引言

各種物料進行混合時,因物料配比不同及混合設備的技術特點不同,物料的混合效果不一樣,混合效率也不一樣。然而隨著設備技術的發(fā)展及應用,要求物料混合時勞動強度低,密閉生產,混合效果均一,且效率高,這些要求正符合氣流混合設備的技術特點。

1混合原理及特性

1.1混合原理

混合原理是在機械或流體動力等外力作用下,使兩種或多種物料各自的物料組分互相摻合,相互分散,使其在任何容積里的各種組分的微粒均勻分布,從而達到一定均勻程度的操作。混合在生產中的應用十分普遍,其目的主要是:制備各種均勻的混合物,如溶液、乳濁液、懸浮液及漿狀、糊狀或固體粉?；旌衔锏?。混合是確保配合物料質量和提高物料效果的重要環(huán)節(jié)。

1.2混合過程

混合過程可分為3個階段:首先以散狀物料小塊運動形成的對流混合為主,混合均勻度迅速提高:其次,粒子間的相互滑動與沖擊,混合速度平穩(wěn):第三,粒子位置交換的作用達到平衡狀態(tài),即混合均勻性保持穩(wěn)定或稍有波動。

1.3混合程度

混合程度是不同物料經過混合所達到的分散摻和的均勻程度的度量。混合程度與所考察的尺度有關。對于固體物料主要考察指標為調勻度,即物料總體上在設備尺寸范圍內均勻性的度量。某組分的平均調勻度是根據(jù)同容器中幾個樣品求得的某組分的調勻度的算術平均值,可用以度量物料總體上的混合效果。

2原混合機設備技術特點

(1)容積回轉型混合機用于批次生產,按照批次要求一次充填,完成物料混合,容器結構密閉,可實現(xiàn)混合過程的無塵操作。容器內部不設置零部件,填充系數(shù)較大。設備容器回轉,要求設備機架、容器堅固,動力系統(tǒng)提供動力充沛,因此造成設備笨重,能耗較高。受到容器容積限制無法做大,不適合大品種批次生產?；剞D空間要求大,不利于場地有效利用和潔凈房間的節(jié)能降耗?；剞D過程物料運動具有沖擊力,對建筑物的荷載要求高。

(2)內部攪拌式混合機形式較多,發(fā)展時間較長,常用的有螺帶式混合機、犁式混合機、單錐混合機等。設備容器靜止,通過容器內的攪拌器完成物料混合。容器內部攪拌器可以根據(jù)物料性質事先設計確定,由于強制攪拌,適用物料類型廣泛,混合效率和能力更大。設備內部的攪拌部件傳動必須由外部引入,增加了連接部件,存在潤滑劑泄漏風險。內部的攪拌機構增加了設備清洗的難度。要求設備機架、容器堅固,動力系統(tǒng)提供動力充沛,因此造成設備笨重,能耗較高。由于內部攪拌器是運動部件,填充率不會很高,且部分設備無法密閉,容易形成混合過程中的物料外溢,造成污染。

3氣流混合設備技術特點

3.1氣流混合原理

利用壓縮空氣噴射氣流的上升運動,帶動粉體物料進行相對運行,最終達到混合均勻的目的。氣流混合方式使用性廣,混合效率高,特別是對于流動性好、物料性質差異小的粉體混合具有獨特的優(yōu)勢。混合容器也可作為物料暫存儲罐,完成物料存儲功能。

3.2氣流混合技術特點

(1)快速、高效、安全的混合設備。采用氣流混合技術,提高了混合效率,每批物料可在3~10min內完成混合,混合比可以達到1:5000。沒有內部部件的封閉料倉,減少了污染風險,降低了維護難度。健全的安全保障裝置,提升了設備運行的穩(wěn)定性和安全性。

(2)獨特的技術降低了建設和運行成本。氣流混合機沒有運動部件和驅動機構,設備整體重量大大減少。較傳統(tǒng)機械型混合機,大大降低了廠房建設時,混合機所在房間的地面荷載,減少了建設投資。由于氣流混合機為固定料倉,混合機安裝后只需留有上部有限的檢修空間,沒有混轉部件,大大降低了設備所在房間的高度和安全距離,使得混合操作間占用空間大大減小,在潔凈廠房的運行過程中,降低了空氣處理所需要的各種能源消耗和機械混合機設備驅動部件的電能消耗。

(3)全密閉技術。氣流混合機采用全密閉設計,投料可以采用真空系統(tǒng),由混合機直接從投料站或物料容器中吸入,全程管道連接,不會有粉塵溢出。混合過程中,混合機自帶的過濾裝置,能有效過濾混合中沸騰的粉塵,既避免了物料損失,又降低了環(huán)保風險。出料過程可以采用真空方式完成混合機物料出料到周轉料桶,也可采用正壓發(fā)送,將物料送到指定工位容器,全程在密閉管路中完成,沒有粉塵溢出。

(4)整機CIP系統(tǒng)。整機提供在線清洗裝置,清洗過程可以實現(xiàn)料倉清洗、過濾器清洗和過濾后室清洗,根據(jù)程序控制分步驟完成不同部位的清洗工作。清洗后的料倉和過濾器,可以采用清洗系統(tǒng)管路通入加熱后的壓縮空氣,快速完成容器和過濾裝置的干燥,保證混合機快速投入下一批物料生產。干燥過程中料倉的干燥空氣通過過濾器或者輔助真空增加濾道的空氣流通量,有效防止了過濾器的堵塞,大大延長了過濾器的使用壽命。

(5)安全、有效的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)采用成熟的控制元件和控制理念,保證了系統(tǒng)運行安全的同時兼顧MEs系統(tǒng)或者智慧生產系統(tǒng),為企業(yè)后續(xù)實現(xiàn)智能化生產和提升預留了功能擴展空間。基于質量和安全的設計理念,設置料位高度、料倉壓力、混合用壓縮空氣壓力、過濾器壓差等工藝數(shù)據(jù)采集裝置,時時監(jiān)控混合機工作狀態(tài),確保工藝參數(shù)的真實性和設備運行的安全性、穩(wěn)定性。

4氣流混合與其他混合機(二維混合機)技術性能比較

兩種混合機的技術性能比較如表1所示。

5氣流混合技術在制藥行業(yè)中的應用

氣流混合技術的應用已有近50年的時間,由于設備是利用氣流的能量帶動粉體在容器內運動和沸騰,使粉體混合均勻,因此設備沒有外部動力系統(tǒng),容器本身不需要運動,也沒有運動部件,設備的體積可以做得比較大,維護、清潔十分簡便。因此,該技術被廣泛應用于化工、乳品、建材等需要大批量混合的環(huán)境,制藥領域還是近幾年才剛剛開始嘗試這種新的混合技術。

6結語

氣流混合技術在各行各業(yè)得到了廣泛應用,它所具有的獨特優(yōu)勢可從質量、安全、環(huán)境、效率、自動化程度等方面得到充分展示?？梢灶A見,在不久的將來,氣流混合將慢慢取代原有的機械混合(一維混合機、二維混合機、三維混合機、多功能混合機),成為各行各業(yè)混合技術的主流,它的應用能大大優(yōu)化產品生產流程,改善產品工藝等問題,給企業(yè)帶來效益,因而更符合當今社會發(fā)展的需要。