Точность наполнения порошком: факторы, влияющие на точность наполнения в производстве.

Введение

Точность наполнения порошком является одним из важнейших факторов эффективности в промышленной упаковке порошковых продуктов. Неточное наполнение может привести к недополнению или переполнению упаковок, потерям продукта, непостоянному весу продукта и дополнительным работам по контролю качества.

Для многих машины для фасовки порошка В случае с шнековыми наполнителями точность наполнения определяется не только самой машиной. На конечный результат влияет взаимодействие порошка, шнека, бункера, системы подачи, параметров наполнения и процесса упаковки.

Мелкодисперсные порошки могут быть особенно сложны в дозировании, поскольку их насыпная плотность и текучесть могут изменяться в процессе работы. Исследования систем шнекового дозирования показали, что плотность порошка, текучесть, состояние шнека и рабочие параметры могут влиять на эффективность дозирования.

В данном руководстве объясняются основные факторы, влияющие на точность наполнения порошком, и предлагаются практические методы повышения стабильности процесса наполнения в производстве.

1. Что определяет точность заполнения порошком?

Точность наполнения порошком — это соответствие между запланированным количеством наполнения и фактическим количеством, доставленным в каждую упаковку.

В объемном шнековом дозаторе машина контролирует объем порошка, подаваемого шнеком. Фактический вес упаковки затем зависит от насыпной плотности порошка.

Это означает, что даже при стабильном вращении шнека конечный вес может изменяться при изменении плотности порошка или условий подачи.

К основным факторам относятся:

• насыпная плотность порошка

• текучесть порошка

• Размер и распределение частиц

• Содержание влаги

• Аэрация и прессование порошка

• конструкция шнека

• Уровень заполнения бункера

• Волнение

• скорость шнека

• калибровка станка

• Условия упаковки

Исследование, опубликованное в журнале Packaging Technology and Science, показало, что мелкодисперсные порошки могут быть очень сжимаемыми, а изменения насыпной плотности могут влиять на эффективность дозирования в шнековых системах розлива.

2. Насыпная плотность порошка

2.1 Почему важна насыпная плотность

Насыпная плотность является одним из важнейших факторов при объемном наполнении порошком.

Если шнек перекачивает приблизительно одинаковый объем за каждый цикл, то изменение насыпной плотности изменяет массу, содержащуюся в этом объеме.

Например, порошок, который становится более плотным внутри бункера, может подавать большую массу за то же время вращения шнека, чем рыхлый, аэрированный порошок.

Поэтому:

Стабильное вращение шнека не означает автоматически стабильный вес упаковки.

Исследования в области объемного дозирования выявили, что колебания насыпной плотности являются основным источником колебаний массы наполнения.

2.2 Что может изменить насыпную плотность?

Насыпная плотность может изменяться по следующим причинам:

• Вибрация во время транспортировки

• Осаждение порошка

• Механическое перемешивание

• Включение воздуха

• Изменения влажности

• Различные партии сырья

• Изменения в условиях кормления

Это особенно важно для мелкодисперсных порошков, которые легко спрессовываются или насыщаются воздухом.

3. Сыпучесть порошка

Сыпучесть описывает, насколько легко порошок перемещается через бункер и попадает в механизм наполнения.

Плохо сыпучие порошки могут вызывать:

• Мост

• Крысиное гнездо

• Нерегулярное кормление

• накопление порошка

• Неравномерное заполнение шнека

Связный порошок может поступать в шнек с непостоянной скоростью. Это может привести к тому, что лопасти шнека будут получать разное количество материала от одного цикла заполнения к другому.

Сыпучесть порошка и его объемные характеристики являются важными переменными в исследованиях дозирования с помощью шнека, а экспериментальная калибровка может быть использована для лучшего понимания того, как различные порошки ведут себя при шнековом дозировании.

4. Размер частиц и характеристики порошка

Размер частиц влияет на то, как порошок течет, уплотняется и взаимодействует со шнеком.

Мелкодисперсные порошки могут:

• Образует больше пыли

• Обновите воздухопроницаемость

• Сжимать под давлением

• Прилипать к поверхностям станка

Более крупные порошки могут вести себя иначе и потребовать другой конфигурации шнека.

К другим важным характеристикам относятся:

• Форма частиц

• Сплоченность

• Влага

• Свойства поверхности

• состав продукта

Поэтому выбор фасовочной машины, основываясь только на названии продукта, недостаточен. Фактическое тестирование порошка предоставляет более полезную информацию для выбора оборудования.

5. Содержание влаги

Влага может влиять на текучесть порошка и свойства его упаковки.

Избыточная влажность может увеличить сцепление или привести к прилипанию порошка к компонентам машины. Следовательно, изменения влажности могут повлиять на то, как материал поступает в шнек и перемещается по нему.

Производителям гигроскопичных порошков следует уделять особое внимание следующим моментам:

• Условия хранения

• Воздействие влажности на порошок

• Чистота бункера

• Материальная однородность

Если сам продукт изменяется в процессе производства, одной лишь регулировки оборудования может быть недостаточно для полного решения проблемы колебаний в объеме наполнения.

6. Конструкция шнека

Шнек является основным дозирующим элементом во многих машинах для розлива порошковых материалов.

Его конструкция влияет на способ транспортировки порошка и на равномерность заполнения лопастей шнека.

К числу важных моментов относятся:

• диаметр шнека

• Подача

• Геометрия полета

• Длина винта

• Поверхность винта

• Взаимосвязь между шнеком и дозирующей трубкой

Для разных порошков могут потребоваться разные конфигурации шнека.

В исследовании процесса наполнения фармацевтических порошков, представленном на конференции AIChE, было установлено, что разные размеры шнеков обеспечивают различные сочетания точности наполнения и стабильности процесса для когезивного порошка.

Поэтому не следует выбирать шнек большего или меньшего размера только потому, что он, казалось бы, обеспечивает большую производительность. Правильную конфигурацию следует определять путем испытаний материала.

7. Уровень заполнения бункера

Количество порошка в бункере может влиять на условия подачи материала вокруг шнека.

При значительном изменении уровня порошка могут также изменяться давление и условия уплотнения вокруг шнека.

Это может повлиять на количество порошка, попадающего в лопасти шнека.

Поэтому для стабильного пломбирования важно обеспечить постоянную подачу порошка.

Практические решения могут включать в себя:

• Датчики уровня

• Контролируемая подача материала

• Подходящая геометрия бункера

• При необходимости — возбуждение.

Цель состоит не просто в том, чтобы бункер всегда был заполнен. Цель состоит в том, чтобы поддерживать стабильные и воспроизводимые условия загрузки порошка на входе в шнек .

8. Перемешивание и подготовка порошка

Внутри бункера может быть установлен перемешивающий механизм для поддержания необходимого потока порошка.

Это может быть полезно для порошков, которые имеют следующие свойства:

• Мост

• Формирование каналов

• Неравномерное расслоение

• Сопротивление подаче под действием силы тяжести

Однако интенсивность перемешивания следует тщательно выбирать и регулировать.

Чрезмерное механическое перемещение может изменить плотность упаковки или аэрацию порошка. Цель состоит в обеспечении стабильной подачи порошка без ненужного изменения состояния материала.

В исследованиях, посвященных шнековому заполнению, также рассматривались перемешивающие устройства как способ поддержания более воспроизводимых условий насыпной плотности и уменьшения образования мостиков.

9. Скорость шнека

Скорость вращения шнека влияет как на производительность, так и на поведение порошка.

Увеличение скорости может увеличить количество пороха, подаваемого за определенный период времени, но более высокая скорость не обязательно приводит к повышению точности.

В зависимости от типа порошка, чрезмерная скорость может привести к следующим последствиям:

• Образование пыли

• Нестабильный поток порошка

• Непостоянная дозировка

• Увеличение количества остатков материала

Поэтому оптимальную скорость следует определять посредством производственных испытаний, а не используя в качестве целевого показателя максимальную скорость машины.

10. Калибровка станка

Калибровка связывает настройки машины с фактическим результатом наполнения.

Практическая процедура калибровки включает в себя:

1. Загрузите порошок, непосредственно используемый в производстве.

2. Выберите подходящую конфигурацию шнека.

3. Задайте начальный параметр заполнения.

4. Провести тестовое заполнение.

5. Измерьте количество заполненных упаковок.

6. Сравните фактические результаты с целевыми.

7. Отрегулируйте параметры заполнения.

8. Повторяйте тестирование до достижения требуемого результата.

Калибровку следует повторять при существенных изменениях следующих параметров:

• Порошкообразный тип

• Объемная плотность

• Вес наполнения

• конфигурация шнека

• Формат упаковки

В производственных условиях контроль веса в процессе производства также может помочь выявить отклонения в заполнении упаковки до выпуска большого количества продукции.

11. Стабильность подачи так же важна, как и работа шнека.

Распространенная ошибка заключается в том, что при исследовании точности заполнения следует сосредотачиваться только на шнеке.

Полная система дозирования включает в себя:

• хранение порошка

• Оборудование для кормления

• Хоппер

• Мешалка

• Шнек

• Дозирующая трубка

• Заливной патрубок

• система управления

Если подача порошка нестабильна, точно изготовленный шнек не сможет полностью компенсировать эти колебания.

Поэтому систему подачи следует оценивать вместе с механизмом дозирования.

12. Точность наполнения при различных видах применения порошковых материалов.

В разных отраслях промышленности возникают разные проблемы, связанные с розливом.

Пищевой порошок

Типичные продукты включают в себя:

• сухое молоко

• Протеиновый порошок

• Мука

• порошок для приправы

• Какао-порошок

Основные соображения:

• Гигиена

• Постоянство насыпной плотности

• контроль пыли

• Легко чистится

Фармацевтический порошок

При розливе фармацевтических порошков может потребоваться более строгий контроль процесса, поскольку важны как вес, так и распределение продукта.

К числу важных моментов относятся:

• Поведение порошка при движении

• Консистенция начинки

• Очистка оборудования

• Контроль перекрестного загрязнения

Соответствующие требования зависят от конкретного продукта и применимых производственных стандартов.

Химический порошок

Химические порошки могут значительно различаться по плотности, размеру частиц и текучести.

При выборе оборудования следует учитывать следующие факторы:

• Совместимость материалов

• Образование пыли

• Поток порошка

• Требуемый вес упаковки

13. Практические способы повышения точности заполнения порошком

13.1 Проверка фактического порошка

Наиболее важная практическая рекомендация — это тестирование материала в процессе производства.

Предоставьте поставщику оборудования следующую информацию:

• Образец порошка

• Целевой вес наполнения

• Формат упаковки

• Требуемый результат

• Доступные условия производства

Фактические испытания могут выявить проблемы, которые невозможно предсказать, основываясь только на названии порошка.

13.2 Обеспечьте стабильную подачу порошка.

Поддерживайте стабильность:

• Уровень прыгуна

• Скорость кормления

• Порошковое состояние

• Волнение

Избегайте многократного перемещения бункера между очень низким и очень высоким уровнями материала, если это изменяет характер подачи.

13.3 Контроль веса наполнения во время производства

Не следует полагаться только на первоначальную калибровку.

Периодические проверки веса позволяют выявить:

• Постепенный дрейф наполнения

• Изменения плотности порошка

• Проблемы с кормлением

• изменения настроек машины

Это особенно важно для длительных производственных циклов.

13.4 Выберите шнек в зависимости от продукта

Выбор шнека следует основывать на следующих критериях:

• Свойства порошка

• Диапазон наполнения

• Тип упаковки

• Требуемый результат

Конфигурация шнека, хорошо подходящая для одного порошка, может не обеспечить такую ​​же производительность для другого.

13.5 Контроль производственной среды

В случае чувствительных порошков на свойства материала могут влиять и условия окружающей среды.

Обратите внимание:

• Влажность

• Температура

• хранение порошка

• Воздействие воздуха

Цель состоит в том, чтобы обеспечить максимально равномерную консистенцию порошка, поступающего в систему розлива.

14. Как оценить точность фасовки порошка перед покупкой оборудования.

Перед приобретением оборудования попросите поставщика провести пробное заполнение с использованием вашего реального материала.

Тест должен оценивать:

• Целевой вес наполнения

• Фактические результаты заполнения

• Различия между образцами

• Скорость наполнения

• Порошковая пыль

• Стабильность кормления

• Требования к настройке оборудования

Не следует оценивать машину только по заявленной точности наполнения.

Значимый результат должен зависеть от типа порошка, целевого веса и предполагаемой упаковки .

15. Как DJ-PACK может помочь в процессах фасовки порошка

Компания DJ-PACK производит оборудование для розлива и упаковки порошков в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности.

В зависимости от продукта и производственных требований, решения могут включать в себя:

• Полуавтоматические машины для фасовки порошка

• Автоматические системы шнекового наполнения

• Оборудование для подачи порошка

• Автоматизированные линии упаковки порошка

• Вспомогательное оборудование

Конфигурацию машины следует определять в соответствии с фактическими характеристиками порошка, требованиями к наполнению и процессом упаковки.

Часто задаваемые вопросы о точности наполнения порошком

Какой фактор оказывает наибольшее влияние на точность заполнения порошком?

Не существует единого фактора, определяющего точность во всех областях применения. Для объемного шнекового наполнения особенно важны постоянство насыпной плотности и стабильная подача порошка , в то время как конструкция шнека, настройки машины и свойства порошка также влияют на результат.

Почему один и тот же порошок иногда дает разный вес наполнителя?

Насыпная плотность порошка и условия его подачи на протяжении всего производственного процесса могут различаться. Осаждение, аэрация, влажность, состояние бункера и характер потока — все это может влиять на количество порошка, поступающего в шнек.

Обеспечивает ли шнек большего диаметра более высокую точность заполнения?

Не обязательно. Размер шнека должен соответствовать типу порошка и диапазону заполнения цели. Различные конфигурации шнека могут обеспечивать различное сочетание точности и стабильности процесса.

Может ли мешалка повысить точность наполнения?

Мешалка может помочь поддерживать более равномерную подачу порошка и уменьшить образование комков для подходящих порошков. Однако чрезмерное перемешивание также может изменить плотность упаковки порошка или аэрацию, поэтому правильную настройку следует установить путем тестирования.

Как часто следует калибровать машину для фасовки порошка?

Не существует универсального интервала калибровки, применимого ко всем порошкам и машинам. Частота калибровки и проверки должна зависеть от машины, продукта, производственного процесса, требований к качеству и наблюдаемой стабильности наполнения.

Подходит ли шнековый наполнитель для всех порошков?

Нет. Шнековые дозаторы широко используются для многих порошков, но характеристики порошков могут значительно различаться. Для сильно связных, плохо сыпучих или иным образом трудно поддающихся дозированию порошков могут потребоваться специальные конфигурации шнека, бункера, перемешивания или подачи.

Точность дозирования порошка зависит от всей системы дозирования , а не только от самой разливочной машины.

К наиболее важным факторам относятся:

• насыпная плотность порошка

• Текучесть

• Характеристики частиц

• Влага

• конструкция шнека

• Условия бункера

• Волнение

• скорость шнека

• Калибровка

• Стабильность кормления

При объемном шнековом наполнении поддержание постоянных условий для порошка особенно важно, поскольку шнек контролирует подаваемый объем, а конечный вес упаковки зависит от насыпной плотности материала.

Наиболее надежный способ выбора оборудования — это тестирование порошка, используемого в производстве, в реалистичных условиях эксплуатации. Это позволяет оценить конфигурацию шнека, способ подачи и параметры машины до установки оборудования.

Компания DJ-PACK может помочь производителям оценить требования к розливу порошковых материалов и разработать подходящее решение для розлива порошка или комплексной упаковки.

Запросить тест на заполнение порошком

Если вам необходимо повысить точность фасовки порошка, предоставьте компании DJ-PACK информацию о типе порошка, целевом весе фасовки, формате упаковки и требуемой производственной мощности . Эти данные помогут определить подходящий метод фасовки и конфигурацию оборудования.