連續測定顆粒大小均勻性的在線(xiàn)檢測技術(shù)

粉狀物質(zhì)中的顆粒粒徑分布對無(wú)機鹽、乳糖、藥物等的有效成分和性能有著(zhù)重要的影響：細密的粉質(zhì)顆?？偙砻娣e很大，能夠快速反應，因此具有更強的(藥物)吸附性能;顆粒狀的粉末有著(zhù)很好的流動(dòng)性，而且有著(zhù)很強的抗粘附能力。

通過(guò)對待粉碎原材料顆粒的取樣，結合實(shí)驗室的篩選分析，雖然能夠提供非常準確的檢測數據，但根據這些檢測數據無(wú)法實(shí)現生產(chǎn)現場(chǎng)的實(shí)時(shí)調整，因此，Frewitt公司決定研發(fā)一種新的粉質(zhì)顆粒粒徑在線(xiàn)檢測方法。公司利用無(wú)機鹽在兩臺研磨機上通過(guò)傳感器探測技術(shù)進(jìn)行了試驗。

Frewitt公司正在對在線(xiàn)顆粒粒徑檢測技術(shù)進(jìn)行測試

顆粒粒徑在線(xiàn)檢基于擴展的Ortsfilter技術(shù)基礎之上，每一個(gè)顆粒形成的陰影線(xiàn)把微小的顆粒都轉換成了可以檢測的信號數據。顆粒的運動(dòng)速度和運動(dòng)時(shí)間利用光纖元器件進(jìn)行檢測，并用光學(xué)設備顯示出每一個(gè)顆粒的運動(dòng)。

在線(xiàn)檢測設備的檢測能力很高，每秒鐘可檢測的顆粒數量高達幾千個(gè)。檢測系統中的計算機根據檢測到的數據，計算出顆粒粒徑的大小，能夠實(shí)時(shí)提供粒徑范圍在50~6000μm的顆粒粒徑數據。不同粒徑等級的顆?？倲刀奸L(cháng)久的保存在環(huán)形存儲器中，從而保證了隨時(shí)能夠提供當前的顆粒粒徑數據資料，也保證了數據有著(zhù)很好的可追溯性，為編輯相關(guān)技術(shù)文件及記錄提供了最原始的資料。與其他在線(xiàn)檢測技術(shù)不同，這里沒(méi)有顆粒的數學(xué)模型，而是按照每一個(gè)顆粒的可見(jiàn)性進(jìn)行檢測的。

圖1 D90值：根據在線(xiàn)顆粒粒徑檢測和篩選分析得出的(實(shí)驗室檢測)數據

在線(xiàn)顆粒粒徑檢測系統在Frewitt公司的HammerWitt-Lab和ConiWitt-200設備上進(jìn)行了實(shí)驗。所使用的HannerWitt研磨設備是一種錘磨機(沖擊負荷)，適合于對小批量產(chǎn)品進(jìn)行粉碎，最高轉速7000r/min。在這種錘磨機中，轉子是偏心設計的，既可在切割側旋轉(長(cháng)纖維狀的原材料)，也可在錘擊側旋轉(粉碎堅硬原材料的)。所使用的ConiWitt-200是一臺連續性工作的篩磨機(剪切負載)，最高轉速1800r/min，適合于對結塊的原材料進(jìn)行粉碎，對干、濕粉質(zhì)物體進(jìn)行精磨。在HammerWitt-Lab和ConiWitt-200兩臺設備中，顆粒粒徑在線(xiàn)檢測傳感器都是橫向安裝在設備的出口處。

圖2 高速時(shí)顆粒粒徑的變化

在HammerWitt-Lab錘磨機中，0.5~2.0mm的顆粒粒徑分七檔進(jìn)行9次試驗，檢測結果參見(jiàn)圖1。檢測結果用圖形表示：這種表示方法的優(yōu)點(diǎn)是，人們得到的不僅僅是有關(guān)顆粒粒徑平均值的數據，還有檢測樣本中最大和最小的顆粒粒徑數據。

作為檢測和有對比性的數據，測定的是D10，D50和D90數值。其中D90是衡量顆粒粒徑大小的非常重要的參數。例如圖1中測試編號1的D90數據為200μm，即在所有被測顆粒中粒徑小于200μm的顆粒數占90%。在這種檢測方法中，檢測數據都是按照容積-直徑(D(V))評判，這表示了顆粒的質(zhì)量在物質(zhì)中的分布，在線(xiàn)檢測的結果在實(shí)驗室的篩選分析中得到了證實(shí)(圖1)。

在11：03分時(shí)，ConiWitt-200篩磨機轉子轉速為5m/s。在轉子轉速從5m/s提高到14m/s之前，研磨物料的D90值大約為250μm，D50值為90μm。在轉子轉速提高到14m/s之后，檢測到的D90值為100μm，D50值為70μm。采用這種檢測方法之后，顆粒粒徑的分布差異更小，粉碎、研磨后的粉質(zhì)原材料更加均勻(圖2)。

這種智能化的顆粒粒徑在線(xiàn)檢測技術(shù)能夠連續地測定生產(chǎn)設備中顆粒物的粒徑大小，實(shí)時(shí)地反應這些數據。其簡(jiǎn)單的使用準備工作、有說(shuō)服力的檢測結果、可視化的數據顯示功能，使其在批量生產(chǎn)和連續生產(chǎn)的各個(gè)流程過(guò)程中都能帶來(lái)很大的幫助。