确保粉末和固体散料的流动性和安全性

　　作者：Andy Hanacek

　　在制造业中，包括食品和饮料行业，粉末和固体散料可以是最终产品，也可能是加工过程中的成分或原材料。

　　食品饮料生产企业在加工过程中要处理各种类型的基础成分和原料，而有些最终产品本身就是以粉末或散装颗粒形式存在的。

　　在处理粉末时，各类工厂面临的问题不仅局限于与食品饮料相关的操作。对于各行各业的制造商来说，确保材料在系统中的顺畅流动是重要的优先事项，这有助于保障产品质量和材料的高效传送，同时通过防止系统泄漏和减少粉尘产生来保证操作的安全性。

　　取决于所运输粉末的特性，产品流动性可能是一项重大挑战。Tom Blackwood 是一位资深工程师，在其职业生涯中经常与固体物质打交道，他也是Chemical Processing杂志的专栏作家，他曾在专栏中表示：“大多数固体都会出现流动性差的情况，预测流动特性是一项巨大而又艰难的工作。”

　　正如本文前面提到的，粉末和固体散料确实会流动，但它们的流动特性与液体不同，因而需要采用不同策略来确保它们顺畅且安全地流动。工程和建筑公司CRB 的高级工艺工程师Matt Beier 表示，在涉及这些类型产品的流动、混合和包装时，系统设计至关重要。

　　他解释道：“每种储存的产品都可能需要不同类型的料斗底部来确保流动性——可能是活动底部、60 到70 度的锥形底部、楔形底部、凿子底部、偏心底部等等。每种粉末都有自己的特性，必须确定这一点，并在设计中利用这些知识，才能使粉末成功输送。”

　　食品饮料行业面临的额外挑战

　　Beier 表示，与其他行业处理粉末和固体散料遇到的难题不同，食品和饮料行业面临着额外两个挑战。首先，加工过程中使用的粉末物料种类繁多、数量庞大，这使得在食品工厂处理这些物料时情况完全不同。

　　“食品行业广泛使用来自世界各地的各种粉末成分。”他说，“一家食品厂可能需要处理数百种粉末原料，每一种原料都有其独特的储存和运输要求，这些要求必须整合到总体设计中。”

　　在混合粉末和固体散料时，加工商需要从一开始就与他们的技术人员进行合作，以确定如何在生产线上安全、高效地混合这些物料，然后将其移至下一工序进行进一步加工或包装（如果混合物是最终产品的话）。

　　Beier 补充道：“按照惯例，需要进行多次混合研究来确定各种成分之间的相互作用，综合考虑的因素包括降解情况、混合时的最佳添加顺序以及所需混合时间。此外，一些原本不具有爆炸性的粉末在混合后可能会产生爆炸性——因此，测试必不可少，以确保混合物符合必要的安全控制标准。”

　　因此，虽然所有行业在混合、移动或储存任何粉末材料时都需要考虑操作上的安全性，但食品饮料行业还必须特别关注和保护粉末和固体原料的食品安全。产品的最终质量取决于类似的混合和搅拌研究，以及适当的处理系统设计，以避免成分结块或粉末在生产线上发生堵塞。

　　Beier补充道：“由于这些成分是供人类或宠物食用的，它们必须按照最严格的食品安全标准进行处理和存储。对于每个基于粉末的系统而言，持续的挑战在于如何设计一种有效的清洁方法，以确保食品安全并防止过敏原污染；而且每种类型的运输工具都有其独特挑战。”

　　加工商需要仔细检查他们需要输送的粉末和固体材料的特性，然后再确定所需设备类型以及清洁这些产线的最佳方法。螺旋输送器、斗式提升机/ 输送带以及气动（压力或真空）输送系统都各有利弊。

　　对于螺旋输送机而言，如果不用惰性材料冲洗或原位清洗（CIP）的方法，要完全清洁是特别困难的。斗式提升机/ 输送带可以用水冲洗和清洁，但并不能有效控制粉末/灰尘。

　　谈到气力输送系统，美国堪萨斯州立大学固体散料创新中心的业务和战略经理Todd Smith 在2023 年10 月出版的Bulk Solids Innovation Center Journal 杂志上谈到了这些差异。Smith表示，真空输送系统通常操作起来更清洁，这是食品饮料和制药行业的一个关键优势。

　　他写道：“由于处于真空状态，即使出现小的泄漏，粉尘也不会外泄。这种优势在物料进入系统的取料点时尤为显著，特别是如果物料来自任何类型的开放容器。利用真空系统从袋子、箱子和桶中取出物料非常容易，而且比使用压力系统要清洁得多。”

　　虽然压力输送系统比真空驱动的同类系统更高效，但也可能会造成更大的混乱。Beier提到，使用惰性材料、干冰、核桃壳或盐进行清洁时，气动输送系统可以达到无与伦比的清洁水平。然而，对于食品加工应用而言，过敏原污染的存在，可能会带来一系列挑战。他补充说，许多加工商选择使用盐水冲洗，因为盐的惰性性质，对大多数饮食无害，易于获取且具有成本效益。

　　在食品安全领域，即使是少量水分也有可能促进微生物的生长，因而向干燥系统引入液体被认为会带来巨大安全隐患。因此，即使液体在线清洗设备已被尝试用于气动输送系统的清洁，但是如何通过合适方法实现系统的彻底干燥仍然面临挑战。