ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПОКРЫТИЯ ПРИ КАПСУЛИРОВАНИИ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ

  • Aleksandr G. Lipin Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Vladimir O. Nebukin Ивановский государственный химико-технологический университет
  • Andrey A. Lipin Ивановский государственный химико-технологический университет
Ключевые слова: моделирование, капсулирование, степень покрытия, псевдоожиженный слой

Аннотация

Путем капсулирования зернистых материалов можно устранять их слеживаемость, обеспечивать замедленное выделение активного вещества. В данной работе капсулирование осуществляется путем распыливания эмульсии полимера на частицы псевдоожиженного слоя с помощью пневматических форсунок. Капли капсулянта, столкнувшись с частицами слоя, растекаются по их поверхности, образуя жидкостную пленку. Удаление растворителя путем сушки приводит к отверждению пленки. Качество проведения процесса капсулирования оценивалось по величине степени покрытия, которая равна доле общей поверхности частиц, покрытой защитной оболочкой. При нанесении тонких полимерных оболочек очень важно определение режимных параметров процесса, обеспечивающих сплошность защитного покрытия. В статье представлена математическая модель, позволяющая прогнозировать степень покрытия частиц в аппарате кипящего слоя.  Предполагается, что скорость роста степени покрытия пропорциональна доле непокрытой поверхности и расходу пленкообразующего вещества. Для идентификации параметров разработанной математической модели и проверки ее адекватности выполнен физический эксперимент на установке лабораторного масштаба. В ходе эксперимента из аппарата с интервалом 1 мин отбирались образцы частиц для определения их степени покрытия. Методика определения степени покрытия основана на сравнительном анализе кривых растворения исходных и обработанных гранул. Приведены графические зависимости, характеризующие эволюцию степени покрытия гранул во времени при различных расходах пленкообразующего вещества. Выполнено сопоставление расчетных и экспериментальных данных, показавшее их хорошее соответствие. Таким образом, показано, что предложенная математическая модель формирования защитного покрытия на частицах в аппарате кипящего слоя позволяет достоверно прогнозировать степень покрытия частиц в процессе капсулирования и выбирать рациональные параметры процесса.

 

Литература

Smirnov A.V., Sinev I.V. Encapsulation of tungsten microparticles in polystyrene. Abstracts of the International Scientific and Technical Conference "POLIKOMTRIB-2015". Belarus: Institute of Mechan-ics of Metal-Polymer Systems name V.A. Belogo NAS of Belarus. 2015. P. 172. (in Russian).

Kongapshev A.A, Musaev Yu.I. Production of details from encap-sulated powders of composite materials. Proceedings of the VIII In-ternational Scientific Conference "Technocongress". March 11, 2017. Kemerovo. 2017. P. 20-22 (in Russian).

de Oliveira A.M., da Silva M.L.C.P., Alves G.M., de Oliveira P.C., dos Santos A.M. Encapsulation of TiO2 by emulsion polymer-ization with methyl metacrylate (MMA). Polymer Bull. 2005. V. 55. N 6. P. 477-484. DOI: 10.1007/s00289-005-0457-3.

Deyrail Y., Zydowicz N., Cassagnau P. Polymer cross-linking controlled by release of catalyst encapsulated in polycarbonate microspheres. Polymer. 2004. 45. N 18. P. 6123-6131. DOI: 10.1016/j.polymer.2004.06.064.

Volovodenko A.V., Zhukov A.Yu., Sofronov A.V., As-maev O.S. Experience of encapsulated corrosion inhibi-tors application in wells of Kogalymskoye oil field. Neft. Khoz. 2013. N 5. P. 87-89 (in Russian).

Solodov V.V., Paley R.V., Mubarakov A.I., Zaykov E.N. Capsulated products – an inexpensive tablet from problems. Neftegaz. Vertical. 2016. N 6. P.104-108 (in Russian).

Vasilyeva E.A., Ibragimova A.R., Mirgorodskaya A.B., Yatskevich E.I., Dobrynin A.B., Nizameev I.R., Kadi-rov M.K., Zakharova L.Ya., Zuev Yu.F., Konovalov A.I. Polyelectrolyte micro- and nanocapsules with varia-ble permeability of the shell as a means of controlling the rate of the reaction of ester hydrolysis. Izv. Akad. Nauk. Ser. Khim. 2014. V. 63. N 1. P. 232-238 (in Russian).

Lipin A.G., Nebukin V.O., Lipin A.A. Encapsulation of granules in polymeric shells as a method of creating mineral fertilizers with a controlled release rate of nutrients. Sovr. Naukoemk. Tekhnol. Re-gion. Prilozh. 2017. N 3 (51). P. 86-91 (in Russian).

Morozov R.V., Taran A.L., Pynkova T.I., Taran Yu.A., Sem-chenko M.S., Taran A.V. The process of extrapolation and encap-sulation by layer-by-layer application of the external contour. Khim. Tekhnol. 2014. V. 15. N 4. P. 232-236 (in Russian).

Taran A.L. Effective technologies for encapsulating nitrogen ferti-lizer granules. Khim. Prom. Segodnya. 2003. N 7. P. 5-10 (in Rus-sian).

Xiang Y., Ru X., Shi J., Song J., Zhao H., Liu Y., Guo D., Lu X. Preparation and Properties of a Novel Semi-IPN Slow-Release Fertilizer with the Function of Water Reten-tion. J. Agric. Food Chem. 2017. 65 (50). P. 10851–10858. DOI: 10.1021/acs.jafc.7b03827.

Chenab L., Xiea Z., Zhuanga X., Chena X., Jinga X. Controlled release of urea encapsulated by starch-g-poly(L-lactide). Carbohyd. Polym. 2008. V. 72. N 2. P. 342-348. DOI: 10.1016/j.carbpol.2007.09.003.

Timilsena Y.P., Adhikari R., Casey P., Muster T., Gill H., Adhikari B. Enhanced efficiency fertilisers: a review of formulation and nutrient release patterns. J. Sci. Food Agricult. 2015. V. 95. N 6. P. 1131–1142. DOI: 10.1002/jsfa.6812.

Ostroga R.A., Yukhimenko N.P., Mikhailovsky Ya.E., Litvinenko A.V. The technology of obtaining granular fertilizers on an organic basis. Vost.-Evrop. Zhurn. Pered. Tekhnol. 2015. V. 1. N 6 (79). P. 19-26 (in Russian). DOI: 10.15587/1729-4061.2016.60314.

Devassine M., Henry F., Guerin P., Briand X. Coating of fertilizers by degradable polymers. Internat. J. Phar-maceut. 2002. V. 242. N 1-2. P. 399-404. DOI: 10.1016/S0378-5173(02)00225-9.

Jarosiewicz A., Tomaszewska M. Controlled-Release NPK Ferti-lizer Encapsulated by Polymeric Membranes. J. Agric. Food Chem. 2003. 51 (2). P. 413–417. DOI: 10.1021/jf020800o.

Boyandin A.N., Kazantseva E.A., Varygina D.E., Volova T.G. Slow-Release Formulations of Ammonium Nitrate Fertilizer Based Constructing on Degradable Poly(3-hydroxybutyrate). J. Agric. Food Chem. 2017. 65 (32). P. 6745–6752. DOI: 10.1021/acs.jafc.7b01217.

Tomaszewska M., Jarosiewicz A. Encapsulation of mineral ferti-lizer by polysulfone using a spraying method. Desalination. 2006. V. 198. P. 346-352. DOI: 10.1016/j.desal.2006.01.032.

Messa L.L., Froes J.D., Souza C.F., Faez R. Chitosan-clay hybrid for encapsulation of fertilizers and release sustained of potassium ni-trate fertilizer. Quimica Nova. 2016. V. 39. N 10. P. 1215-1220. DOI: 10.21577/0100-4042.20160133.

Ostroga R.O., Yukhymenko M.P. Capacity of nitrogen sugar suspension used in a muscle boiler. Vost.-Evrop. Zhurn. Pered. Tekhnol. 2014. V. 2. N 6 (68). P. 11-15 (in Ukraine).

Ovchinnikov L.N., Lipin A.G. Capsulation of mineral fertilizers in a suspended layer: monograph. Ivanovo: IGHTU. 2011. 140 p. (in Russian).

Budkov V.A., Pukhalskaya N.V. Draining of seeds of agricultural crops. Plodorodie. 2009. N 2. P. 17-19 (in Russian).

Ivanova E.A., Yakubova O.S., Bairambekov Sh.B., Polyakova E.V. Results of tests on encapsulation of cot-ton seeds with polymer compositions based on fish glue. Perfection of the elements of technologies for cultivating agricultural crops in irrigated conditions of the Lower Volga region: Collection of scientific works. Astrakhan. 2015. P. 95-97 (in Russian).

Kopytkov V.V., Konovalov V.N. The seed pelleting technology with the use of the composite polymer prepa-rations. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Lesnoy Zhurn. 2016. N 4 (352). P. 30-34. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.4.30 (in Russian).

Kakimova Zh.Kh., Kakimov A.K., Bepeeva A.E., Khutoryansky V.V. Encapsulation of probiotics in hydrophilic polymers. Biotech-nology and society in the 21st century: Collection of articles of the International Scientific and Practical Conference. Barnaul: Altayskiy gos. un-t. 2015. P. 176-179 (in Russian).

Krolevets A.A., Tyrsin Yu.A., Bykovskaya E.E. Appli-cation of nano and micro capsulation in pharmaceutical and food industry. Part I. Fundamentals of microencapsu-lation. Vestn. RAEN. 2012. N 4. P. 123-127 (in Russian).

Gumnitsky Y.M., Nagursky O.A., Nagursky A.O. Dynamics of heat and mass transfer in a layer of disperse material during encapsu-lation in a state of fluidization. Vost.-Evrop. Zhurn. Pered. Tekhnol. 2013. V. 2. N 8 (62). P. 42-44 (in Ukraine).

Yukhimenko M., Ostroga R., Artyukhov A. Investiga-tion of the hydrodynamics and kinetics of the process of encapsulating granules of mineral fertilizers in a multi-stage suspended bed apparatus. Vost.-Evrop. Zhurn. Pered. Tekhnol. 2016. V. 84. N 6. P. 22-28 (in Russian). DOI: 10.15587/1729-4061.2016.84179.

Buevich Yu.A., Minaev G.A. Jet fluidization. M.: Khimi-ya, 1984. 136 p. (in Russian).

Опубликован
2019-05-20
Как цитировать
Lipin, A. G., Nebukin, V. O., & Lipin, A. A. (2019). ОЦЕНКА СТЕПЕНИ ПОКРЫТИЯ ПРИ КАПСУЛИРОВАНИИ ЗЕРНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ В ПСЕВДООЖИЖЕННОМ СЛОЕ. ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИЙ. СЕРИЯ «ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ», 62(5), 84-90. https://doi.org/10.6060/ivkkt201962fp.5793
Раздел
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ неорг. и органических веществ, теоретические основы