكل مفرط إلى مستوى دون الميكرون، فسيتم تدمير بنية المسام وسيتم تقليل قدرة الامتصاص بشكل كبير. بعبارة أخرى، فإن التشتت الدقيق الذي يمكن أن يحسن كفاءة المادة المساعدة في أنظمة المساحيق الجافة سيقلل بدلاً من ذلك من كفاءة المادة المساعدة في أنظمة المساحيق الرطبة.
لذلك، بالنسبة لأنظمة المساحيق الرطبة، تكون منتجات السيليكا ذات المسامية العالية والاستقرار الميكانيكي الأقوى أكثر ملاءمة. طورت شركة Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. مجموعة متنوعة من منتجات السيليكا المتخصصة ZLSIL™ والسيليكا المدخنة ZLCSIL™ المتمايزة لهذا السيناريو، والتي يمكن أن تتطابق بدقة مع احتياجات تعديل التدفق للمساحيق الأساسية المختلفة.
أظهرت تجربة مضبوطة باستخدام خليط كلوريد الصوديوم الرطب كمسحوق مضيف أن نظام الملح الرطب نفسه كان لديه قابلية تدفق ضعيفة للغاية، حيث تم قياس درجة التدفق بـ 7 باستخدام طريقة القمع. بعد إضافة 0.6% من ZLSIL™ 22 S أو ZLSIL™ 50 S، يمكن زيادة قابلية تدفق النظام إلى درجة تدفق 2 في غضون دقيقة واحدة من الخلط. ومع ذلك، مع تمديد وقت الخلط، تم تشتيت السيليكا بشكل مفرط، وتم تقليل المسامية، وتدهورت قابلية تدفق النظام مرة أخرى. اعتمادًا على شدة الخلط، يمكن أن يحدث تأثير الخلط المفرط لـ ZLSIL™ 22 S في غضون دقائق قليلة، بينما يمكن لـ ZLSIL™ 50 S الحفاظ على كفاءة عالية لفترة طويلة دون فشل الأداء بسبب تمديد وقت الخلط. في الوقت نفسه، أكدت التجربة أن تقليل قوة القص وتقليل سرعة وشدة الخلط يمكن أن يمد بشكل كبير وقت العمل الفعال لـ ZLSIL™ 22 S.
يمكن تقسيم السوائل التي تسبب التصاق المساحيق الرطبة إلى فئتين: مائية وزيتية. بالنسبة للأنظمة السائلة المائية، بالإضافة إلى تحسين قابلية التدفق عن طريق امتصاص السائل، يمكن أيضًا استخدام السيليكا الكارهة للماء للتعديل الفعال، وقد ثبت أنها مادة مساعدة للتدفق عالية الكفاءة خاصة للمواد المسترطبة. لا تمتص السيليكا الكارهة للماء الفيلم المائي، بل تطفو على الفيلم المائي للحفاظ على مسافة مستقرة بين الجسيمات، ويمكنها تحقيق تحسين قابلية التدفق عند مستوى إضافة أقل، مع عدم تقييد كفاءتها بقدرتها على الامتصاص.
تجدر الإشارة إلى أن السيليكا الكارهة للماء حساسة أيضًا للخلط المفرط. إذا تم تطبيق قوة قص مفرطة، فقد يتبلل المنتج بالماء ويفقد تأثير التعديل الخاص به. كلما زادت كراهية السيليكا للماء، انخفضت حساسيتها للخلط المفرط. أظهرت التجربة المضبوطة أنه بالنسبة لنظام كلوريد الصوديوم الرطب، بعد إضافة 0.4٪ من ZLCSIL™ D 10 و ZLCSIL™ D 17 الكارهة للماء، تحسنت قابلية تدفق الملح على الفور. ومع ذلك، بعد الخلط لفترة طويلة، تدهورت قابلية تدفق النظام تدريجيًا بسبب تبليل السيليكا الناتج عن طاقة القص المفرطة. من بينها، يمكن أن يحدث تأثير الخلط المفرط لـ ZLCSIL™ D 17 في غضون 3 دقائق، بينما كان ZLCSIL™ D 10 يتمتع بقدرة أقوى على مقاومة الخلط المفرط، ويمكن خلطه لمدة تصل إلى 12 دقيقة بمعدل قص معين دون أي انخفاض في تأثير تعديل التدفق.
يؤدي سلوك إزالة البلمرة لمساعدات التدفق عند خلطها مع المسحوق الأساسي إلى تأثيرات مختلفة تمامًا في الأنظمة المسحوقية الجافة والرطبة:
1. في أنظمة المساحيق الجافة الصلبة، يساعد التحلل البوليمري لمساعدات التدفق على تغطية سطح جزيئات المسحوق المضيف بشكل أكثر شمولاً، مما يحسن من كفاءة تعديل السيليكا كمساعد تدفق.
2. في أنظمة المساحيق الرطبة، سيؤدي التحلل البوليمري المفرط لمساعدات التدفق إلى تدمير هيكل المسام للسيليكا، وتقليل المسامية، ثم إضعاف كفاءة تعديل السيليكا كمساعد تدفق.
استنادًا إلى ذلك، يجب اختيار عمليات خلط متميزة ونماذج سيليكا مناسبة لأنواع مختلفة من أنظمة المساحيق.
تُعد المساحيق للمواد اللينة مثل الدهون والشموع والمستحلبات صعبة للغاية في التعامل أثناء المناولة والنقل. خاصة أثناء التخزين طويل الأمد أو النقل لمسافات طويلة، فإن هذا النوع من المساحيق عرضة بشدة للتكتل الشديد؛ وعندما يتعرض المنتج لبيئات متقلبة في درجات الحرارة (مثل سيناريوهات الشحن البحري)، تتفاقم مشكلة التكتل بشكل أكبر. لذلك، فإن مساعدات منع التكتل الفعالة ضرورية للنقل لمسافات طويلة والتخزين طويل الأمد لهذا النوع من المساحيق.
تخضع المساحيق اللينة أو اللدائن الحرارية لتشوه الجسيمات ثم تلتصق ببعضها البعض عند ارتفاع درجة الحرارة أو تحت الضغط. يمكن طلاء السيليكا بالتساوي على سطح جسيمات المسحوق اللين لتشكيل طبقة عازلة ومنع التصاق الجسيمات ببعضها البعض. ومع ذلك، مقارنة بأنظمة المسحوق الصلب، لتحقيق تأثير مثالي مضاد للتكتل، خاصة التأثير طويل الأمد المضاد للتكتل، يلزم إضافة كمية أعلى من السيليكا: عادةً ما يمكن أن تصل كمية إضافة السيليكا في أنظمة المسحوق اللين إلى 5٪، بينما تتطلب أنظمة المسحوق الصلب عادةً كمية إضافة أقل من 1٪ لتلبية الطلب.
السبب الجوهري هو أن جزءًا من عامل منع التكتل قد يتغلغل في سطح جزيئات المسحوق الناعم أثناء التخزين، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة العزل السطحي. فقط عن طريق إضافة كمية كافية من مساعد منع التكتل يمكننا ضمان بقاء ما يكفي من المساعد على سطح جزيئات المسحوق الناعم باستمرار للحفاظ على التأثيرات طويلة الأمد لمنع التكتل وتعديل التدفق.
تلعب عملية الخلط دورًا حاسمًا في الأداء النهائي لمساعدات التدفق، وتحتاج معدات الخلط ومعلمات العملية إلى التوافق بدقة وفقًا لخصائص أنظمة المساحيق المختلفة:
3. بالنسبة للمساحيق الصلبة الجافة، يجب أن تكون شدة الخلط عالية بما يكفي لتفكيك تكتلات السيليكا بالكامل، وتحقيق تغطية موحدة للمساعد على سطح المسحوق المضيف، ويمكن أن يؤدي الخلط الكامل إلى الحصول على تأثير تعديل تدفق أفضل.
4. بالنسبة لأنظمة المساحيق الرطبة، فإن شدة الخلط المفرطة ستدمر جزئيًا البنية المسامية للسيليكا، مما يقلل من أدائها المضاد للتكتل وتعديل التدفق، لذلك تتطلب عملية خلط لطيفة.
5. بالنسبة لأنظمة المساحيق الناعمة، تحتاج شدة الخلط إلى تعديلها وفقًا لخصائص التليين وقوة الجسيمات للمسحوق، لتجنب إتلاف بنية الجسيمات للمسحوق الناعم بسبب قوة القص المفرطة، مع ضمان التشتت الموحد للسيليكا.
السيناريوهات القابلة للتطبيق لمعدات الخلط المختلفة هي كما يلي:
• خلاط دوار: يمكن أن يوفر تأثير خلط شديد اللطف، مناسب بشكل خاص لمعالجة المساحيق فائقة النعومة.
• خلاط مخروطي (مثل خلاط نوتا): يتمتع أيضًا بخصائص خلط لطيفة، مع الحد الأدنى من الضرر لجزيئات المسحوق، ولكنه يتطلب وقت خلط أطول.
1. خلاط مجداف: عملية الخلط لطيفة، وفي نفس الوقت يمكن أن تحقق تجانس خلط ممتاز على نطاق واسع. إنه خيار مثالي للمساحيق اللينة والمساحيق القابلة للاحتباس، ويمكنه الاحتفاظ تمامًا بهيكل المسام للسيليكا.
2. خلاط قص المحراث: طاقة خلط أعلى، لكنها لا تزال لطيفة بما يكفي، لن تضغط على مساعد التدفق في سطح المساحيق اللينة، مناسبة للعديد من أنواع المساحيق المختلفة، مع وقت خلط مطلوب أقصر، يمكن تعديله بشكل مرن وفقًا للاحتياجات الفعلية: يمكن تقصير وقت الخلط للمساحيق القابلة للاحتباس، ومده بشكل مناسب للمساحيق الجافة الصلبة.
3. خلاط الشريط: كثافة خلط أعلى وقوة قص كبيرة، مناسب بشكل خاص لمعالجة المساحيق الجافة الصلبة.
لتعديل التدفق للمنتجات المجففة بالرش، هناك خطة تحسين عملية خاصة: فصل السيليكا عن ملاط المادة الخام وإضافتها مباشرة إلى المجفف بالرش يمكن أن يجعل السيليكا تتوزع بالتساوي على سطح الجسيمات الجديدة تحت تأثير تدفق الهواء الساخن، وتجنب تمامًا الضرر الذي يلحق بمسحوق المجفف بالرش بسبب الإجهاد الميكانيكي، وهو مخطط فعال لتعديل التدفق لمثل هذه المنتجات.
الأبعاد الأساسية | مساحيق جافة صلبة | مساحيق رطبة صلبة | المساحيق الناعمة |
نوع السيليكا المناسب | سيليكا سهلة التشتت | سيليكا ذات ثبات ميكانيكي عالٍ وقدرة امتصاص عالية | سيليكا سهلة التشتت |
مستوى الإضافة الموصى به | مستوى إضافة منخفض، عادةً أقل من 1% | مستوى الإضافة يتم تعديله بشكل مرن وفقًا لمحتوى السائل في النظام | مستوى إضافة مرتفع، يصل إلى 5% خاصةً للأنظمة التي تتطلب مكافحة التكتل على المدى الطويل |
متطلبات عملية الخلط | خلط عالي الكثافة بالكامل | تحريك خفيف منخفض القص | خلط معتدل: ضمان التوزيع الكامل للسيليكا دون إتلاف بنية جزيئات المسحوق اللينة |
في التطبيقات الصناعية الفعلية، غالبًا ما تتمتع المنتجات المسحوقة بخصائص متعددة في نفس الوقت. على سبيل المثال، قد تحتوي مساحيق الفواكه والخضروات على مكونات صلبة وجافة غير مسترطبة مثل النشا، ومكونات مسترطبة مثل السكريات؛ وقد تحتوي مساحيق الحليب على اللاكتوز المسترطب والمكونات اللينة القائمة على الدهون. سيتكامل سلوك تدفق هذه الأنظمة المركبة مع خصائص الأنظمة الفردية في الجدول أعلاه بطريقة معقدة، لذا يلزم تصميم حلول مستهدفة.
يمكن لشركة Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. تقديم خدمات اختيار المنتجات الحصرية وتحسين العمليات وفقًا لخصائص المواد المحددة للعميل وسيناريوهات التطبيق، وتقديم دعم فني كامل وإرشادات تطبيقية لمنتجات سلسلة ZLSIL™ و ZLCSIL™ و ZQSIL™ للعملاء طوال العملية.
Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. متخصصة في البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات لمواد السيليكا عالية الجودة المخصصة للاستخدامات الغذائية والصيدلانية. العلامات التجارية الأساسية: ZLSIL™، ZLXIDE™، ZLCSIL™. تلبي المنتجات المعايير العالمية للأغذية، وتوفر حلول تركيبات عالية الأداء ومتوافقة للمؤسسات الغذائية والصيدلانية العالمية.
يتوفر دعم فني كامل للعمليات وخدمات مخصصة من مقرنا الرئيسي وقاعدة الإنتاج.
الاتصال: هاتف +86 53188737397 | بريد إلكتروني Levin@silicaplant.com
المستندات الفنية ودعم التطبيق متاحان عند الطلب.
جميع المعلومات الواردة هنا والمحتوى المنشور هو للرجوع فقط، دون أي ضمان للدقة أو الشمولية. لا يتم تقديم أي ضمان لنتائج استخدام المنتج. نحن لا نتحمل أي مسؤولية عن الاستخدام غير السليم للمنتج أو الاعتماد على المعلومات. نحتفظ بالحق في تعديل أسعار المنتجات والمواصفات دون إشعار. لمشاكل الانتهاك، اتصل بنا لإزالة المحتوى.
Contact
Leave your information and we will contact you.
هاتف
وي شات
واتساب