Bahasa Indonesia
Tingkatkan Aliran Bubuk dengan Solusi Silika Khusus ZLSIL™ & ZLCSIL™
Dibuat pada 05.17
Manual Teknis untuk ZLSIL™ Specialty Silica dan ZLCSIL™ Fumed Silica sebagai Bantuan Aliran dan Agen Anti-Caking
Bahan baku bubuk banyak digunakan dan semakin meningkat penggunaannya dalam industri makanan, farmasi, kimia, bahan bangunan, dan banyak industri lainnya. Kemampuan alir yang sangat baik adalah prasyarat inti untuk penanganan bubuk yang akurat, pengosongan silo yang lancar, dan dosis yang tepat. Namun, banyak bubuk secara inheren sangat kohesif dan sulit diproses. Sementara itu, dipengaruhi oleh kelembaban lingkungan, suhu, tekanan, dan kondisi iklim atau operasional lainnya, sebagian besar bubuk sangat rentan terhadap penggumpalan selama penyimpanan atau transportasi, yang semakin meningkatkan kesulitan aplikasi.
Untuk mengatasi kendala industri ini, silika khusus ZLSIL™ dan seri silika berasap ZLCSIL™ yang dikembangkan oleh Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. berfungsi sebagai agen pembantu aliran dan anti-caking yang efisien. Produk ini menargetkan dan menyelesaikan masalah aliran yang buruk dan mudah menggumpal dalam berbagai sistem bubuk, memberikan jaminan stabil di seluruh proses untuk pengolahan, penyimpanan, dan transportasi produk bubuk.
Untuk mengkarakterisasi perilaku aliran bubuk secara akurat, berbagai metode pengujian standar umum digunakan dalam industri, dengan metode inti sebagai berikut:
Ini adalah metode klasik untuk mengkarakterisasi kemampuan alir serbuk. Serbuk dijatuhkan secara merata melalui saringan ke bagian atas silinder logam, dan serbuk secara alami membentuk kerucut. Ketika partikel jatuh di atas kerucut, mereka akan menempel atau berguling sesuai dengan sudut kerucut dan viskositas partikel. Seiring partikel terus menumpuk, kerucut menjadi lebih curam hingga gravitasi melebihi kohesi antarpartikel, akhirnya membentuk kerucut dengan ketinggian dan kemiringan tetap. Dengan mengukur ketinggian kerucut atau sudut kemiringan, "sudut istirahat" serbuk dapat diperoleh. Semakin kuat viskositas partikel, semakin tinggi nilai sudut istirahat, dan semakin buruk kemampuan alir serbuk. Sebaliknya, sudut istirahat yang lebih rendah mewakili kemampuan alir serbuk yang lebih baik.
Ini adalah metode uji cepat untuk aliran bubuk, yang dapat diselesaikan menggunakan serangkaian corong kaca dengan diameter outlet yang berbeda. Ada dua mode uji inti: yang satu adalah untuk menentukan apakah bubuk dapat mengalir keluar dari corong dengan kaliber yang sesuai tanpa gangguan, sehingga dapat menilai tingkat aliran; yang lainnya adalah untuk mengukur total waktu yang dibutuhkan bubuk untuk melewati corong dengan diameter outlet tertentu. Semakin pendek waktu, semakin baik aliran bubuk.
Ini adalah metode pengujian yang lebih sensitif dan mudah dioperasikan. Selama pengujian, bubuk dituangkan ke dalam susunan saringan (dengan saringan berlubang terbesar di bagian atas), dan susunan saringan diayunkan selama periode waktu tertentu. Bubuk akan mengendap ke saringan yang lebih rendah sesuai dengan karakteristik alirannya sendiri. Jika bubuk memiliki kohesi yang sangat kuat, sebagian besar bahan akan tetap berada di saringan atas. Semakin baik kemampuan alir bubuk, semakin besar jumlah bahan yang melewati saringan dan mengendap, dan semakin tinggi proporsi bahan yang akhirnya jatuh ke wadah saringan. Setelah diayunkan, massa residu pada setiap lapisan saringan ditimbang, massa setiap lapisan dikalikan dengan koefisien saringan yang sesuai dan dijumlahkan, dan hasil akhirnya adalah nilai pengukuran kuantitatif kemampuan alir bubuk.
Metode ini memiliki prosedur pengujian yang lebih canggih, dan data pengujian dapat digunakan untuk menghitung ukuran desain silo secara akurat guna memastikan aliran bubuk yang lancar. Menurut teori klasik Jenike, rasio ffc tegangan konsolidasi terhadap kekuatan material curah didefinisikan sebagai kemampuan aliran bubuk. Sel geser annular yang diusulkan oleh Schultze juga banyak digunakan dalam industri sebagai solusi optimal dari sel geser klasik untuk lebih meningkatkan akurasi pengujian.
Menurut penelitian para sarjana seperti Zimmermann, uji kekuatan tarik adalah metode inti untuk mengukur kohesi bubuk dalam keadaan berdensitas rendah. Selama pengujian, sebuah probe dengan lapisan tipis film Vaseline bersentuhan dengan permukaan datar bubuk dan diangkat dengan kecepatan konstan. Penguji kekuatan tarik yang sangat sensitif mencatat gaya yang diperlukan untuk memisahkan lapisan atas bubuk dari lapisan bawah. Semakin kecil nilai gaya, semakin rendah kohesi bubuk dan semakin baik aliran bubuk.3 Mekanisme Aksi Bantuan Aliran
Semua partikel bubuk saling menempel satu sama lain melalui gaya van der Waals. Untuk partikel ultrafine, efek gaya van der Waals jauh lebih besar daripada gravitasi yang mendorong pemisahan partikel dan aliran bubuk, yang merupakan alasan utama untuk umumnya rendahnya kemampuan aliran bubuk halus.
Bahan bantu aliran itu sendiri adalah bahan bubuk dengan ukuran partikel yang sangat halus, yang dapat dilapisi secara merata pada permukaan partikel bubuk induk untuk meningkatkan kekasaran permukaan partikel, dan peningkatan kekasaran permukaan dapat secara signifikan mengurangi gaya tarik antara dua partikel bubuk. Silika khusus ZLSIL™ dan silika berasap ZLCSIL™ dapat menyatu dan menutupi permukaan partikel bubuk induk dengan sempurna, secara efektif mengisolasi gaya interaksi antar partikel, dan sangat mengurangi daya tarik antar partikel, yang merupakan keunggulan inti mereka sebagai bahan bantu aliran dan agen anti-caking yang efisien.
Dalam manual ini, "caking" secara khusus mengacu pada fenomena bahwa kemampuan aliran bubuk terus menurun seiring waktu akibat penyimpanan jangka panjang, dan bahkan membentuk blok konsolidasi secara keseluruhan dalam kasus ekstrem. "Agen anti-caking" yang bersangkutan mengacu pada produk bantuan aliran yang dapat terus mempertahankan kemampuan aliran bubuk yang baik selama penyimpanan jangka panjang.
Untuk mencapai efek peningkatan aliran terbaik pada tingkat penambahan yang rendah, bantuan aliran harus didispersikan dengan halus di permukaan bubuk induk. Silika khusus ZLSIL™ dan silika asap ZLCSIL™ dapat dengan mudah mencapai dispersi halus ini melalui proses pencampuran sederhana, dan kompatibel dengan peralatan pencampuran termasuk mixer shear bajak, mixer dayung, atau blender pita.
Produk ZLSIL™ dan ZLCSIL™ dengan model yang berbeda memiliki karakteristik dispersi yang berbeda. Tim Profesor Zimmermann di Universitas Würzburg telah melakukan penelitian mendalam tentang efek ini. Dalam eksperimen, pati jagung digunakan sebagai matriks model, dan produk ZLSIL™ dan ZLCSIL™ dengan model yang berbeda, serta bahan pembantu aliran tricalcium phosphate (TCP) standar industri, dicampur dengan pati jagung untuk waktu pencampuran yang berbeda menggunakan blender Turbula®. Akhirnya, kemampuan alir sistem dievaluasi melalui uji kekuatan tarik.
Hasil eksperimen menunjukkan bahwa setelah pencampuran jangka pendek, semua bahan pembantu aliran yang diuji dapat secara signifikan meningkatkan kemampuan mengalir tepung jagung, di antaranya produk hidrofobik seperti ZLSIL™ D 17 memiliki efek peningkatan yang sangat luar biasa. Namun, ketika waktu pencampuran terlalu lama, kemampuan mengalir sistem kembali menurun. Alasan utamanya adalah bahan pembantu aliran terdispersi berlebihan di permukaan tepung jagung, yang mengakibatkan penurunan kekasaran permukaan partikel dan hilangnya efek modifikasi aliran.
Alasan utama untuk buruknya aliran bubuk basah adalah bahwa film cair (cairan bisa berupa air, larutan akuatik, atau minyak) yang ada di permukaan partikel bubuk mengikat partikel-partikel tersebut bersama-sama. Bantuan aliran dapat meningkatkan aliran dengan menyerap film cair di permukaan partikel.
Untuk mencapai penyerapan cairan yang efisien, bahan bantu aliran harus memiliki porositas tinggi dan dapat menyerap cairan ke dalam struktur pori melalui aksi kapiler, yang merupakan salah satu alasan utama mengapa silika khusus ZLSIL™ menjadi bahan bantu aliran yang sangat baik untuk sistem bubuk lembab dengan karakteristik porositasnya yang tinggi. Namun, kondisi pencampuran akan secara langsung memengaruhi kinerja bahan bantu: jika aglomerat silika terdepolimerisasi berlebihan hingga tingkat submikron, struktur pori akan rusak dan kapasitas penyerapan akan sangat berkurang. Dengan kata lain, dispersi halus yang dapat meningkatkan efisiensi bahan bantu dalam sistem bubuk kering justru akan mengurangi efisiensi bahan bantu dalam sistem bubuk lembab.
Oleh karena itu, untuk sistem bubuk lembab, produk silika dengan porositas tinggi dan stabilitas mekanik yang lebih kuat lebih cocok. Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. telah mengembangkan berbagai produk silika khusus ZLSIL™ dan silika berasap ZLCSIL™ yang terdiferensiasi untuk skenario ini, yang dapat secara akurat memenuhi kebutuhan modifikasi aliran dari bubuk dasar yang berbeda.
Sebuah eksperimen terkontrol menggunakan campuran natrium klorida lembab sebagai bubuk induk menunjukkan bahwa sistem garam lembab itu sendiri memiliki kemampuan mengalir yang sangat buruk, dengan tingkat aliran 7 yang diukur dengan metode corong. Setelah menambahkan 0,6% ZLSIL™ 22 S atau ZLSIL™ 50 S, kemampuan mengalir sistem dapat ditingkatkan ke tingkat aliran 2 dalam waktu 1 menit pencampuran. Namun, dengan perpanjangan waktu pencampuran, silika menjadi terlalu terdispersi, porositas berkurang, dan kemampuan mengalir sistem kembali memburuk. Bergantung pada intensitas pencampuran, efek pencampuran berlebih dari ZLSIL™ 22 S dapat terjadi dalam beberapa menit, sementara ZLSIL™ 50 S dapat mempertahankan efisiensi tinggi untuk waktu yang lama tanpa kegagalan kinerja karena perpanjangan waktu pencampuran. Pada saat yang sama, eksperimen mengkonfirmasi bahwa mengurangi gaya geser dan menurunkan kecepatan serta intensitas pencampuran dapat secara signifikan memperpanjang waktu aksi efektif ZLSIL™ 22 S.
Cairan yang menyebabkan bubuk lembap menjadi lengket dapat dibagi menjadi kategori berbasis air dan berbasis minyak. Untuk sistem cairan berbasis air, selain meningkatkan aliran dengan menyerap cairan, silika hidrofobik juga dapat digunakan untuk modifikasi yang efisien, yang telah terbukti menjadi bahan pembantu aliran khusus berkinerja tinggi untuk zat higroskopis. Silika hidrofobik tidak menyerap lapisan air, tetapi tersuspensi pada lapisan air untuk menjaga jarak yang stabil antar partikel, dan dapat mencapai peningkatan aliran pada tingkat penambahan yang lebih rendah, dengan efisiensinya tidak dibatasi oleh kapasitas penyerapannya sendiri.
Perlu dicatat bahwa silika hidrofobik juga sensitif terhadap pencampuran berlebih. Jika gaya geser yang berlebihan diterapkan, produk dapat dibasahi oleh air dan kehilangan efek modifikasinya. Semakin kuat hidrofobisitas silika, semakin rendah sensitivitasnya terhadap pencampuran berlebih. Eksperimen terkontrol menunjukkan bahwa untuk sistem natrium klorida lembab, setelah menambahkan 0,4% ZLCSIL™ D 10 dan ZLCSIL™ D 17 hidrofobik, aliran garam dapat segera ditingkatkan. Namun, setelah pencampuran jangka panjang, aliran sistem berangsur-angsur memburuk karena pembasahan silika yang disebabkan oleh energi geser yang berlebihan. Di antaranya, efek pencampuran berlebih ZLCSIL™ D 17 dapat terjadi dalam waktu 3 menit, sementara ZLCSIL™ D 10 memiliki kemampuan anti-pencampuran berlebih yang lebih kuat, dan dapat dicampur hingga 12 menit pada laju geser yang diberikan tanpa penurunan efek modifikasi aliran.
Perilaku depolimerisasi bahan pembantu aliran selama pencampuran dengan serbuk induk menghasilkan efek yang sama sekali berbeda dalam sistem serbuk kering dan lembab:
1. Dalam sistem bubuk kering yang keras, depolimerisasi bantuan aliran membantu untuk lebih komprehensif menutupi permukaan partikel bubuk induk, sehingga meningkatkan efisiensi modifikasi silika sebagai bantuan aliran.
2. Dalam sistem bubuk lembab, depolimerisasi bantuan aliran yang berlebihan akan merusak struktur pori silika, mengurangi porositas, dan kemudian melemahkan efisiensi modifikasi silika sebagai bantuan aliran.
Berdasarkan ini, proses pencampuran yang berbeda dan model silika yang sesuai perlu dipilih untuk berbagai jenis sistem bubuk.
Bubuk dari bahan lunak seperti lemak, lilin, dan pengemulsi sangat sulit ditangani selama penanganan dan transportasi. Terutama selama penyimpanan jangka panjang atau transportasi jarak jauh, jenis bubuk ini sangat rentan terhadap penggumpalan yang parah; ketika produk terpapar lingkungan fluktuasi suhu (seperti skenario pengiriman laut), masalah penggumpalan akan semakin parah. Oleh karena itu, bahan pembantu anti-penggumpalan yang efisien sangat penting untuk transportasi jarak jauh dan penyimpanan jangka panjang jenis bubuk ini.
Bubuk lunak atau termoplastik akan mengalami deformasi partikel dan kemudian saling menempel ketika suhu naik atau di bawah tekanan. Silika dapat dilapisi secara merata di permukaan partikel bubuk lunak untuk membentuk lapisan isolasi dan mencegah partikel saling menempel. Namun, dibandingkan dengan sistem bubuk keras, untuk mencapai efek anti-caking yang ideal, terutama efek anti-caking jangka panjang, diperlukan jumlah penambahan silika yang lebih tinggi: biasanya jumlah penambahan silika dalam sistem bubuk lunak bisa mencapai 5%, sedangkan sistem bubuk keras biasanya hanya memerlukan jumlah penambahan kurang dari 1% untuk memenuhi kebutuhan.
Alasan utamanya adalah bahwa sebagian dari agen anti-pengerasan dapat menembus ke dalam permukaan partikel bubuk lembut selama penyimpanan, yang mengakibatkan efisiensi isolasi permukaan yang berkurang. Hanya dengan menambahkan jumlah bantuan anti-pengerasan yang cukup kita dapat memastikan bahwa cukup bantuan tetap di permukaan partikel bubuk lembut secara terus-menerus untuk mempertahankan efek anti-pengerasan dan modifikasi aliran jangka panjang.
Proses pencampuran memainkan peran penting dalam kinerja akhir bahan bantu aliran, dan peralatan pencampuran serta parameter proses perlu dicocokkan secara akurat sesuai dengan karakteristik sistem bubuk yang berbeda:
3. Untuk bubuk keras kering, intensitas pencampuran harus cukup tinggi untuk sepenuhnya mendepolimerisasi aglomerat silika, mencapai cakupan seragam bahan bantu pada permukaan bubuk induk, dan pencampuran penuh dapat memperoleh efek modifikasi aliran yang lebih baik.
4. Untuk sistem bubuk lembab, intensitas pencampuran yang berlebihan akan merusak sebagian struktur pori silika, sehingga mengurangi kinerja anti-caking dan modifikasi alirannya, sehingga diperlukan proses pencampuran yang ringan.
5. Untuk sistem bubuk lunak, intensitas pencampuran perlu disesuaikan sesuai dengan karakteristik pelunakan dan kekuatan partikel bubuk, untuk menghindari kerusakan struktur partikel bubuk lunak oleh gaya geser yang berlebihan, sambil memastikan dispersi silika yang seragam.
Skenario yang berlaku untuk berbagai peralatan pencampur adalah sebagai berikut:
• Pencampur tumble: dapat memberikan efek pencampuran yang sangat lembut, terutama cocok untuk pengolahan bubuk ultra-lembut.
• Pencampur konis (seperti pencampur Nauta): juga memiliki karakteristik pencampuran yang lembut, dengan kerusakan minimal pada partikel bubuk, tetapi memerlukan waktu pencampuran yang lebih lama.
1. Pencampur paddle: proses pencampuran lembut, dan pada saat yang sama dapat mencapai keseragaman pencampuran yang sangat baik pada skala makro. Ini adalah pilihan ideal untuk bubuk lembut dan bubuk higroskopis, dan dapat sepenuhnya mempertahankan struktur pori silika.
2. Pencampur shear plow: energi pencampuran yang lebih tinggi, tetapi masih cukup lembut, tidak akan menekan bahan aliran ke permukaan bubuk lembut, cocok untuk berbagai jenis bubuk, dengan waktu pencampuran yang lebih pendek yang dapat disesuaikan secara fleksibel sesuai kebutuhan aktual: waktu pencampuran dapat dipersingkat untuk bubuk higroskopis, dan diperpanjang secara tepat untuk bubuk keras kering.
3. Ribbon blender: intensitas pencampuran yang lebih tinggi dan gaya geser besar, terutama cocok untuk memproses bubuk kering yang keras.
Untuk modifikasi aliran produk yang dikeringkan dengan semprotan, ada skema optimasi proses khusus: memisahkan silika dari slurry bahan mentah dan langsung menambahkannya ke dalam pengering semprotan dapat membuat silika terdispersi secara merata di permukaan partikel baru di bawah pengaruh aliran udara panas, dan sepenuhnya menghindari kerusakan pada bubuk yang dikeringkan dengan semprotan yang disebabkan oleh stres mekanis, yang merupakan skema efisien untuk modifikasi aliran produk semacam itu.
Dimensi Inti | Bubuk Kering Keras | Bubuk Keras Basah | Bubuk Lunak |
Tipe Silika yang Sesuai | Silika yang mudah terdispersi | Silika dengan stabilitas mekanis tinggi, daya serap tinggi | Silika yang mudah terdispersi |
Tingkat Penambahan yang Direkomendasikan | Tingkat penambahan rendah, biasanya ＜1% | Tingkat penambahan disesuaikan secara fleksibel sesuai dengan kandungan cairan dalam sistem | Tingkat penambahan tinggi, hingga 5% terutama untuk sistem dengan persyaratan anti-caking jangka panjang |
Persyaratan Proses Pencampuran | Pencampuran penuh intensitas tinggi | Pengadukan lembut rendah shear | Pencampuran sedang: pastikan dispersi penuh silika tanpa merusak struktur partikel bubuk yang lembut |
Dalam aplikasi industri aktual, produk bubuk sering kali memiliki banyak karakteristik secara bersamaan. Misalnya, bubuk buah dan sayuran dapat mengandung komponen keras dan kering yang tidak higroskopis seperti pati, dan komponen higroskopis seperti gula; bubuk susu dapat mengandung laktosa higroskopis dan komponen lunak berbasis lemak. Perilaku aliran sistem komposit ini akan mengintegrasikan karakteristik sistem tunggal dalam tabel di atas dengan cara yang kompleks, sehingga solusi yang ditargetkan perlu dirancang.
Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. dapat menyediakan layanan pemilihan produk eksklusif dan optimasi proses sesuai dengan karakteristik material dan skenario aplikasi spesifik pelanggan, serta memberikan dukungan teknis penuh dan panduan aplikasi untuk produk seri ZLSIL™, ZLCSIL™, ZQSIL™ bagi pelanggan di seluruh proses.
Zhongqi (Shandong) Silicon Materials Co., Ltd. Mengkhususkan diri dalam R&D, produksi, dan penjualan silika kelas eksipien makanan & farmasi kelas atas. Merek inti: ZLSIL™, ZLXIDE™, ZLCSIL™. Produk memenuhi standar food-grade global, menyediakan solusi formulasi berkinerja tinggi yang patuh untuk perusahaan makanan & farmasi global.
Dukungan teknis proses penuh & layanan yang disesuaikan tersedia dari kantor pusat dan basis produksi kami.
Kontak: Tel +86 53188737397 | Email Levin@silicaplant.com
Dokumen teknis & dukungan aplikasi tersedia berdasarkan permintaan.
Semua informasi di sini dan konten yang diterbitkan hanya untuk referensi, tanpa jaminan akurasi atau kelengkapan. Tidak ada jaminan yang diberikan untuk hasil penggunaan produk. Kami tidak bertanggung jawab atas penggunaan produk yang tidak tepat atau ketergantungan informasi. Kami berhak untuk menyesuaikan harga & spesifikasi produk tanpa pemberitahuan. Untuk masalah pelanggaran, hubungi kami untuk penghapusan.
Kontak
Tinggalkan informasi Anda dan kami akan menghubungi Anda.
Telepon
WeChat
WhatsApp