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流化牀造粒

鎖定
流化牀造粒也被稱做沸騰制粒或一步制粒,是將物料一次投入到密閉的容器內,在容器內將物料進行均勻的混合、再通過設備將粘合劑均速噴入,讓粘合劑與物料充分混合,在容器內進行流動,形成小顆粒,通過底端送入熱風,可以將濕顆粒烘乾,最後直接收集成品幹顆粒的技術。 [1] 
中文名
流化牀造粒
別    名
沸騰制粒
一步制粒
產品優點
形態美觀
應用領域
化工、能源、食品、醫藥等
技術優點
高效、硬件要求不高
主要過程
混合、造粒

流化牀造粒原理

流化牀造粒,主要是以粘結劑為介質,使粒體互相附着凝集成粒。如圖1,粒體物料在裝置內,由於流化氣體使粉體循環運動,與噴入的粘結劑接觸,經多次反覆,顆粒逐漸形成。 [2] 
圖1 流化牀造粒的工作原理 圖1 流化牀造粒的工作原理

流化牀造粒方法

流化牀噴霧造粒
一般以空氣為流化氣體,先進行預熱後,通至帶有分佈板的流化牀底部,使需造粒的固體粉末呈流化態。液體進料大多數是由雙流體噴嘴噴入流化牀,要求噴嘴具有操作彈性且不易堵塞,如果是熱氣體,霧化結晶液時更要注意。為了使得塗在顆粒上的液體儘可能乾燥,一般採用氣體和固體顆粒逆流,以便使產品粒度分佈更均勻。流化氣體的速度要大到能使大顆粒強烈運動,以防止結塊現象發生。
噴霧流化牀造粒和流化牀噴霧造粒有相似之處,也是把可以泵送和霧化的料液噴成霧狀,然後落在牀層中熱的種子顆粒上乾燥,直接生成固體顆粒。噴霧流化牀固體顆粒的生成,不依靠牀層的攪拌。噴霧流化牀綜合了流化牀及標準噴霧流化牀的優點,既適於處理大顆粒物料,又能提供像流化牀一樣良好的氣固接觸效果與混合,故可被用來作為生產大顆粒產品的造粒器。
振動造粒可以在迴轉圓筒、迴轉圓盤或振動流化牀中實現。當氣體被用作熱量和物質傳遞載體在造粒中應用時,該設備叫做氣體振動流化牀。振動流化牀的優點在於造粒的強度高,速度快,造粒產品質量的改善,使難以流化的細小粉末易於造粒,從消耗能量和物質觀點來看,經濟性高。氣體振動流化牀常用在食品和醫藥工業的造粒。
高速超臨界流體造粒
高速超臨界流體過程是超臨界流體經過微細噴嘴的快速膨脹過程。在膨脹過程中,温度和壓力的突然變化使溶質的過飽和度驟然升高,當溶液以單相噴出時,析出大量微核,微核在極短的時間內快速生長,形成粒度均勻的亞微米以至納米級微細顆粒。從實驗所拍攝的照片中可以觀察到,顆粒的成長非常均勻,整個造粒塗布都是累積式一層一層長大的。高速超臨界流體造粒的特點是能夠控制顆粒的大小,但在實際工業生產中存在很多的不利因素,比如,流體要在高速下噴淋,動力消耗較大;在操作時,噴嘴的最低温度可達零下七八十攝氏度,因此對設備的材料要求較高。 [3] 

流化牀造粒影響因素

流化牀造粒流化氣速

流化氣速的大小直接影響牀層的流化狀態。當流化氣速過小,並且牀温過高時,易造成“乾式”失穩,此時流化氣帶來的熱量不足以使溶劑及時蒸發,會造成牀層“濕式”失穩;而過大的氣速會增大磨損,使得造粒的效果下降。

流化牀造粒流化牀層温度

當其他操作條件相同時,牀層温度低則牀內濕度高,霧化液滴易於在顆粒表面上鋪展開而形成較大的固液接觸面積,因而顆粒易於碰撞後團聚,所以顆粒生長速率快;但過低的牀層温度易導致濕式死牀。反之,牀層温度高時則生產能力較高,設備利用率高,同時提高了流化牀的傳熱温差和傳熱效率;但過高的牀温會降低造粒的效率,這主要是因為霧化液滴在沒有接觸到流化顆粒之前就已經被幹燥,乾燥後的粉塵隨高速流動的氣體揚析出來。

流化牀造粒料液流速

在保證充分的熱量供給和流化情況較好時,料液流速越大,則顆粒生長越快,顆粒粒徑增長速率隨時間增大而減小。

流化牀造粒初始粒徑

初始粒徑越大,顆粒的相對生長速率減小,一般認為隨着初始粒徑的增大,由於碰撞磨損和自身重力等引起的分散力增大,使團聚成功率降低,層式機理成長所佔比重加大;當初始粒徑小時,粒子更易團聚,所以顆粒生長速率較大。

流化牀造粒黏結劑

一般説來,黏結劑的黏度隨濃度的增大而顯著增大,顆粒更易於團聚,成長速度加快。 [3] 
參考資料
  • 1.    李昭華.中藥噴霧乾燥生產經驗介紹[[J].中成藥,2003,25(3):256.
  • 2.    張文吉.農藥加工及使用技術:中國農業大學出版社,1998:70
  • 3.    張燕萍,謝良.食品加工技術:化學工業出版社,2006