連續(xù)測定顆粒大小均勻性的在線檢測技術(shù)

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

通過對待粉碎原材料顆粒的取樣，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的篩選分析，雖然能夠提供非常準(zhǔn)確的檢測數(shù)據(jù)，但根據(jù)這些檢測數(shù)據(jù)無法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的實(shí)時調(diào)整，因此，F(xiàn)rewitt公司決定研發(fā)一種新的粉質(zhì)顆粒粒徑在線檢測方法。公司利用無機(jī)鹽在兩臺研磨機(jī)上通過傳感器探測技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)。

Frewitt公司正在對在線顆粒粒徑檢測技術(shù)進(jìn)行測試

顆粒粒徑在線檢基于擴(kuò)展的Ortsfilter技術(shù)基礎(chǔ)之上，每一個顆粒形成的陰影線把微小的顆粒都轉(zhuǎn)換成了可以檢測的信號數(shù)據(jù)。顆粒的運(yùn)動速度和運(yùn)動時間利用光纖元器件進(jìn)行檢測，并用光學(xué)設(shè)備顯示出每一個顆粒的運(yùn)動。

在線檢測設(shè)備的檢測能力很高，每秒鐘可檢測的顆粒數(shù)量高達(dá)幾千個。檢測系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測到的數(shù)據(jù)，計(jì)算出顆粒粒徑的大小，能夠?qū)崟r提供粒徑范圍在50~6000μm的顆粒粒徑數(shù)據(jù)。不同粒徑等級的顆?？倲?shù)都長久的保存在環(huán)形存儲器中，從而保證了隨時能夠提供當(dāng)前的顆粒粒徑數(shù)據(jù)資料，也保證了數(shù)據(jù)有著很好的可追溯性，為編輯相關(guān)技術(shù)文件及記錄提供了最原始的資料。與其他在線檢測技術(shù)不同，這里沒有顆粒的數(shù)學(xué)模型，而是按照每一個顆粒的可見性進(jìn)行檢測的。

圖1 D90值：根據(jù)在線顆粒粒徑檢測和篩選分析得出的(實(shí)驗(yàn)室檢測)數(shù)據(jù)

在線顆粒粒徑檢測系統(tǒng)在Frewitt公司的HammerWitt-Lab和ConiWitt-200設(shè)備上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。所使用的HannerWitt研磨設(shè)備是一種錘磨機(jī)(沖擊負(fù)荷)，適合于對小批量產(chǎn)品進(jìn)行粉碎，最高轉(zhuǎn)速7000r/min。在這種錘磨機(jī)中，轉(zhuǎn)子是偏心設(shè)計(jì)的，既可在切割側(cè)旋轉(zhuǎn)(長纖維狀的原材料)，也可在錘擊側(cè)旋轉(zhuǎn)(粉碎堅(jiān)硬原材料的)。所使用的ConiWitt-200是一臺連續(xù)性工作的篩磨機(jī)(剪切負(fù)載)，最高轉(zhuǎn)速1800r/min，適合于對結(jié)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(shè)備中，顆粒粒徑在線檢測傳感器都是橫向安裝在設(shè)備的出口處。

圖2 高速時顆粒粒徑的變化

在HammerWitt-Lab錘磨機(jī)中，0.5~2.0mm的顆粒粒徑分七檔進(jìn)行9次試驗(yàn)，檢測結(jié)果參見圖1。檢測結(jié)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(shù)據(jù)，還有檢測樣本中最大和最小的顆粒粒徑數(shù)據(jù)。

作為檢測和有對比性的數(shù)據(jù)，測定的是D10，D50和D90數(shù)值。其中D90是衡量顆粒粒徑大小的非常重要的參數(shù)。例如圖1中測試編號1的D90數(shù)據(jù)為200μm，即在所有被測顆粒中粒徑小于200μm的顆粒數(shù)占90%。在這種檢測方法中，檢測數(shù)據(jù)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，在線檢測的結(jié)果在實(shí)驗(yàn)室的篩選分析中得到了證實(shí)(圖1)。

在11：03分時，ConiWitt-200篩磨機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為5m/s。在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子轉(zhuǎn)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檢測技術(shù)能夠連續(xù)地測定生產(chǎn)設(shè)備中顆粒物的粒徑大小，實(shí)時地反應(yīng)這些數(shù)據(jù)。其簡單的使用準(zhǔn)備工作、有說服力的檢測結(jié)果、可視化的數(shù)據(jù)顯示功能，使其在批量生產(chǎn)和連續(xù)生產(chǎn)的各個流程過程中都能帶來很大的幫助。