机械粉碎多尺度艾叶粉体学性质分析.pdf
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1、秦军伟,任德志,白雪卫,等.机械粉碎多尺度艾叶粉体学性质分析J.沈阳农业大学学报,2023,54(5):586-591.沈阳农业大学学报,2023,54(5):586-591Journal of Shenyang Agricultural Universityhttp:/DOI:10.3969/j.issn.1000-1700.2023.05.010收稿日期:2023-07-27基金项目:河南省科技攻关项目(212102311099);安阳市科技发展计划项目(2021C01SF041);安阳工学院博士科研启动基金项目(BSJ2021056)第一作者:秦军伟(1979-),男,博士,讲师,从事中
2、药材资源高值化利用技术与装备研究,E-mail:通信作者:宁晓峰(1983-),男,博士,副教授,从事农产品深加工研究,E-mail:机械粉碎多尺度艾叶粉体学性质分析秦军伟1,任德志2,白雪卫2,宁晓峰2,王丹阳2,孟五洲1,李志军1(1.安阳工学院 机械工程学院,河南安阳 455000;2.沈阳农业大学 工程学院,沈阳110161)摘要:目前关于艾叶粉体物理学性质的研究鲜有报道,在一定程度上限制了后续的加工应用。为给艾叶粉体的包装、运储以及压片成型等处理工艺及相关加工机械提供参考依据,有必要分析其粉体学性质。以机械剪切粉碎法制备的多尺度艾叶粉体为研究对象,采用粉体综合特性测试仪测定休止角、崩
3、溃角、松装密度、振实密度等物理学参数,分析粒度和含水率对粉体流动性、压缩性和喷流性的影响机理。结果表明:粒度和含水率对艾叶粉体的流动性、压缩性和喷流性影响显著。以75 m为临界点,随着粒度增大,流动性呈现先降后升的趋势,而压缩性和喷流性则表现出先增后减的特征;随着含水率增加,流动性和喷流性逐渐降低,而压缩性逐渐增大。试验中,由于大部分艾叶粉体的休止角r40、崩溃角f30、差角d8、压缩度Cp20%、分散度Da10%,对照Carr流动性指数评价表和Carr喷流性指数评价表,认为其具有较高的流动性、较弱的压缩性和较强的喷流性。以试验结果为参考,通过控制粒度分布或含水率来改变粉体学性质,以满足不同加
4、工工艺对粉体物理学特性的要求;也可为粉体加工机械的结构优化提供设计依据。关键词:艾叶;粉体;流动性;压缩性;喷流性中图分类号:S3文章编号:1000-1700(2023)05-0586-06文献标识码:A开放科学(资源服务)标识码(OSID):Analysis on Micromeritics Characteristics of Multiscale Artemisia argyiPowder Obtained by Mechanical PulverizationQIN Jun-wei1,REN De-zhi2,BAI Xue-wei2,NING Xiao-feng2,WANG Dan-y
5、ang2,MENG Wu-zhou1,LI Zhi-jun1(1.CollegeofMechanicalEngineering,AnyangInstituteofTechnology,AnyangHenan455000,China;2.CollegeofEngineering,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang110161,China)Abstract:Until now,few studies on physical properties of Artemisia argyi powder were reported,which limits th
6、e subsequentprocessing and application.It is necessary to analyze micromeritics characteristics of Artemisia argyi powder in order to providereferences for packaging,transportation,storage,tablet forming processing technologies and related processing machines.As theresearch object,the multiscale Art
7、emisia argyi powder was pulverized by the mechanical shearing method,the powder characteristicstester was adopted for analyzing the influence rules of the particle size and the moisture content on the flowability,the compressibilityand the floodability.Results indicate that:It is the particle size a
8、nd the moisture content that markedly influences the flowability,thecompressibility and the floodability.With 75 m as the critical point,following the increase of particle size,the flowability showed thetrend of fall first and rise later,the compressibility and the floodability expressed the trend o
9、f increase at the beginning and thendecrease.With the increase of the moisture content,the flowability and the floodability were tardily dropping but the compressibilitywas slowly rising.In the experiment,due to r40,f 30,d8,Cp20%and Da10%,it is considered that artemisia argyipowder has the high flow
10、ability,the weak compressibility and the strong floodability compared with the Carr flowability indexevaluation table and the Carr floodability index evaluation table.According to experiment results,changing powder micromeriticscharacteristics by controlling the particle size distribution or the wat
11、er content in order to satisfy the requirements of differentprocessing processes.It can also provide the design reference for the structural optimization of the powder processing machinery.Key words:Artemisia argyi;powder;flowability;compressibility;floodability-第 5 期秦军伟等:机械粉碎多尺度艾叶粉体学性质分析艾草是一种已有2 00
12、0多年药用历史的传统中药材,中医学、藏医学、维医学和傣医学中均有应用记载,目前侧重于艾绒制备、有效成分提取、医药学临床应用等1-2。虽然关于艾草粉体的应用研究相对较多3-4,但是针对其物理学特性,特别是粉体学性质的研究,笔者查阅到的相关文献较少。而对于粉体的分级、包装、储运、有效成分提取等加工工艺研究,以及相应的加工机械设计,诸如吸湿性、流动性、压缩性及喷流性等粉体学特性的研究具有重要的指导意义和参考价值。近年来,微细化粉碎技术在大农业产物加工领域的应用日渐成熟,而针对其粉体产物的粉体学性质开展了大量的科学研究。CODA等5认为休止角和滑角越小,粉体流动性越好,若休止角不超过30,说明流动性较
13、好;随着粒度减小,郝竞霄等6认为茶树菇粉体休止角和滑角减小而流动性提高,但赵萌萌等7-10却发现青稞麸皮等粉体休止角增大而流动性减弱。YOHANNES等11发现粒径分布越宽,机械压缩粉体固结形成的堆积结构更加致密;杨祺等12揭示桑叶和玫瑰花提取物的粉末压缩成型性与松密度呈正相关,与休止角、流动稳定性呈负相关;杜焰等13指出孔隙率-上冲压力关系曲线和 Heckel 曲线均显示茯苓具有塑性特征,但物理性质与粉体压缩成形性之间的规律有待研究;李延年等14发现干燥处理导致丹参浸膏粉体的流动性和稳定性变差;李硕等15表明干燥时间对陇药煮散颗粒粉体学有影响,不同药材的流动性和压缩率变化明显;郭艳红等16认
14、为贮存时间影响配方奶粉的喷流性,不同奶粉配方表现出不同的喷流性,这与郝春明等17对面粉和全麦粉及郭群18对滑石粉痱子粉和玉米淀粉痱子粉的研究结论相近。因此,本研究借鉴上述参考文献研究方法,以机械粉碎法制备的多尺度艾叶粉体为研究对象,采用粉体综合特性测试仪测定并计算相关参数,分析粉体粒度和含水率对流动性、压缩性以及喷流性的影响机理,以期为后续中药材粉体的分级、储运、成分提取等深加工工艺及加工设备研究提供参考数据。1材料与方法1.1材料及仪器设备艾叶,购自安阳市文峰区农贸市场,平均湿基含水率为37.5%。仪器设备:101-0A恒温热风干燥箱,上海阳光实验仪器有限公司;JL-4500A多功能粉碎机,
15、永康市速锋工贸有限公司;20050标准筛,上虞市纱筛厂;BT-1000粉体综合特性测试仪,丹东百特仪器有限公司。1.2艾叶粉体学性质测定以流动性、压缩性和喷流性作为粉体学特性评价指标,分别以差角d、压缩度Cp和分散度Da表征。试验时,将艾叶粉体置于BT-1000粉体综合特性测试仪中,测定休止角r和崩溃角f、松装密度a和振实密度p,分别计算d、Cp和Da19-21,即:d=r-f(1)a=(G1-G0)/V(2)p=(G2-G0)/V(3)Cp(%)=(p-a)/p 100(4)Da(%)=10-G10 100(5)式中:G0、G1、G2分别为容器质量、松装密度测试中容器与粉体总质量、振实密度测
16、试中容器与粉体总质量(g);G和10分别为接料盘中粉体质量、粉体初始质量(g)。1.3方法1.3.1艾叶粉体样本制备艾叶通过热风干燥箱除水后,置于剪切粉碎机中进行微细化处理,通过标准筛进行筛分处理,获得粒度为62850 m的多尺度粉体。在40 条件下再次将样本热风干燥至恒重,置于封口袋中备用。587-沈阳农业大学学报第 54 卷1.3.2粒度对艾叶粉体学特性影响试验采用标准筛对粉体进行筛分处理,制备不同粒度的艾叶微粉(湿基含水率为2.1%)。通过粉体综合特性测试仪测得相关数据,计算差角、压缩度和分散度,绘制粒度与各参数的关系曲线,并分析粒度对各指标的影响规律。1.3.3含水率对艾叶粉体学特性影
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