Persian
جریانپذیری پودر را با راهکارهای سیلیکای تخصصی ZLSIL™ و ZLCSIL™ بهبود بخشید
ساخته شده در 05.17
دفترچه راهنمای فنی سیلیسهای تخصصی ZLSIL™ و سیلیسهای دودی ZLCSIL™ به عنوان مواد روانکننده و ضد کلوخه
مواد اولیه پودری به طور گسترده و فزایندهای در صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی، مصالح ساختمانی و بسیاری صنایع دیگر مورد استفاده قرار میگیرند. قابلیت جریان عالی، پیششرط اصلی برای جابجایی دقیق پودر، تخلیه روان سیلو و دوزینگ دقیق است. با این حال، بسیاری از پودرها ذاتاً بسیار چسبنده و پردازش آنها دشوار است. در همین حال، تحت تأثیر رطوبت محیط، دما، فشار و سایر شرایط آب و هوایی یا عملیاتی، بیشتر پودرها در طول نگهداری یا حمل و نقل مستعد کلوخهشدن هستند که این امر دشواری کاربرد را بیشتر میکند.
برای رفع این نقاط درد صنعت، سری سیلیکای تخصصی ZLSIL™ و سری سیلیکای دودی ZLCSIL™ که توسط شرکت Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. توسعه یافتهاند، به عنوان عوامل کمکی جریان و ضد کلوخهکننده با راندمان بالا عمل میکنند. این محصولات، مشکلات جریانپذیری ضعیف و کلوخهشدن آسان در سیستمهای پودری مختلف را هدف قرار داده و حل میکنند و تضمین پایداری در کل فرآیند را برای پردازش، ذخیرهسازی و حمل و نقل محصولات پودری فراهم میآورند.
برای مشخص کردن دقیق رفتار جریان پودرها، انواع روشهای آزمون استاندارد شده به طور معمول در صنعت استفاده میشوند که روشهای اصلی به شرح زیر هستند:
این یک روش کلاسیک برای مشخص کردن قابلیت جریان پودر است. پودر به طور یکنواخت از طریق یک الک روی قسمت بالایی یک استوانه فلزی ریخته میشود و پودر به طور طبیعی یک مخروط تشکیل میدهد. هنگامی که ذرات روی مخروط میافتند، بسته به زاویه مخروط و ویسکوزیته ذرات، میچسبند یا میغلتند. با ادامه تجمع ذرات، مخروط شیبدارتر میشود تا زمانی که گرانش بر انسجام بین ذرات غلبه کند و در نهایت مخروطی با ارتفاع و شیب ثابت تشکیل دهد. با اندازهگیری ارتفاع مخروط یا زاویه شیب، میتوان "زاویه تکیه" پودر را به دست آورد. هرچه ویسکوزیته ذرات قویتر باشد، مقدار زاویه تکیه بالاتر و قابلیت جریان پودر بدتر است. برعکس، زاویه تکیه پایینتر نشاندهنده قابلیت جریان بهتر پودر است.
این یک روش آزمون سریع برای قابلیت جریان پودر است که با استفاده از مجموعهای از قیفهای شیشهای با قطرهای خروجی متفاوت قابل انجام است. دو حالت اصلی آزمون وجود دارد: یکی تعیین اینکه آیا پودر میتواند بدون وقفه از قیف کالیبر مربوطه خارج شود و در نتیجه درجه قابلیت جریان را قضاوت کند؛ دیگری اندازهگیری کل زمان عبور پودر از قیف با قطر خروجی مشخص است. هرچه زمان کوتاهتر باشد، قابلیت جریان پودر بهتر است.
این یک روش آزمایشی حساستر و با کاربری آسانتر است. در طول آزمایش، پودر در مجموعهای از الکها (با بزرگترین سوراخ در بالا) ریخته میشود و مجموعه الکها برای مدت زمان مشخصی نوسان داده میشود. پودر بر اساس ویژگیهای جریان خود به الکهای پایینتر مینشیند. اگر پودر چسبندگی بسیار قوی داشته باشد، بیشتر مواد روی الک بالایی باقی میمانند. هرچه قابلیت جریان پودر بهتر باشد، مقدار بیشتری از مواد از الک عبور کرده و مینشیند و نسبت مواد که در نهایت به سینی الک میریزد، بیشتر خواهد بود. پس از نوسان، جرم باقیمانده روی هر لایه الک وزن میشود، جرم هر لایه در ضریب الک مربوطه ضرب شده و جمع میشود و نتیجه نهایی، مقدار کمی اندازهگیری شده قابلیت جریان پودر است.
این روش دارای رویه آزمون پیچیدهتری است و دادههای آزمون را میتوان برای محاسبه دقیق اندازه طراحی سیلو به منظور اطمینان از تخلیه روان پودر استفاده کرد. طبق نظریه کلاسیک جنیکه، نسبت ffc تنش تحکیم به استحکام مواد حجیم به عنوان قابلیت جریان پودر تعریف میشود. سلول برشی حلقوی که توسط شولتز پیشنهاد شده است نیز به طور گسترده در صنعت به عنوان یک راهحل بهینه شده از سلول برشی کلاسیک برای بهبود بیشتر دقت آزمون استفاده میشود.
بر اساس تحقیقات دانشمندانی مانند زیمرمن، آزمون استحکام کششی روش اصلی برای اندازهگیری انسجام پودر در حالت کمتراکم است. در طول آزمایش، یک کاوشگر با لایه نازکی از وازلین با سطح صاف پودر تماس پیدا کرده و با سرعت ثابت بالا کشیده میشود. یک دستگاه تست استحکام کششی با حساسیت بالا، نیروی لازم برای جدا کردن لایه بالایی پودر از لایه پایینی را ثبت میکند. هرچه مقدار نیرو کمتر باشد، انسجام پودر کمتر و قابلیت جریانپذیری آن بهتر است.3 مکانیزم عمل مواد روانکننده
تمام ذرات پودر از طریق نیروهای وان در والس به یکدیگر چسبیدهاند. برای ذرات فوقریز، تأثیر نیروهای وان در والس بسیار بیشتر از جاذبهای است که باعث جدایی ذرات و جریان پودر میشود، که دلیل اصلی جریان ضعیف پودرهای ریز بهطور کلی است.
مواد روانساز خود مواد پودری با اندازه ذرات بسیار ریز هستند که میتوانند به طور یکنواخت روی سطح ذرات پودر میزبان پوشش داده شوند تا زبری سطح ذرات را افزایش دهند و افزایش زبری سطح میتواند نیروی جاذبه بین دو ذره پودر را به طور قابل توجهی کاهش دهد. سیلیکای تخصصی ZLSIL™ و سیلیکای دودی ZLCSIL™ میتوانند به طور کامل با سطح ذرات پودر میزبان مطابقت داشته و آن را بپوشانند، نیروی برهمکنش بین ذرات را به طور مؤثر جدا کرده و جاذبه بین ذرات را به شدت کاهش دهند، که این مزیت اصلی آنها به عنوان مواد روانساز و ضد کلوخهکننده با کارایی بالا است.
در این راهنما، "چسبندگی" بهطور خاص به پدیدهای اشاره دارد که در آن قابلیت جریان پودر بهطور مداوم به دلیل ذخیرهسازی طولانیمدت کاهش مییابد و حتی در موارد شدید، یک بلوک کلی متراکم تشکیل میدهد. "عامل ضد چسبندگی" مربوطه به محصولی اشاره دارد که میتواند بهطور مداوم قابلیت جریان خوب پودر را در طول ذخیرهسازی طولانیمدت حفظ کند.
برای دستیابی به بهترین اثر بهبود جریان در سطح افزودنی کم، کمک جریان باید به خوبی روی سطح پودر میزبان پراکنده شود. سیلیکای تخصصی ZLSIL™ و سیلیکای دودی ZLCSIL™ به راحتی میتوانند این پراکندگی خوب را از طریق یک فرآیند اختلاط ساده به دست آورند و با تجهیزات اختلاط از جمله میکسرهای شیاردار، میکسرهای پارویی یا بلندرهای نواری سازگار هستند.
محصولات مختلف ZLSIL™ و ZLCSIL™ دارای ویژگیهای پراکندگی متفاوتی هستند. تیم پروفسور زیمرمن در دانشگاه وورتسبورگ تحقیقات عمیقی در مورد این اثر انجام داده است. در این آزمایش، نشاسته ذرت به عنوان ماتریس مدل استفاده شد و مدلهای مختلف محصولات ZLSIL™ و ZLCSIL™ و همچنین افزودنی جریان فسفات تریکلسیم (TCP) استاندارد صنعتی، با نشاسته ذرت برای زمانهای اختلاط مختلف با استفاده از مخلوطکن Turbula® مخلوط شدند. در نهایت، قابلیت جریان سیستم از طریق تست استحکام کششی ارزیابی شد.
نتایج آزمایشها نشان داد که پس از اختلاط کوتاه مدت، تمام مواد روانکننده مورد آزمایش توانستند قابلیت جریان نشاسته ذرت را به طور قابل توجهی بهبود بخشند، که در این میان محصولات آبگریز مانند ZLSIL™ D 17 اثر بهبود برجستهای داشتند. با این حال، هنگامی که زمان اختلاط بیش از حد طولانی شد، قابلیت جریان سیستم دوباره کاهش یافت. دلیل اصلی این است که روانکننده بیش از حد بر روی سطح نشاسته ذرت پراکنده شد و در نتیجه زبری سطح ذرات کاهش یافته و اثر اصلاح جریان از بین رفت.
دلیل اصلی جریانپذیری ضعیف پودرهای مرطوب این است که لایه مایع (مایع میتواند آب، محلول آبی یا روغن باشد) که روی سطح ذرات پودر وجود دارد، ذرات را به هم میچسباند. کمکهای جریان میتوانند با جذب لایه مایع روی سطح ذرات، جریانپذیری را بهبود بخشند.
برای دستیابی به جذب مایع کارآمد، مواد کمکی جریان باید تخلخل بالایی داشته باشند و بتوانند مایع را از طریق عمل مویرگی به ساختار منافذ جذب کنند، که یکی از دلایل اصلی تبدیل شدن سیلیکای تخصصی ZLSIL™ به یک ماده کمکی جریان عالی برای سیستمهای پودر مرطوب با ویژگیهای تخلخل بالای خود است. با این حال، شرایط اختلاط مستقیماً بر عملکرد ماده کمکی تأثیر میگذارد: اگر آگلومراهای سیلیکا تا سطح زیر میکرون بیش از حد تجزیه شوند، ساختار منافذ از بین میرود و ظرفیت جذب به شدت کاهش مییابد. به عبارت دیگر، پراکندگی ریز که میتواند کارایی ماده کمکی را در سیستمهای پودر خشک بهبود بخشد، در عوض کارایی ماده کمکی را در سیستمهای پودر مرطوب کاهش میدهد.
بنابراین، برای سیستمهای پودر مرطوب، محصولات سیلیکایی با تخلخل بالا و پایداری مکانیکی قویتر مناسبتر هستند. شرکت مواد سیلیکونی ژونگچی (شاندونگ) انواع محصولات سیلیکای تخصصی ZLSIL™ و سیلیکای دودی ZLCSIL™ متمایز را برای این سناریو توسعه داده است که میتواند نیازهای اصلاح جریان پودرهای پایه مختلف را به دقت مطابقت دهد.
آزمایش کنترل شدهای با استفاده از مخلوط نمک طعام مرطوب به عنوان پودر میزبان نشان داد که سیستم نمک مرطوب خود دارای قابلیت جریانپذیری بسیار ضعیفی است و با روش قیف، درجه جریان 7 اندازهگیری شد. پس از افزودن 0.6 درصد ZLSIL™ 22 S یا ZLSIL™ 50 S، قابلیت جریانپذیری سیستم در عرض 1 دقیقه اختلاط به درجه جریان 2 افزایش یافت. با این حال، با افزایش زمان اختلاط، سیلیکا بیش از حد پراکنده شد، تخلخل کاهش یافت و قابلیت جریانپذیری سیستم دوباره تخریب شد. بسته به شدت اختلاط، اثر اختلاط بیش از حد ZLSIL™ 22 S میتواند در عرض چند دقیقه رخ دهد، در حالی که ZLSIL™ 50 S میتواند برای مدت طولانی کارایی بالایی را بدون شکست عملکرد به دلیل افزایش زمان اختلاط حفظ کند. در عین حال، این آزمایش تأیید کرد که کاهش نیروی برشی و کاهش سرعت و شدت اختلاط میتواند زمان اثرگذاری مؤثر ZLSIL™ 22 S را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
مایعاتی که باعث چسبندگی پودر مرطوب میشوند، به دو دسته آب پایه و روغن پایه تقسیم میشوند. برای سیستمهای مایع آب پایه، علاوه بر بهبود قابلیت جریان با جذب مایع، میتوان از سیلیکای آبگریز برای اصلاح کارآمد نیز استفاده کرد که ثابت شده است یک عامل جریاندهنده ویژه با راندمان بالا برای مواد رطوبتگیر است. سیلیکای آبگریز فیلم آب را جذب نمیکند، بلکه روی فیلم آب معلق میشود تا فاصله پایداری بین ذرات را حفظ کند و میتواند به بهبود قابلیت جریان در سطح افزودنی کمتر دست یابد، به طوری که راندمان آن توسط ظرفیت جذب خودش محدود نمیشود.
لازم به ذکر است که سیلیکای آبگریز نیز به مخلوط شدن بیش از حد حساس است. در صورت اعمال نیروی برشی بیش از حد، محصول ممکن است توسط آب مرطوب شده و اثر اصلاحی خود را از دست بدهد. هرچه آبگریزی سیلیکا قویتر باشد، حساسیت آن به مخلوط شدن بیش از حد کمتر است. آزمایش کنترل شده نشان داد که برای سیستم سدیم کلرید مرطوب، پس از افزودن ۰.۴٪ سیلیکای آبگریز ZLCSIL™ D 10 و ZLCSIL™ D 17، قابلیت جریان نمک بلافاصله بهبود یافت. با این حال، پس از مخلوط شدن طولانی مدت، قابلیت جریان سیستم به دلیل مرطوب شدن سیلیکا ناشی از انرژی برشی بیش از حد به تدریج بدتر شد. در این میان، اثر مخلوط شدن بیش از حد ZLCSIL™ D 17 میتواند در عرض ۳ دقیقه رخ دهد، در حالی که ZLCSIL™ D 10 توانایی ضد مخلوط شدن بیش از حد قویتری داشت و میتوانست تا ۱۲ دقیقه با سرعت برشی معین بدون هیچ کاهشی در اثر اصلاح جریان مخلوط شود.
رفتار پلیمریزاسیون زدایی مواد روانکننده در حین اختلاط با پودر میزبان، اثرات کاملاً متفاوتی در سیستمهای پودر خشک و مرطوب ایجاد میکند:
1. در سیستمهای پودر خشک و سخت، دپلیمریزاسیون کمکهای جریان به پوشش جامعتر سطح ذرات پودر میزبان کمک میکند و در نتیجه کارایی اصلاح سیلیکا به عنوان یک کمک جریان را بهبود میبخشد.
2. در سیستمهای پودر مرطوب، دپلیمریزاسیون بیش از حد کمکهای جریان ساختار منافذ سیلیکا را تخریب کرده، تخلخل را کاهش میدهد و سپس کارایی اصلاح سیلیکا به عنوان یک کمک جریان را تضعیف میکند.
بر اساس این، فرآیندهای مخلوطسازی متمایز و مدلهای مناسب سیلیکا باید برای انواع مختلف سیستمهای پودری انتخاب شوند.
پودرهای مواد نرم مانند چربیها، مومها و امولسیفایرها در حین جابجایی و حمل و نقل بسیار دشوار هستند. به خصوص در طول نگهداری طولانی مدت یا حمل و نقل مسافت طولانی، این نوع پودر به شدت مستعد کلوخه شدن شدید است؛ هنگامی که محصول در معرض محیطهای با نوسانات دما قرار میگیرد (مانند سناریوهای حمل و نقل دریایی)، مشکل کلوخه شدن بیشتر تشدید میشود. بنابراین، مواد کمکی ضد کلوخه شدن کارآمد برای حمل و نقل مسافت طولانی و نگهداری طولانی مدت این نوع پودر ضروری هستند.
پودرهای نرم یا ترموپلاستیک هنگام افزایش دما یا تحت فشار، دچار تغییر شکل ذرات شده و سپس به یکدیگر میچسبند. سیلیس میتواند به طور یکنواخت بر روی سطح ذرات پودر نرم پوشش داده شود تا یک لایه عایق تشکیل دهد و از چسبیدن ذرات به یکدیگر جلوگیری کند. با این حال، در مقایسه با سیستمهای پودر سخت، برای دستیابی به اثر ضد کلوخهشدگی ایدهآل، به خصوص اثر ضد کلوخهشدگی طولانیمدت، مقدار بیشتری سیلیس مورد نیاز است: معمولاً مقدار افزودن سیلیس در سیستمهای پودر نرم میتواند تا ۵٪ برسد، در حالی که سیستمهای پودر سخت معمولاً فقط به مقدار افزودنی کمتر از ۱٪ برای رفع نیاز نیاز دارند.
دلیل اصلی این است که بخشی از عامل ضد کلوخه ممکن است در طول نگهداری به سطح ذرات پودر نرم نفوذ کند و منجر به کاهش کارایی جداسازی سطح شود. تنها با افزودن مقدار کافی از ماده کمکی ضد کلوخه میتوان اطمینان حاصل کرد که مقدار کافی از ماده کمکی به طور مداوم روی سطح ذرات پودر نرم باقی میماند تا اثرات طولانیمدت ضد کلوخه و اصلاح جریان حفظ شود.
فرآیند مخلوط کردن نقش تعیینکنندهای در عملکرد نهایی کمکهای جریان دارد و تجهیزات مخلوطکن و پارامترهای فرآیند باید بهطور دقیق با توجه به ویژگیهای سیستمهای پودری مختلف مطابقت داشته باشند:
3. برای پودرهای سخت خشک، شدت مخلوط کردن باید به اندازه کافی بالا باشد تا بهطور کامل آگلومرههای سیلیکا را تجزیه کند، پوشش یکنواختی از کمک بر روی سطح پودر میزبان ایجاد کند و مخلوط کردن کامل میتواند تأثیر بهتری در اصلاح جریان بهدست آورد.
4. برای سیستمهای پودری مرطوب، شدت مخلوط کردن بیش از حد میتواند ساختار حفرهای سیلیکا را بهطور جزئی تخریب کند و در نتیجه عملکرد ضد کلوخهسازی و اصلاح جریان آن را کاهش دهد، بنابراین یک فرآیند مخلوط کردن ملایم مورد نیاز است.
5. برای سیستمهای پودری نرم، شدت مخلوط کردن باید با توجه به ویژگیهای نرم شدن و استحکام ذرات پودر تنظیم شود تا از آسیب به ساختار ذرات پودر نرم بهدلیل نیروی برشی بیش از حد جلوگیری شود و در عین حال پراکندگی یکنواخت سیلیکا تضمین شود.
سناریوهای قابل استفاده از تجهیزات مختلف مخلوطکن به شرح زیر است:
• مخلوطکن چرخشی: میتواند اثر مخلوطکنندگی بسیار ملایمی ارائه دهد، بهویژه برای پردازش پودرهای فوقالعاده نرم مناسب است.
• مخلوطکن مخروطی (مانند مخلوطکن ناتا): همچنین دارای ویژگیهای مخلوطکنندگی ملایم است، با حداقل آسیب به ذرات پودر، اما به زمان مخلوطکردن طولانیتری نیاز دارد.
1. مخلوطکن پروانهای: فرآیند مخلوطکردن ملایم است و در عین حال میتواند یکنواختی عالی در مقیاس کلان به دست آورد. این گزینهای ایدهآل برای پودرهای نرم و پودرهای جاذب رطوبت است و میتواند ساختار حفرهای سیلیکا را بهطور کامل حفظ کند.
2. مخلوطکن برش کلاهی: انرژی مخلوطکردن بالاتری دارد، اما هنوز هم به اندازه کافی ملایم است و کمککنندههای جریان را به سطح پودرهای نرم فشار نمیدهد، مناسب برای انواع مختلف پودرها است و زمان مخلوطکردن کمتری نیاز دارد که میتواند بهطور انعطافپذیر بر اساس نیازهای واقعی تنظیم شود: زمان مخلوطکردن میتواند برای پودرهای جاذب رطوبت کوتاهتر شود و برای پودرهای سخت خشک بهطور مناسب افزایش یابد.
3. میکسر روبانی: شدت اختلاط بالاتر و نیروی برشی زیاد، به ویژه مناسب برای پردازش پودرهای خشک سخت.
برای اصلاح جریان محصولات خشک شده با اسپری، یک طرح بهینهسازی فرآیند ویژه وجود دارد: جدا کردن سیلیس از دوغاب مواد خام و افزودن مستقیم آن به خشککن اسپری میتواند باعث شود سیلیس به طور یکنواخت بر روی سطح ذرات جدید تحت عمل جریان هوای گرم پراکنده شود و به طور کامل از آسیب به پودر خشک شده با اسپری ناشی از تنش مکانیکی جلوگیری کند، که این یک طرح کارآمد برای اصلاح جریان چنین محصولاتی است.
بعد اصلی | پودرهای سخت خشک | پودرهای سخت مرطوب | پودرهای نرم |
نوع سیلیکای مناسب | سیلیکای با قابلیت پراکندگی آسان | سیلیکای با پایداری مکانیکی بالا، جذبکنندگی بالا | سیلیکای با قابلیت پراکندگی آسان |
سطح افزودنی توصیهشده | سطح افزودنی پایین، معمولاً ＜1% | سطح افزودنی بهطور انعطافپذیر بر اساس محتوای مایع سیستم تنظیم میشود | سطح افزودنی بالا، تا 5% بهویژه برای سیستمهایی با نیازهای ضد چسبندگی طولانیمدت |
الزامات فرآیند اختلاط | اختلاط کامل با شدت بالا | هم زدن ملایم با برش کم | اختلاط متوسط: پراکندگی کامل سیلیکا را تضمین میکند بدون اینکه به ساختار ذرات پودر نرم آسیب برساند |
در کاربردهای صنعتی واقعی، محصولات پودری اغلب چندین ویژگی را همزمان دارند. به عنوان مثال، پودرهای میوه و سبزیجات ممکن است هم حاوی اجزای سخت و خشک غیررطوبتگیر مانند نشاسته و هم اجزای رطوبتگیر مانند قندها باشند؛ پودر شیر ممکن است هم حاوی لاکتوز رطوبتگیر و هم اجزای نرم مبتنی بر چربی باشد. رفتار جریان این سیستمهای مرکب، ویژگیهای سیستمهای منفرد در جدول بالا را به روشی پیچیده ادغام میکند، بنابراین نیاز به طراحی راهحلهای هدفمند است.
شرکت مواد سیلیکونی ژونگچی (شاندونگ) میتواند خدمات انحصاری انتخاب محصول و بهینهسازی فرآیند را بر اساس ویژگیهای مواد خاص مشتری و سناریوهای کاربردی ارائه دهد و پشتیبانی فنی کامل و راهنمایی کاربردی برای محصولات سری ZLSIL™، ZLCSIL™ و ZQSIL™ در طول فرآیند به مشتریان ارائه دهد.
شرکت مواد سیلیکونی ژونگچی (شاندونگ) با تخصص در تحقیق و توسعه، تولید و فروش سیلیکای درجه بالا برای مواد غذایی و دارویی. برندهای اصلی: ZLSIL™، ZLXIDE™، ZLCSIL™. محصولات مطابق با استانداردهای جهانی درجه غذایی، راهحلهای فرمولاسیون با کارایی بالا و مطابق با مقررات را برای شرکتهای جهانی مواد غذایی و دارویی ارائه میدهند.
پشتیبانی فنی کامل فرآیند و خدمات سفارشی از دفتر مرکزی و پایگاه تولید ما در دسترس است.
تماس: تلفن +86 53188737397 | ایمیل Levin@silicaplant.com
اسناد فنی و پشتیبانی کاربردی در صورت درخواست موجود است.
تمام اطلاعات موجود در اینجا و محتوای منتشر شده فقط برای مرجع است و هیچ ضمانتی از دقت یا کامل بودن آن وجود ندارد. هیچ ضمانتی برای نتایج استفاده از محصول داده نمیشود. ما هیچ مسئولیتی در قبال استفاده نادرست از محصول یا اتکا به اطلاعات نمیپذیریم. ما حق تغییر قیمتها و مشخصات محصولات را بدون اطلاع قبلی محفوظ میداریم. برای مسائل نقض، با ما تماس بگیرید تا حذف شود.
Contact
Leave your information and we will contact you.
تلفن
ویچت
واتساپ