Моделирование процесса инкапсуляции в псевдоожиженном слое и прогнозирование качества покрытий

• Автор: Маковская, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Оглавление
Введение.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Типы покрытий

1.2. Технологии и оборудование для нанесения пленочных покрытий

1.3. Технология инкапсуляции в псевдоожиженном слое

1.4. Математическое моделирование процесса инкапсуляции в псевдоожиженном слое.

1.4.1. Типовые математические модели и подходы к описанию процесса

инкапсуляции в псевдоожиженном слое

1.4.2. Моделирование качества покрытий при помощи нейронных

сетей .
1.5. Постановка задачи.
Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИНКАПСУЛЯЦИИ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ
2.1. Анализ явлений, протекающих на микроуровне в процессе инкапсуляции в псевдоожиженном слое
2.1.1. Характер движения частиц.в псевдоожиженном слое.
2.1.2. Диспергирование полимерного раствора
2.1.3. Столкновение капель с поверхностью частиц.
2.1.4. Адгезия капель к поверхности частиц.
2.1.5. Явление растекания капель по поверхности частицы в процессе формирования покрытия.
2.1.6. Инфильтрация полимерного раствора в поры частиц.
2.1.7. Сушка в процессе инкапсуляции в псевдоожиженном слое
2.1.8. Формирование пленки покрытия на поверхности частиц
2.1.9. Циркуляция частиц и наслоение покрытия
2.1 Межчастичная агломерация.
2.2. Ключевые процессы на микроуровне и их взаимосвязь.
1 лава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ААЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Лабораторная установка псевдоожиженного слоя.
3.2. Материалы и методы исследований
3.2.1. Объекты исследований.
3.2.2. Методики экспериментальных и аналитических исследований
3.3. Выбор факторов и диапазона изменения параметров
3.4. Нанесение покрытий на основе АсгуЫЕ.
3.4.1. Факторное планирование эксперимента
3.4.2. Экспериментальные и аналитические исследования.
3.4.3. Факторный анализ результатов.
3.5. Нанесение покрытий на основе КоШсоа1 МАЕ 0Р.
3.5.1. Факторное планирование эксперимента.
3.5.2. Результаты экспериментальных и аналитических исследований продукта.
3.5.3. Регрессионный анализ результатов
3.6. Результаты факторного и регрессионного анализа.
3.7. Обобщение результатов экспериментальных и аналитических
исследований.
Глава 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИНКАПСУЛЯЦИИ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ.
4.1. Стратегия разработки модели процесса инкапсуляции.
4.2. Математическое моделирование
4.2.1. Математическое моделирование массо и теплообмена процесса инкапсуляции с учетом гидродинамики псевдоожиженного слоя
4.2.2. Моделирование качества покрытия с использованием нейронных сетей .
4.2.2.1. Структура нейронной сети.
4.2.2.2. Алгоритм обучения сети.
4.2.2.3. Результаты обучения, выбор структуры сети
4.3. Программный комплекс и результаты моделирования.
4.3.1. Программная реализация математического описания процесса инкапсуляции
4.3.2. Алгоритм работы программного комплекса
4.3.3. Оценка адекватности математических моделей программного комплекса.
4.3.4. Анализ и обобщение результатов моделирования
Выводы но работе.
Список литературы


Благодаря описанным выше особенностям пленочные покрытия имеют большие перспективы и широкий спектр применения в химической, фармацевтической, биотехнологической и пищевой отраслях промышленности. Пленочные покрытия применяются в агрохимии для регулирования скорости подвода питательных веществ из удобрений в растения, для этой цели используются плазмополимеры метана и этилена. Большое распространение приобретает предпосевное покрытие семян (кукурузы, хлопчатника и др. Пленочные покрытия применяются для активации и реактивации поверхностей катализаторов, для защиты от влаги люминофоров, гидрофобизации и гидрофилизации пигментов []. В таблице 1. Таблица 1. Kollicoat IR белый BASF Готовое к употреблению покрытие на основе КоШсоа! Kollicoat protect BASF КоШсоа! Eudragit E/RI. Kollidon MAE DP BASF Мсгакриловая кислота : этилакрилат (1:1). Продолжение таблицы 1. Kollidon МАЕ 0 Р BASF Метакриловая кислота: этилакрилат (1:1). Компоненты, входящие в состав исходной полимерной композиции, придают покрытию необходимые функциональные свойства. Основываясь на результатах анализа различных типов покрытий можно сделать вывод, что одной из наиболее перспективных является технология нанесения пленочных покрытий. Дражировочные котлы (обдукторы) могут быть шарообразной, эллипсоидной и грушевидной формы. Её преимущества состоят в возможности большей загрузки, тем самым достигается большая производительность производства. Кроме того, в котлах эллипсоидной формы создается специфическая траектория вращательных движений, которая ускоряет и улучшает условия нанесения покрытия. Схема технологии нанесения покрытий в дражировочном котле показана на рисунке 1. Первой стадией данной технологии является распыление раствора для дражирования на частицу. Подаваемый в аппарат воздух испаряет жидкость и высушивает слой покрытия. Процесс ведется с прерывистой подачей раствора до тех пор, пока не будет достигнута желаемая толщина слоя. Масса слоя покрытия колеблется в пределах от 0. Дражировочный котёл (рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Для плёночных покрытий в барабанных установках компания Glatt Gmbl 1 (Германия) использует метод, при котором сверху при помощи двухкомпонентной форсунки на частицу наносится покрывающий раствор (рисунок 1. Рисунок 1. Подаваемый в барабанную установку GMPC II (рисунок 1. Необходимый эффективный теплообмен достигается благодаря сплошной перфорации цилиндрической части барабана, обеспечивая к тому же минимальную продолжительность технологического процесса. Значительными преимуществами описанного метода являются бережное перемешивание и нанесение покрытия за счёт геометрии барабана и специальных перемешивающих лопастей Фишера, которые обеспечивают абсолютно равномерное перемешивание при минимальном механическом воздействии на продукт [9, ]. Компания ОвМ Ав (Швейцария) разработала барабанную установку для нанесения покрытий с эффективной системой распыления (рисунок 1. Рисунок 1. В отличие от обычных установок для нанесения покрытий барабанного типа, коутер УСС имеет два конуса, установленных вертикально и расположенных один выше другого. Нижний конус вращается, и покрываемые частицы плавно поднимаются к нижнему краю верхнего конуса под действием центробежной силы. Здесь они теряют скорость и возвращаются в нижнюю точку вращающегося конуса, по пути проходя через рабочую зону форсунки с углом распыления 0°. При этом раствор равномерно покрывает все частицы, проходящие через эту зону. Циркулирующее движение повторяется. Уникальная траектория движения продукта предотвращает формирование нейтральных или застойных зон, наличие которых является основным недостатком обычной барабанной установки. Во время циркуляции интенсивно и равномерно идет процесс сушки (как при центробежном движении вверх, так и при возвращении в нижнюю точку рабочей камеры). Сушка идет в потоке воздуха, поступающего снизу через перфорированное дно камеры. Рисунок 1. Благодаря оптимальному потоку и тому факту, что материал для покрытия наносится часто и небольшими порциями, длительность сушки в коутере УСС мала и время процесса нанесения покрытия может быть уменьшено на % [] как с покрытиями на органической основе, так и с покрытиями на водной основе.