真空混合器

压力的物理单位是帕斯卡（Pascal）。1 Pa = 1 N/m² = 0.01 mbar。
有时我们也会遇到较早的单位托尔（Torr），1 Torr = 1 mm Hg柱 = 1.333 mbar。 

真空的质量被分为以下几个范围：

1. 1 bar 至 1 mbar                     粗真空
2. 1 mbar 至 10^-3 mbar             细真空
3. 10^-3 mbar 至 10^-7 mbar         高真空
4. 10^-7 mbar 至 10^-10 mbar        超高真空

在这个术语表中，我们简单地使用了“真空/真空混合器”一词。然而，根据上述表格，我们实际上指的是“粗真空”范围，有时是“部分细真空”范围。

备注： 当我们将散装物料倒在一个平面上时，会形成一个圆锥形的堆。在静止状态下，不同形状的颗粒相互叠加和排列，每个颗粒都处于平衡状态。作用在单个颗粒上的力包括：重力、支撑力和相邻颗粒的接触力，所有力的总和为零。由于颗粒大多呈圆形，因此大多数颗粒只在接触点上相互接触。颗粒之间存在许多空隙，单个颗粒也可能存在空隙，这被称为分散系统的孔隙度。在物理公式中，孔隙度通常用希腊字母PHI表示，它是一个无量纲的数值，表示散装物料中存在的气体/空气的量。

根据温度和气压的不同，环境空气中含有多或少的水蒸气。水分在固体表面，甚至在颗粒的孔隙中，形成微小的冷凝层。因此，散装物料在大气条件下通常是三相分散系统，它们由固体、液体和气体组成。

工艺设备如真空混合器、搅拌器、混合器、反应器、分离器等容器通常只能填充到最大允许的填充度。在混合物料层上方存在的往往是环境空气。如果需要抽真空，这部分气体也必须被排除。

混合室需要抽真空的原因有很多，其中包括：

• 避免与空气中的氧气发生氧化反应
• 避免火灾和爆炸危险
• 避免粉末的流化
• 消除因活性气体生成而导致的气体超压
• 降低系统压力以加快干燥过程
• 通过增强固体摩擦来加速固体颗粒内部的解聚和扩散
• 暂时提高散装密度
• 替换散装物料中的气体（使用氮气或二氧化碳进行惰性化）
• 对液体进行脱气
• 当粉末通过气动方式吸入或吹入容器时排除空气
• 例如：将大量粉末混入液体中（使用转子-定子配置的高剪切混合技术与）
• 在合成高纯物质时
• 当需要无菌条件时
• 在控制发酵过程中
• 当通过降低焓来冷却分散系统时
• 在冷冻干燥过程中
• 当高粘度液体需要浸渍到粉末颗粒中时
• ......

上述方法可在真空混合机中对物质进行工业提纯，例如制药产品、化妆品、化学活性成分和食品等就符合这种情况。

要生成真空，需要两个基本条件：一个气密/真空密封的容器和一个真空泵。

真空混合机的用途广泛。

对分散系统进行抽真空时，气体会沿着真空泵方向加速流动。根据气体速度的不同，流动的气体可能无意中夹带着散装物料中的粉尘颗粒，这在大多数情况下是不可取的。因此，在真空泵之前应安装粉尘过滤器。在设计气动和真空系统时，需要协调以下性能参数：

• 泵的抽吸能力
• 泵的效率
• 泵的坚固性
• 有效的抽速
• 抽吸功率
• 管路长度
• 气体速度
• 流动阻力
• 过滤功能
• 过滤面积
• 过滤器负荷
• 过滤清洁
• 过滤调节
• 清洁/湿式清洁情况下的准备时间
• ...

在许多情况下，即使是湿润或潮湿的分散体也需要在真空混合器中抽真空/真空干燥。此时排出的气体不仅含有粉尘，还会被水蒸气或溶剂蒸气污染。这种气体在实际操作中被称为“蒸汽”，它只能在所谓的蒸汽过滤器中进行净化。过滤器外壳必须加热到远高于液相的露点温度。然后，净化后的气体可以选择在热交换器中除湿。溶剂可以通过这种方式回收，回收的粉尘返回到真空混合机中。 

真空混合机在膳食补充剂中的应用实例

用于生产基于蛋白粉混合物的膳食补充剂的真空混合机：

蛋白粉混合物的营养成分包括乳清、酪蛋白或大豆等蛋白质来源，它们与氨基酸、维生素、矿物质和甜味剂等其他粉末成分混合。为避免氧化，真空技术在其中起到了重要作用。装在罐子或袋子里的粉末必须尽量避免含有氧气和水分。

真空混合机在此可以通过在包装/灌装前排除混合物中的空气，然后用二氧化碳气体和氮气的混合物将其恢复到大气压下。这一措施可以稳定营养成分的流动性并延长其保质期。

真空混合机在制药工业中的应用实例

用于固体药物活性成分的真空混合器

在将这些成分转换为易于使用的剂型，如嚼片、泡腾片、吞咽片、胶囊或栓剂之前，需要先在粉末混合机中使用填充剂对活性成分进行稀释。对于一些颗粒极细小的活性成分，要通过造粒将其粉尘固化，这一过程可以通过流化床设备或真空混合机完成。液体粘合剂的存在有助于造粒过程。需注意的是液相必须干燥，施加真空可以显著加快干燥过程。通过降低系统压力，水分可以在远低于100°C的温度下蒸发。低温干燥对热敏感的药物活性成分也有帮助。

1. 空气中的氧气可能会对固体药物的保质期产生不良影响。如前一章节所述，可以借助真空混合机进行惰性化处理。

2. 一个典型的制药制剂过程是研磨活性成分，使其均匀分散在粉末填充剂或辅料中，这种类型的解聚可以通过真空混合器完成。混合物的内部熟化度得以提高，并能可靠地避免产生不必要的流化现象。
3. 如果要将液体活性成分嵌入到填充剂颗粒内部，则应该使用真空混合机。只有在通过细真空排除填充剂颗粒中的大部分空气后，液体活性成分才会被喷入真空混合机，然后系统压力缓慢恢复到大气压。在这种情况下，浸渍过程可以优选使用惰性气体或稀有气体进行。
4. 有时药物以液体形式给药，在这种情况下，可能需要将粉末活性成分分散或溶解在液体中。在将粉末引入和分布到液体中的过程中，可能会出现许多问题：不必要的泡沫形成、液相和固相的不均匀分布、加工时间长、粉末结块。正如前面提到的，如果没有预先抽真空，气相始终存在。在这方面，真空混合机也能提供有价值的服务。
5. 在特殊情况下，需要将细散的粉末状活性成分均匀地涂布在粉末载体材料的表面上，而无需通过湿法造粒。即使如此复杂的均质化过程也可以通过真空混合机进行。
6. 发酵和合成过程几乎总是在液相中完成。随后，产品要么蒸发，要么作为中间步骤进行机械脱水。最终的干燥步骤可以在加热的真空混合机中轻松完成。
7. 粉末状的活性成分可以升华，这意味着它绕过液相直接蒸发。在真空混合器中，升华过程可以加速，以安全地排出气体作为活性成分。