連續測定顆粒大小均勻性的在線檢測技術

粉狀物質中的顆粒粒徑分布對無機鹽、乳糖、藥物等的有效成分和性能有著重要的影響：細密的粉質顆粒總表面積很大，能夠快速反應，因此具有更強的(藥物)吸附性能;顆粒狀的粉末有著很好的流動性，而且有著很強的抗粘附能力。

通過對待粉碎原材料顆粒的取樣，結合實驗室的篩選分析，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法實現生產現場的實時調整，因此，Frewitt公司決定研發一種新的粉質顆粒粒徑在線檢測方法。公司利用無機鹽在兩臺研磨機上通過傳感器探測技術進行了試驗。

Frewitt公司正在對在線顆粒粒徑檢測技術進行測試

顆粒粒徑在線檢基于擴展的Ortsfilter技術基礎之上，每一個顆粒形成的陰影線把微小的顆粒都轉換成了可以檢測的信號數據。顆粒的運動速度和運動時間利用光纖元器件進行檢測，并用光學設備顯示出每一個顆粒的運動。

在線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。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，能夠實時提供粒徑范圍在50~6000μm的顆粒粒徑數據。不同粒徑等級的顆粒總數都長久的保存在環形存儲器中，從而保證了隨時能夠提供當前的顆粒粒徑數據資料，也保證了數據有著很好的可追溯性，為編輯相關技術文件及記錄提供了最原始的資料。與其他在線檢測技術不同，這里沒有顆粒的數學模型，而是按照每一個顆粒的可見性進行檢測的。

圖1 D90值：根據在線顆粒粒徑檢測和篩選分析得出的(實驗室檢測)數據

在線顆粒粒徑檢測系統在Frewitt公司的HammerWitt-Lab和ConiWitt-200設備上進行了實驗。所使用的HannerWitt研磨設備是一種錘磨機(沖擊負荷)，適合于對小批量產品進行粉碎，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行粉碎，對干、濕粉質物體進行精磨。在HammerWitt-Lab和ConiWitt-200兩臺設備中，顆粒粒徑在線檢測傳感器都是橫向安裝在設備的出口處。

圖2 高速時顆粒粒徑的變化

在HammerWitt-Lab錘磨機中，0.5~2.0mm的顆粒粒徑分七檔進行9次試驗，檢測結果參見圖1。檢測結果用圖形表示：這種表示方法的優點是，人們得到的不僅僅是有關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，這表示了顆粒的質量在物質中的分布，在線檢測的結果在實驗室的篩選分析中得到了證實(圖1)。

在11：03分時，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能夠連續地測定生產設備中顆粒物的粒徑大小，實時地反應這些數據。其簡單的使用準備工作、有說服力的檢測結果、可視化的數據顯示功能，使其在批量生產和連續生產的各個流程過程中都能帶來很大的幫助。