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                瓜尔胶混配◤技术的研究和应用

                发布日期:2015-04-15 10:33:09
                黏度释放
                  瓜尔胶是一种纯天然植物胶,可作为心腹并非是他増稠剂、稳 定剂、悬浮剂、増容剂,广泛应用在食品、制药、造纸、 纺织、建筑和钻井工业中。瓜尔胶在具有良好水溶↓↓ 性的同时,也具有独特的水溶机理,如果掌握不好或 者没有充分认识到其中的规律,就正是舞风云很容易出现溶解速度慢,严重时发生“水包粉”现象,俗称“鱼眼”,阻 碍瓜尔胶粉体进一步溶解,而且‘鱼眼”一旦形成,就 很难再被〓打破,不仅造成原料浪费和配液质量降低, 而且还严重影响到胶液的正常配液操作。
                  
                  有些用户单位采用増加筛网过滤①①,定期人工清「 洗等方式来处理,虽能维持作业的沉思着进行,但同时仍造 成不必要的物料损失和管道堵塞,更为重要的是,配 液质量无法有效地卐控制和保证。还有些用户采取将 瓜尔胶和另一种分散性较好的配料先进行预伸手指了指右边混和, 再用人工方式缓慢加入到装有定量水的搅拌罐中, 这一配制工艺并没有从根问道本上解决“鱼眼”问题,反 而还会严◇重影响到瓜尔胶的黏度释放,同时増加了操作工人的劳动强度。
                  
                  瓜尔胶在溶解过程中,如果黏度↑没有及时释放 出来,大分子没有充分舒展开,导致在使用过程中, 胶液的黏看来对剑已经着魔了度值波动较大,造成产品◆质量出现波动。
                  
                  为提供一个较为全面和完善的解决上述〖问题的 方案,以改进现行配制工艺,彻底消除“鱼眼”,提高 配液质量,并且使瓜尔胶的大分子在极短的时间内 完全舒展开,黏度得他特意加重了口气到充分释放,稳定胶液黏度,缩 短配液流程,降低劳动强∩度,寻求适用的混配技术☆和 设备成为广大用户的客观需求。
                  
                  1 影响瓜尔胶溶解因素瓜尔胶就分∑ 子结构来』说是一种非离子多糖,以 聚甘露糖为分子主链,D-吡喃半乳糖为支链RR,其中 甘露糖与半乳糖单元之比为2: 1,分子量200000~ 300000。瓜尔胶在水溶液中表现出典型的缠绕的生 物聚合物的性质,能产生极高的黏⊙度。
                  
                  瓜尔胶的溶解特※点:瓜尔胶水溶液中分子结构 的复杂性使得溶液性时机却实在是太好了质比小分子溶液的性质复杂得差悬殊,分子运动速率存在着数量级的差别,因此水渗入瓜准备潇洒 尔胶小颗粒的速度∞要高于瓜尔胶分子向水中扩散的 速度。这样,瓜尔胶高分子团粒的溶解需要经过两 个阶段:首先是水进ㄨ入团粒,使其体积膨胀,然后瓜 尔胶分子逐渐扩散,均匀地分散看来意外之财不能收啊在水中,达到完全溶 解。瓜尔胶分子中含有的羟基、烷氧♀基和糖苷键中 的氧原子外层轨道Ψ 中未共用的孤电子对可以与水分 子中带部分正电荷的氢结合形成氢键。当这a梦回№旧景种分子 之间的作用力超过瓜尔胶分子链节的内聚力时,就 会使※大分子链舒展,与水结合形成长分子链,溶解分 散在水中。由于分子的舒展,多种ぷ基团充分裸露,各 极性基团与极性↓水分子以氢键或偶极作用力相互制 约形黑龙成内层水膜,内层水再与外层水作用发生缔合, 体积极大的溶胶分子做为骨架,大量的水被束缚,介 质的自由移动受到阻碍而产【生层流间的阻力,在表 观上表现出黏稠性,使溶液出现量化值上的黏度。
                  
                  瓜尔胶的黏度释放楚御座说特点:瓜尔胶是中性多↘糖的, 能分散在热水或冷水中形成黏稠液,具体黏度取决便是所在 于粒度、制备条件及¤温度。加热则迅速达到最高黏 度,水化速率随温度的上升而加快,但长时间高温【处 理将导致瓜尔胶本身降解,使黏度下降。瓜尔胶溶 液pH值在8~ 9时可达最快水化气机感应下速度,然而大于10 或小于4则水化速度「很慢。因此,在应用时应等瓜 尔胶充分水化■后再调节溶液的pH值。同样,溶液 中有蔗糖等其它强需水◇剂存在时,也会导致瓜尔胶 的水化速率下降。实际应而且战力高到了不可思议用中,应等瓜尔胶充分水 化后再添加其它助剂。瓜ω尔胶的水溶液pH值变化 在3. 5~ 10范围内对胶溶︽液的性状影响不很明显, 一般在pH值3. 5~ 6.0范围内随pH降低黏度也有 所降低,pH值3. 5以下黏度又増大,在pH值为6~8范围内其溶液〖黏度可达到最大值,pH值在10以 上则黏度迅速降低。
                  
                  2瓜尔胶混配对付这样工艺和设备21瓜尔胶混配工艺的研究瓜尔胶混配的核心要求:(1)瓜尔胶迅速溶解不 产□ 生水包粉,即“鱼眼”现象;(2)黏度快※速释放,波动 小;为此,进行了大量影响植物胶溶解速度因素的分 析漫漫长街及工艺试验,得出了普遍性的结论:(1)瓜尔胶的溶解速度与水接触的时间有关,延 长时间也不会进入补天阁有利于提高最终的黏度㊣ ;(2)瓜尔胶的溶解速度与搅◆拌强度有关,提高搅 拌强度能加快溶解速度和提高最终的黏度;等因素都有关;(4)瓜尔胶的溶解速度还与产品理化指标有关, 不同产品粒度分布和形貌特征都将影响到瓜尔胶产 品的水溶样子坐在了椅子上性。
                  
                  通过对瓜尔胶水溶特性的研究以及对大量操作 实例的观察】分析,瓜尔胶的添加方式基本①决定了是 否会产□ 生水包粉现象,由此,提出了采用负压吸入的 方式添加瓜停摆在了空中尔胶,这样可以使瓜尔胶均匀分散,杜绝 了产生团块的可能,且有利于『黏度的进一步释放。 配制过→程中,胶粉的加入速度通过精密给料装置控 制,使给粉速度与配液总量相匹配,同时也⌒可根据水 流量的波动调整给粉速度。
                  
                  完成胶粉我也就不再说什么了的添加后,下一步要实现的是胶液黏 度的快速释放。瓜尔胶的溶解速度及黏度释放程度 与静█止时间、搅拌※条件相关,延长静止时间和提高搅 拌强度能加而且又是在一片大好局势之下快胶粉的溶解速度和提高最终的黏度 值。由此,设置快速释放装置,其中包括那也是她静态増黏和 动态増黏,静态増黏延长瓜尔胶与水接触的▼时间,使 其充分溶涨,动态増黏通过其高速旋转的转子产生 高线速度,高频机械效应带【来强劲动能,使物料在定 子、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及狗咬狗液力剪切、 离心挤压、液层摩擦、撞击和湍流等我却要挑剑综合作用,最终 得到稳定的高品质产品。
                  
                  其它添加剂如食品行业中食←盐、精料,石油行业 中的纯碱、小苏打等的加入会造成胶液黏度¤的下降, 而且影响胶液黏度的释放速度,因此,需在胶液黏度 释放到一定程度后再加胜于千军万马入其它辅料,避免其对胶液 质量的产生较大影响。
                  
                  图1为瓜尔胶混配工艺▽流程。本工艺流◤程的特 点:(1)解决瓜尔胶粉的添加,实现粉料在水中的均 匀分散,无豆胶团聚结块现■象;(2)胶液黏度快速释 放,充分利用瓜尔胶冰雨血魂的性能,物料节省,配液质量稳 定;(3)可灵活添加多种添加剂。
                  
                  2. 2瓜尔胶混配设备的研制瓜尔胶混配工艺的关╳键是瓜尔胶粉的均匀分散 和黏度的快速释放。根据对瓜尔胶混配工艺的研 究,在大量伸出手接过这价值连城试验的基础之上,研制出植物胶高效混配 和快速释放成套装置,其中主体设备包括前面实现均匀 分散的√高效混合器以及实现气液分离、静态分散和 强力搅拌的黏度快速释放配套装置。
                  
                  高效混合器采用负压吸入的原理配合精密给料 装置,使瓜尔胶粉定量均匀地分散到水中,杜绝水包 粉现象的产◤生。在设计过程中,考虑到水压和泵工(3)瓜尔胶的水溶速度与配制★水的PH值、温度→作时的波动,水量总是不稳定的,而胶粉的吸入量需与水量匹配,胶粉的吸入量受负压大小的※影响,因据水量和负压的波动进行调节,使胶粉的吸入量与Fig. 1图1瓜尔胶混配工艺▽流程M ixing technoloical flow of guar gum此,将高效混合器的内部结构设↑计成可调式,可以根水量匹配,保证配比准确和胶粉的均匀分散。
                  
                  意图。静态增黏装置是无外加动力的】装置,完全靠 流体本身的能量实现其功能。考虑到增加胶液冲撞人图2为高效混合〗器结构示意图。高效混合器由 吸粉管、进水管、喷嘴、吸入室、混合室、调节滑丝等组成,当水由泵从进㊣水管打入时,经喷嘴外表面与吸 入室内表面所形成的环缝,产生负压,将胶粉亲自审讯由吸粉 管吸入。喷嘴外表面与吸入室内表面的间距t和喷 嘴外表面的锥角a决定△了产生负压的大小和吸粉 量的多少,通过调节∑ 滑丝可改变t的大小,从而调节 负压,同时,配有多种锥角的喷嘴,可根据吸粉量的 管壁ω 的机率能够显著增加胶液黏度这一特性,将管 线呈S形曲折盘旋放置,既加长了管线长度,延长流 体◎在管线内停留的时间,又可不断改变流体流向,使 流体在弯头处与管壁发生碰撞,占⊙地面积小,便于空 间布置。此外,在管道内放置□特别的结构规则的构 件,使得胶液被不断地分割和转向,使得胶液浓度分要求进行选择。
                  
                  布○更趋于均匀。经过静态增黏装置,胶液黏度的释放可达到最大黏度的30%~ 40% ,并且各点黏度@均匀。
                  
                  图2高效混合器结构示意图Fig. 2Schematic drawing of mixing device黏度快速释放配套装置的功能是实现胶液黏度 的快速和完全的释放,并保证胶液的黏度质量稳定, 这通常需以下三个步骤来至少养家糊口一点问题没有实现:气液分离、静态◥分散图3气液分离装置示意图Fig. 3Schematic drawing of gas- liquid separating device和强力搅拌,对应地研制了三台主☆体设备:气液分离 装置、静态增黏装置和动态增黏装置。
                  
                  胶粉经高效混合器与水混合后,有大量的气用户已被注册光体 被同时带¤入,因此后续工艺首先必须将气体排出,为 此设计了◣气液分离装置,图3所示为气液分ぷ离装置 示意图。根据流体力学的原理,流体在形成旋转运 动时,产生的离▆心力与其重度、流速等成正比,由此 设计一个容器,强制流体从切还感叹了下自己人品简直不是一般线方向进入容器≡≡,形成 强制的旋转运动,依据离心分离原理实现相间的分 离,从而↘达到气、液分离√的目的。
                  
                  瓜尔胶的黏度释放速度和程度与搅拌条件相 关,瓜尔胶与水之间具有很强的亲和力,当ㄨ水与瓜尔 胶迅速结合后就会形成浓浓的胶液,使得水和胶粉 之间形成了一层非常薄的肉眼看〇不到的⌒ 保护膜,要 想使溶液的黏度迅速释放出来,唯一的办法是将这 一保护膜打破,使水能够与胶粉迅速大面积的结合。 为使不错胶液黏度充分且迅速的释放,提高配液●效率,设 计了动态增黏装置,如图5所示,其高速旋转的转子 产生高切线速度▽▃▃,高频机械〗效应带来强劲动能,使物 料在定子、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液 力剪切、离心挤压、液层摩擦、撞击和湍流等综合作 用,黏度迅速释放,最终得到稳定的高质量的瓜尔胶 基液。
                  
                  图5动态增黏装置ξ示意图 Fig. 5 Schematic drawing of dynamic mixing device此外,无论是石油工业还〗是食品工业,在瓜尔胶 配制过程中都需要添加各种其它添加剂。通过试验 得知,pH值对胶液的黏度释放有影响,而且添¤加剂 的加入时间会影响胶液黏度的释放速度和程度,因 此,需要在♀动态增黏之后,再加入其它的添加剂,这 样才能获得较好的综合质量。根据添ξ 加剂不同的物 理状态,分别采〗用泵送(液态)或特制输送装置(固 态)进行添加。
                  
                  3成果及应用植物胶高效混配和黏度快速释放声音从四面八方响起工艺和设备是 在通过对基础理论研宄,掌握了瓜尔胶的理化性质 和溶『涨特征基础上,运用丰◎富的机械设计经验,实现 了组成、结构、功能、性能等方面的创新。根据用户 使用特点设计成不同配液能力和不同设备配置的◥系 列产品,满足不同的配液要求,目前己推了一把胡瑛成功应用于大 庆、辽河、中原、延安等油田以及其他瓜尔胶∮用户,极 大地提高了配液质量,杜绝“鱼眼”的产生,减少原材 料的浪费,黏度释放迅速稳定,提高了瓜尔胶的使︼用 效果,受到广大用户的⊙欢迎。该套装置主体设备中 有三项获得实用新型专惊愕这些丧尸利。由于各种胶粉有着类□似 的水溶特征,上述工艺和设备也适用于其》它种类胶 粉的混配,可在各领域广大胶粉用户中推广。