Твердые частицы

Твердое тело - это состояние вещества, в котором молекулы или атомы расположены в виде сплошной решетки или аморфной структуры. Однако в техническом контексте - особенно при обработке порошков - твердые вещества редко бывают однородными. Обычно они представляют собой многофазные системы.

Порошкообразные твердые вещества образуют так называемые дисперсные кучи, т.е. скопления частиц неправильной формы с различными размерами частиц. Между этими частицами неизбежно возникают пустоты, которые обычно заполнены окружающим воздухом. Поэтому такие дисперсии являются двухфазными (твердое вещество + газ). Если присутствует жидкость, например, из-за адсорбции воды или гигроскопических свойств частиц, то возникает даже трехфазная система (твердое тело + жидкость + газ).

Геометрическое расположение и плотность этих скоплений описывается так называемой плотностью упаковки, которая может сильно варьироваться в зависимости от формы, размера и распределения частиц. Пористость порошка может быть описана математически и имеет решающее значение для многих технологических параметров - например, для текучести, смешиваемости, сушки или растворимости.

ϕ : Плотность упаковки

VSolid :Объем твердого тела

Vtotal : объем порошковой смеси

ε : Пористость

В некоторых промышленных областях специально используется газовая фаза в порошкообразных твердых веществах:

Например, при производстве детских смесей длительного хранения или пробиотических порошков окружающий воздух удаляется из упаковки и заменяется защитной газовой смесью - обычно азотом и углекислым газом. Эта газовая смесь уменьшает реакцию окисления и защищает упаковку при перепадах температуры. Коэффициент теплового расширения в этом случае аналогичен коэффициенту теплового расширения окружающего воздуха.

Порошкообразные твердые концентраты имеют множество преимуществ перед жидкими:

• Более высокая концентрация активного ингредиента на объем
• Меньший объем упаковки
• Значительно улучшенная стабильность при хранении

В то же время переработка твердых веществ предъявляет высокие требования к технологическому оборудованию. Смешивание порошков гораздо сложнее, чем смешивание жидкостей, поскольку необходимо учитывать, в частности, следующие аспекты

• Абразия
• Поведение потока
• Риск образования шишек
• Тенденции к сегрегации при различиях в плотности
• Гигиенические проблемы из-за образования пыли

Ремарка

При разработке порошковых концентратов основное внимание уделяется легкости смачивания и растворения.

Некоторые порошковые концентраты характеризуются сложным смачиванием и диспергированием. В них могут появляться мелкие пузырьки газа. Это может привести к нежелательному пенообразованию. Особенно в случае вязких жидкостей или гидрофобных поверхностей порошка пузырьки остаются стабильными в системе даже при наложении вакуума. Чтобы компенсировать эти эффекты, на практике используются различные системы ротор-статор с высоким коэффициентом сдвига.

Компания amixon® производит прецизионные смесители, которые обеспечивают хорошую растворимость порошков. Они смешивают с минимальной энергией и сдвигом. Они обеспечивают идеальное качество смешивания всех порошкообразных и полутвердых твердых веществ - независимо от размера частиц, насыпной плотности или содержания влаги. Проверенный принцип трехмерного смешивания работает и при различной степени заполнения смесителя.