含水率

粉体の含水率

含水率は、粉体の固体粒子内または固体粒子上の液体成分の割合を表す。ほとんどの場合、含水率を指しますが、原理的には含水率は油、溶剤、エマルションなどの他の液体や液体混合物を指すこともあります。これらは粉体粒子の中に拡散することもあれば、表面に膜や液滴として付着することもある。

技術的には、含水率は通常、湿った粉体の全質量に占める液体の質量パーセンテージとして定義されます。総質量と完全乾燥後の質量の差を、総質量に対して設定することで算出できます。プロセス・エンジニアリングでは、水分含量は乾燥物質との関係で指定されることもあります。

w : 含水率
mtotal : 湿った粉体の質量
mdrym ：乾燥粉末の質量
mmoisture : 液体の質量

実際には、吸着水分と吸収水分は区別される。吸着水分は粒子表面に存在し、一般的には物理的に結合した水膜や液体残渣の形をしている。この形態の水分は、比較的簡単に元に戻すことができる。水分は、制御された乾燥や換気によって再び取り除くことができる。これとは対照的に、吸収された水分は、例えば微細な孔を通して粒子構造自体に浸透しています。この水分の除去ははるかに難しく、多くの場合、より長い、あるいはより集中的な乾燥工程を必要とする。したがって、水分除去の可逆性は、結合液の種類と密接に関連しており、プロセス設計において極めて重要な点である。

粉体の含水率は、多くのプロセス関連特性や製品固有の特性に影響を与える。ここでは粒子の湿潤挙動が中心的な役割を果たす。粉乳やセルロースのような親水性パウダーは水を吸収しやすく、素早く表面に結合する。一方、タルカム、パラフィン、シリコンコーティング粒子などの疎水性パウダーは、水との親和性が低い。これらの違いは、保存中の挙動だけでなく、液体と混合する際や顆粒を製造する際にも関係する。

もうひとつの重要な側面は、多孔性である。少量の水分でさえ、バルク材料の特性を大きく変化させる。毛細管液橋は粒子間に付着力を生じさせる。これは、凝集、塊の形成、または制御不能な圧縮につながり、その結果、流動挙動が悪くなる。工業的なミキシングやドージングプロセスでは、これはプロセスの信頼性を著しく損ないます。

保存安定性も含水率に直接関係する。乾燥粉末は一般的に保存期間が長く、反応性が低く、温度変化の影響を受けにくい。一方、水分は微生物の活動を促進したり、化学反応を促進したり、凝集を引き起こしたりする可能性がある。特に吸湿性の粉体には、乾燥条件下での管理された保管が不可欠です。

水分分布は、amixon®のミキシング技術において中心的な役割を果たしています：

粉体混合物の穏やかな湿潤に。
真空混合乾燥で amixon®による真空混合乾燥は、多くの場合、合成段階の最後の工程です。その目的は、乾燥した脱凝集粉末を得ることです。これは、その後の合成工程でテンプレートとして機能します。
この時点で、過湿の粉末は固結防止剤の助けを借りて流動性にすることができることにも留意すべきである。粉末状の「高吸水性物質」が湿った粉末粒子を素早く穏やかにコーティングすることが重要である。そこでアミクソン・ミキサーが重要な役割を果たします。このミキサーは優しく、素早く、最適な精度で混合します。この点で、固結防止剤は極めて少量で十分です。

いずれにせよ、ミキシングシステムは、発生する流動条件の変化を確実に制御できなければならない。