Ефекти върху размера на частиците върху смесването на прах: Как да постигнете равномерно смесване и да предотвратите сегрегацията

Предизвикателството на смесването на материали с различни размери на частиците

 В индустрии като фармацевтична, хранително-вкусова, хранителни добавки, химикали и материали за батерии, постигането на хомогенна прахообразна смес често е по-голямо предизвикателство от очакваното. Една от най-честите причини е значителната разлика в размера на частиците между съставките.

Типичните примери включват:

• Смесване на 2–3 мм гранули с 200–300 меша прах

• Смесване на груби частици носител с микронизирани активни съставки

• Добавяне на следи от прах към по-големи гранулирани продукти

• Комбиниране на фини добавки с гранули за инстантни напитки

Много производители откриват, че сместа изглежда еднородна веднага след смесването, но отделянето се получава по време на разтоварване, транспортиране, опаковане или транспортиране. В повечето случаи основната причина не е самият миксер за прах , но разликата в размера на частиците между материалите.

Защо различните размери на частиците причиняват сегрегация?

Когато се смесят материали с различен размер на частиците, по-малките частици са склонни да се движат надолу през празните пространства между по-големите частици, докато по-големите частици постепенно мигрират нагоре.

Например:

Материал	Размер на частиците
Гранули	2–3 мм
Фина пудра	200–300 меша (48–75 μm)
Марк: В този случай съотношението на размера на частиците може да надвишава 30:1 и може да достигне над 60:1.

Въпреки че сместа може първоначално да премине теста за еднородност, вибрациите и манипулирането по време на обработката надолу по веригата могат да доведат до повторно разделяне на материалите.

Това явление е широко признато в прахообразната технология като:

• Перколационна сегрегация

• Ефектът на бразилския орех

Колкото по-голяма е разликата в размера на частиците, толкова по-висок е рискът от сегрегация.

Препоръчителни съотношения на размера на частиците за равномерно смесване на праха

Въз основа на практически промишлен опит съотношението на размера на частиците играе критична роля за качеството на сместа.

Съотношение на размера на частиците	Ефективност на смесване
По-малко от 2:1	Отлично
2:1 до 5:1	много добре
5:1 до 10:1	Приемливо
10:1 до 20:1	Висок риск от сегрегация
Над 20:1	Тежък риск от сегрегация

Например:

• 500 μm, смесени с 1000 μm частици, обикновено се смесват добре.

• 200 μm смесени с 2000 μm частици може да покажат забележимо отделяне.

• 50 μm прах, смесен с 3000 μm гранули, обикновено изисква специални методи за обработка.

За индустрии, изискващи високо съдържание на еднородност, контролирането на разпределението на размера на частиците често е по-важно от увеличаването на времето за смесване.

Решение 1: Намаляване на разликите в размера на частиците

Най-ефективният подход е размерите на частиците да бъдат възможно най-сходни.

Например:

Оригинални материали:

• Материал A: 2–3 mm гранули

• Материал B: 300 меша на прах

След намаляване на размера:

• Материал A: 300–500 μm частици

Чрез намаляване на съотношението на размера на частиците до под 5:1 , еднородността на сместа може значително да се подобри, като същевременно се минимизира сегрегацията по време на съхранение и транспорт.

Това често е предпочитаното решение във фармацевтичното и специалното химическо производство.

Решение 2: Гранулирайте фини прахове преди смесване

Когато големите гранули не могат да бъдат намалени по размер, друга ефективна възможност е да се увеличат фините прахообразни частици чрез гранулиране.

Например:

Преди гранулиране:

• Основен продукт: 3 мм гранули

• Добавка: 300 меша на прах

След гранулиране:

• Основен продукт: 3 мм гранули

• Добавка: 1–2 mm гранули

Общото използвано оборудване включва:

• Гранулатори с висока скорост на срязване

• Гранулатори с кипящ слой

• Системи за мокро гранулиране

Чрез сближаване на размерите на частиците, стабилността на сместа се подобрява драстично.

Решение 3: Използвайте миксер IBC за нежно смесване без отделяне

За крехки гранули и чувствителни формулировки прекомерното механично разбъркване може да създаде допълнителни фини частици и да влоши разликите в размера на частиците.

Ан IBC Bin Mixer често е предпочитаното решение, защото осигурява нежно преобръщане без големи сили на срязване. Машините на Hywell имат завършена линия за смесване на прах за обработка на близкото смесване и прехвърляне.

Предимства на смесителя IBC Bin

Нежно смесване

За разлика от лентовите миксери или лопатковите миксери, IBC Bin Blender върти целия контейнер, позволявайки на материалите да текат естествено.

Предимствата включват:

• Минимално счупване на частици

• Намалено образуване на прах

• Подобрена еднородност на съдържанието

• По-нисък риск от сегрегация

Това го прави особено подходящ за:

• Фармацевтични гранули

• Хранителни продукти

• Прахове за разтворими напитки

• Хранителни съставки

• Материали за батерии

Намалени трансфери на материали

При традиционна обработка:

Миксер → Трансферен контейнер → Опаковка

Всяка стъпка на прехвърляне увеличава риска от сегрегация.

Със смесител IBC Bin Mixer същият контейнер може да се използва за:

• Зареждане

• Смесване

• Съхранение

• Захранващо оборудване надолу по веригата

Това значително намалява обработката на продукта и поддържа еднородността на сместа.

Гъвкави размери на партидите

Съвременните системи за смесване IBC могат да поемат взаимозаменяеми контейнери с различен капацитет, което позволява на един миксер да се справя ефективно с множество размери партиди.

IBC Bin Mixer за нежно и разделно видео

Практически препоръки за промишлено смесване на прах

Въз основа на дългогодишен опит в индустриалното смесване:

Най-добри резултати

Съотношение на размера на частиците:

2:1 до 5:1

Обикновено осигурява най-стабилната и еднородна смес.

Приемливи резултати

Съотношение на размера на частиците:

5:1 до 10:1

Може да изисква оптимизирани параметри на смесване и внимателно боравене.

Формули с висок риск

Съотношение на размера на частиците:

Над 10:1

Често изисква модификация на размера на частиците, техники за гранулиране или покритие.

Критични случаи

Съотношение на размера на частиците:

Над 20:1

Смесването на времето само по себе си няма да реши проблема. Дизайнът на процеса става съществен.

Заключение

Равномерното смесване на праха не се определя само от вида на миксера. Връзката между размера на частиците, разпределението на размера на частиците и характеристиките на материала има много по-голямо влияние върху качеството на крайната смес.

За състави с относително сходни размери на частиците, оборудване като IBC Bin Mixer, IBC Bin Blender , или 3D миксерът за прах може да постигне отлична равномерност на смесване, като същевременно минимизира увреждането на частиците.

За състави с големи разлики в размера на частиците, успешното смесване често изисква комбинация от:

• Намаляване на размера на частиците

• Мокро гранулиране

• Гранулиране в кипящ слой

• Технология на прахово боядисване

• Системи за нежно смесване

Избирайки правилния процес и оборудване за смесване, производителите могат значително да подобрят еднородността на съдържанието, да намалят сегрегацията и да осигурят постоянно качество на продукта по време на производството, опаковането и транспортирането.