有效应对寿命周期的缩短

作者:Ralf Bürgelin 文章来源:IKA公司 发布时间:2014-09-01

如今,食品和化妆品的寿命周期越来越短。这也迫使生产厂家们不得不使用能够灵活地与产品性能相匹配的实验室设备和试验设备来加速产品研发。为此,IKA公司研发生产了一套微型流程工艺设备,模块化的结构设计验证了它的多功能性。

凡是要利用混合搅拌的新材料生产产品时,从产品配方到大批量生产之间有很长的一段路要走。在小型设备中行得通的技术方法也应该在大批量生产中行得通。为了在规模化生产设备中避免出现意外,导致投资失败,因此实验室级规模的,能够无风险地实现规模化生产的流程工艺设备,在理想情况下可以省略试验设备的实验室级流程工艺设备。它应能按照最小批次的方式模拟从配方投料到产品生产的全部流程。尽管实际的生产设备需要修改、完善,但这种小规模的模拟试验既可减少废品,又可减少工业垃圾。

三种变型可供选择

一次最多投料2L的Magic Plant微型系统能够完成混合搅拌、均匀化、乳化和悬浮等流程工艺过程。这种补充完善了IKA公司Master Plant MP和标准型的SPP设备的新产品是按照模块化结构设计制造的,即便是没有流程设备专业技术的用户也可以方便地配置成Basic型、Inline型和Powder型。

Basic系列设备的基本型是由有双层隔热盖的容器组成。其搅拌器能够可靠地搅拌浓度值达100000mPs的粘稠介质。从0开始到2000r/min的无级调速允许更换、使用不同的搅拌器,包括带有换向旋转装置的搅拌器。在基本型的供货范围内,还包含有适合于中等粘度介质用高速螺旋桨式的混合搅拌器,和适合于高粘度介质、膏状、霜类介质用的低速锚式搅拌器。利用电动葫芦可以提高搅拌器驱动装置和容器盖。

为了能够方便地装卸操作,这一装置可以翻转成水平状态,具有很好的可接近性。可以取下来的容器由底阀或者利用翻转倾倒方式来排空。LCD的控制面板显示着工艺过程中的数据。作为替代解决方案,这一设备也可以利用计算机来进行控制。最高的流程工艺温度为150℃,工艺过程压力在-0.1~0.25MPa之间(可选配置为0.5MPa),这就使它具有非常广泛的应用性能。在容器盖支架上安装分离器的可能性使它能够完成分离或者减小颗粒尺寸的任务。除标准配置的传感器,例如温度传感器、压力传感器以外,还可以再扩展增加一个温度传感器、压力传感器或者pH值酸碱度检测传感器。在使用固体和液体原材料时,还可使用带有控制阀和漏斗的真空喷射器。

乳化、分散工艺中使用的连接法兰

Inline系列的变型设备适合于在最高能量输入的混合搅拌和分散。这时,只需用连接法兰把Magic Lab型分离器连接到Magic Plant微型系统上就可以了。在选择了合适的搅拌工具和转速之后,就能实现对输入能量的控制。根据对产品的不同要求,可以通过容器的双层壁和分离器对温度进行调节。圆周速度高达40m/s的多级转子-定子的分离工具保障了能够实现理想的产品质量。循环管道中的三通阀能够保证混合搅拌后的半成品回到容器中。Inline变型的微型系统允许的最小批次投料量为500ml。在连接法兰的帮助下,Magic Lab模块可以与Magic Plant微型系统相互耦合。

Powder变型系统

Magic Plant Powder系统适合于干燥粉质原材料的混合搅拌。它配用的是特殊的专用搅拌器,使Powder变型的微型系统能够完成所有固体材料的倾倒、混合和干燥。在粘附固体涂层材料时,可以通过容器盖上的加料接口定量地添加液体。混合搅拌螺旋桨的轴向和径向转速可以按照被混合搅拌材料的性质进行调速。可以倾倒的容器保证了容器中所有用添加剂加湿的固体材料最佳的干燥。可选配置中的可加热容器盖能够有效避免冷凝,在整个干燥过程中,这一微型系统变型还可以抽真空,把残留湿度降低到最小程度。

色拉油的配方试验

在一个含67%色拉油的配方试验中,生产厂家可以用Magic Plant Inline变型的微型设备来模拟生产过程中实际使用的,生产能力在25~4000L的SPP系列设备。稳定的乳化要求使用辅助工具,能够在混合搅拌过程中输入很高的能量。另一方面,混合搅拌时产生的剪力和温度升高不能太大。过大的剪力和温度会使乳化膜和微小油滴破裂。因此,这一Magic Lab Inline微型系统采用了一套一级混合搅拌工具和二级混合搅拌工具。为了能够添加固体原材料,安装了真空喷射器。在准备好色拉油的基础原材料之后,就可以启动微型系统了。在向容器中添加好水之后,利用电动升降设备把上盖和搅拌装置放入容器中。

利用快速锁紧装置,上盖能够做到真正的真空密封和高压密封。在经真空喷射器和漏斗添加了糖、盐等固体原材料之后,锚式搅拌装置就按照100r/min的速度旋转、搅拌。同时,Magic Lab按照10000r/min的转速控制着液体介质的循环。在施加了0.03~0.04MPa的真空之后,糖、盐都从水下吸入。在很高的循环流通和Magic Lab很高的能量输入过程中,糖和盐都会很快的溶解开来。下一步就是把复合乳化剂与10%的油混合,实现乳化,它们的混合物事先放置到漏斗中,利用真空吸入到容器内,然后加入调味料和食用色素。均匀的乳化需要足够的时间使油滴浸润。在加入最后一批植物油之后加入定量的醋。最后关闭循环管道中的阀门,把容器中的成品倒出来就成功了。

在完成这些工艺过程之后,整套设备都无需拆卸,直接经过几次循环冲洗,最后再用清水冲洗一次即可完成清洁。

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