淺析氣流混合技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用

引言

各種物料進(jìn)行混合時(shí),因物料配比不同及混合設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)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(shè)備技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用,要求物料混合時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度低,密閉生產(chǎn),混合效果均一,且效率高,這些要求正符合氣流混合設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)。

1混合原理及特性

1.1混合原理

混合原理是在機(jī)械或流體動(dòng)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(dá)到一定均勻程度的操作。混合在生產(chǎn)中的應(yīng)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?；旌衔锏取；旌鲜谴_保配合物料質(zhì)量和提高物料效果的重要環(huán)節(jié)。

1.2混合過(guò)程

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

1.3混合程度

混合程度是不同物料經(jīng)過(guò)混合所達(dá)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(guān)。對(duì)于固體物料主要考察指標(biāo)為調(diào)勻度,即物料總體上在設(shè)備尺寸范圍內(nèi)均勻性的度量。某組分的平均調(diào)勻度是根據(jù)同容器中幾個(gè)樣品求得的某組分的調(diào)勻度的算術(shù)平均值,可用以度量物料總體上的混合效果。

2原混合機(jī)設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

(1)容積回轉(zhuǎn)型混合機(jī)用于批次生產(chǎn),按照批次要求一次充填,完成物料混合,容器結(jié)構(gòu)密閉,可實(shí)現(xiàn)混合過(guò)程的無(wú)塵操作。容器內(nèi)部不設(shè)置零部件,填充系數(shù)較大。設(shè)備容器回轉(zhuǎn),要求設(shè)備機(jī)架、容器堅(jiān)固,動(dòng)力系統(tǒng)提供動(dòng)力充沛,因此造成設(shè)備笨重,能耗較高。受到容器容積限制無(wú)法做大,不適合大品種批次生產(chǎn)?；剞D(zhuǎn)空間要求大,不利于場(chǎng)地有效利用和潔凈房間的節(jié)能降耗。回轉(zhuǎn)過(guò)程物料運(yùn)動(dòng)具有沖擊力,對(duì)建筑物的荷載要求高。

(2)內(nèi)部攪拌式混合機(jī)形式較多,發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng),常用的有螺帶式混合機(jī)、犁式混合機(jī)、單錐混合機(jī)等。設(shè)備容器靜止,通過(guò)容器內(nèi)的攪拌器完成物料混合。容器內(nèi)部攪拌器可以根據(jù)物料性質(zhì)事先設(shè)計(jì)確定,由于強(qiáng)制攪拌,適用物料類(lèi)型廣泛,混合效率和能力更大。設(shè)備內(nèi)部的攪拌部件傳動(dòng)必須由外部引入,增加了連接部件,存在潤(rùn)滑劑泄漏風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)部的攪拌機(jī)構(gòu)增加了設(shè)備清洗的難度。要求設(shè)備機(jī)架、容器堅(jiān)固,動(dòng)力系統(tǒng)提供動(dòng)力充沛,因此造成設(shè)備笨重,能耗較高。由于內(nèi)部攪拌器是運(yùn)動(dòng)部件,填充率不會(huì)很高,且部分設(shè)備無(wú)法密閉,容易形成混合過(guò)程中的物料外溢,造成污染。

3氣流混合設(shè)備技術(shù)特點(diǎn)

3.1氣流混合原理

利用壓縮空氣噴射氣流的上升運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)粉體物料進(jìn)行相對(duì)運(yùn)行,最終達(dá)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(duì)于流動(dòng)性好、物料性質(zhì)差異小的粉體混合具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。混合容器也可作為物料暫存儲(chǔ)罐,完成物料存儲(chǔ)功能。

3.2氣流混合技術(shù)特點(diǎn)

(1)快速、高效、安全的混合設(shè)備。采用氣流混合技術(shù),提高了混合效率,每批物料可在3~10min內(nèi)完成混合,混合比可以達(dá)到1:5000。沒(méi)有內(nèi)部部件的封閉料倉(cāng),減少了污染風(fēng)險(xiǎn),降低了維護(hù)難度。健全的安全保障裝置,提升了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

(2)獨(dú)特的技術(shù)降低了建設(shè)和運(yùn)行成本。氣流混合機(jī)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),設(shè)備整體重量大大減少。較傳統(tǒng)機(jī)械型混合機(jī),大大降低了廠(chǎng)房建設(shè)時(shí),混合機(jī)所在房間的地面荷載,減少了建設(shè)投資。由于氣流混合機(jī)為固定料倉(cāng),混合機(jī)安裝后只需留有上部有限的檢修空間,沒(méi)有混轉(zhuǎn)部件,大大降低了設(shè)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(chǎng)房的運(yùn)行過(guò)程中,降低了空氣處理所需要的各種能源消耗和機(jī)械混合機(jī)設(shè)備驅(qū)動(dòng)部件的電能消耗。

(3)全密閉技術(shù)。氣流混合機(jī)采用全密閉設(shè)計(jì),投料可以采用真空系統(tǒng),由混合機(jī)直接從投料站或物料容器中吸入,全程管道連接,不會(huì)有粉塵溢出?；旌线^(guò)程中,混合機(jī)自帶的過(guò)濾裝置,能有效過(guò)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(fēng)險(xiǎn)。出料過(guò)程可以采用真空方式完成混合機(jī)物料出料到周轉(zhuǎn)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(méi)有粉塵溢出。

(4)整機(jī)CIP系統(tǒng)。整機(jī)提供在線(xiàn)清洗裝置,清洗過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)料倉(cāng)清洗、過(guò)濾器清洗和過(guò)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(cāng)和過(guò)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(guò)濾裝置的干燥,保證混合機(jī)快速投入下一批物料生產(chǎn)。干燥過(guò)程中料倉(cāng)的干燥空氣通過(guò)過(guò)濾器或者輔助真空增加濾道的空氣流通量,有效防止了過(guò)濾器的堵塞,大大延長(zhǎng)了過(guò)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(yùn)行安全的同時(shí)兼顧MEs系統(tǒng)或者智慧生產(chǎn)系統(tǒng),為企業(yè)后續(xù)實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)和提升預(yù)留了功能擴(kuò)展空間?；谫|(zhì)量和安全的設(shè)計(jì)理念,設(shè)置料位高度、料倉(cāng)壓力、混合用壓縮空氣壓力、過(guò)濾器壓差等工藝數(shù)據(jù)采集裝置,時(shí)時(shí)監(jiān)控混合機(jī)工作狀態(tài),確保工藝參數(shù)的真實(shí)性和設(shè)備運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性。

4氣流混合與其他混合機(jī)(二維混合機(jī))技術(shù)性能比較

兩種混合機(jī)的技術(shù)性能比較如表1所示。

5氣流混合技術(shù)在制藥行業(yè)中的應(yīng)用

氣流混合技術(shù)的應(yīng)用已有近50年的時(shí)間,由于設(shè)備是利用氣流的能量帶動(dòng)粉體在容器內(nèi)運(yùn)動(dòng)和沸騰,使粉體混合均勻,因此設(shè)備沒(méi)有外部動(dòng)力系統(tǒng),容器本身不需要運(yùn)動(dòng),也沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件,設(shè)備的體積可以做得比較大,維護(hù)、清潔十分簡(jiǎn)便。因此,該技術(shù)被廣泛應(yīng)用于化工、乳品、建材等需要大批量混合的環(huán)境,制藥領(lǐng)域還是近幾年才剛剛開(kāi)始嘗試這種新的混合技術(shù)。

6結(jié)語(yǔ)

氣流混合技術(shù)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用,它所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)可從質(zhì)量、安全、環(huán)境、效率、自動(dòng)化程度等方面得到充分展示。可以預(yù)見(jiàn),在不久的將來(lái),氣流混合將慢慢取代原有的機(jī)械混合(一維混合機(jī)、二維混合機(jī)、三維混合機(jī)、多功能混合機(jī)),成為各行各業(yè)混合技術(shù)的主流,它的應(yīng)用能大大優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)流程,改善產(chǎn)品工藝等問(wèn)題,給企業(yè)帶來(lái)效益,因而更符合當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的需要。