立式混合机：

工作原理、液体添加与包覆

摘要

立式混合机是一种采用立式容器的批次式混合机，其中一个混合工具使物料沿垂直方向循环运动。这种结构特别适用于通过喷枪添加液体，以及对颗粒进行均匀包覆。

立式混合机相关知识：工作原理、液体添加与包覆

立式混合机是一种采用立式容器的批次式混合机，其中一个混合工具将物料从下向上输送，随后物料在重力作用下沿混合工具的垂直轴自由向下流动。这种三维循环运动能够以较低的能量输入和较小的剪切负荷使整个批次充分循环，即使各组分在堆积密度、粒径和流动特性方面存在显著差异，也能实现均匀混合。

这种能够充分覆盖整个混合空间的循环运动，使该结构特别适合液体添加。通过喷枪（喷雾工艺）可对循环运动中的物料进行均匀润湿，同时避免局部过度湿润。影响最终效果的关键因素包括加料速率、液滴大小，以及液体添加量与粉体吸收能力之间的比例（粉体润湿、粉体加湿）。如果在此过程中形成结块，可通过额外的解聚将其破碎。

颗粒包覆也基于相同的工作原理，即在颗粒表面形成规定的包覆层。在这一过程中，混合时间决定包覆层的厚度和均匀性。主要选型标准包括批次大小、含水率、物料的黏附倾向以及所要求的包覆程度。

选型矩阵

标准	关键问题	对选型的影响
液体比例	液相占整个批次重量的比例是多少？	液体比例在几个百分点以内时，将液体添加到运动中的物料表面即可。超过这一范围时，需要专门设计并测试加料位置、喷雾形态和加料时间。
液体的黏度和温度	液体在加料温度下是否能够进行喷雾？	油和脂肪在某些情况下需要通过温控管路和喷嘴进行计量添加。否则会形成液滴而不是喷雾锥，从而导致局部过度湿润。
加料位置	液体是喷洒到循环运动的物料、物料流中，还是容器壁上？	液体只能添加到运动中的物料上。喷洒到容器壁或静止的物料层上会导致黏附和结块。
载体粉体的吸收能力	粉体在变得黏稠之前能够吸收多少液体？	决定每个批次允许添加的最大液体量以及允许的加料速率。该极限应通过试验确定，而不是通过计算得出。
结块形成	物料润湿后是否容易形成团聚体？	决定是否需要额外的解聚工具，或者仅依靠混合运动是否已经足够。
包覆：目标状态	颗粒需要均匀包覆，还是只需将液体混入物料中？	均匀包覆要求所有颗粒在喷雾区域内具有规定且相同的停留时间；单纯混合则不需要这一条件。
剪切敏感性	是否需要避免已经形成的包覆层再次被磨损？	需要采用较低的混合工具转速并限制后续混合时间，否则会造成包覆层磨损。
粉尘和细粉比例	润湿过程中是否产生粉尘，或者细粉是否被结合？	通过工艺有针对性地结合细粉；同时通过过程控制避免产生新的细粉。
添加脂肪后的清洗	采用干式还是湿式清洗？清洗间隔多长？	油脂残留物需要进行湿式清洗。因此，喷嘴和喷枪的可接近性成为重要的选型标准。
部分批次运行	设备是否也在部分装料状态下运行？	喷雾形态和加料速率必须适用于最低装料率，而不能仅针对满负荷运行进行设计。

FAQ

最常见的错误是过量填充、填充不足、将重量与工作容积混淆、孤立地改变填充率，以及误以为延长混合时间可以弥补错误的加料量。过量填充会限制产品运动；填充不足则可能导致死区、冲击负荷和加工不均匀。

立式 SinConvex® 混合螺旋沿壁面向上输送产品，并形成中心区域的回流。根据输送方程，循环体积流量会随填充率增大而增加；同时，批量也按比例增加。在几何条件可比的情况下，单位循环性能因此可以在较宽的填充率范围内保持稳定。

对于添加油的香辛料拼配，犁刀混合机、螺旋式和锥形混合机以及双轴桨叶混合机等卫生型精密混合机尤为适合，并可与精细的喷嘴技术、切碎刀以及精确的转速和计量控制相结合，从而均匀分布油并避免结块。

amixon® 将油、油脂和液体香精直接计量送入切割转子的作用区，并在那里微细分散；SinConcave®/SinConvex® 混合工具持续将未润湿的新鲜粉体送入润湿区，因此混合室保持无粘附。添加量较小时，双流体喷嘴产生最细的雾化；油脂比例较高时，则分次添加并穿插中间混合阶段。根据任务采用立式混合机 VM 和 HM、SpherHelics® 和 KoneSlid®，或锥形混合机 AM 和 AMK；混合强度可无级调节，装填率可在 10 至 100 % 之间自由选择。

将油和油脂掺入速溶汤粉，主要适合采用内部混合桨叶、切割转子、刀头、螺带和桨式工具。视配方而定，会使用切割转子或刀头等高转速工具，以可靠地打散团聚体。若需要保护敏感组分，则改用螺带或犁刀等更温和的工具。

amixon® 将液体直接计量送入混合活动最强的区域，从而将油、油脂和液体香精无结块地掺入粉体。SinConcave®/SinConvex® 螺旋混合工具持续将新鲜粉体送入润湿区，切割转子则将液相细致分散。借助温控、精确的计量策略和匹配的混合强度，黏稠或固态油脂同样可以均匀掺入。该方法面向可重复、卫生且对产品温和的混合工艺而设计。

在立式混合机中，以喷雾悬浮液或溶液对粉末颗粒进行包覆并实现均匀层厚，取决于喷雾速率与产品翻转之间的协调匹配。在计量时间内，每个颗粒都必须足够频繁地经过活跃的喷雾区域。液体须以细小、均匀分布的液滴形式喷洒到运动中的颗粒表面，随后需有充足的时间使其铺展，并进行受控的蒸发、干燥或固化。

喷雾速率过高、液滴过大、悬浮液不稳定、表面黏性持续时间过长、干燥不充分或产品翻转不足，都会促进团聚和层厚不均。反之，混合强度过高则可能磨损新形成的包覆层，导致颗粒破碎、产生细粉并使产品升温。

因此，最佳的工艺控制应将稳定的悬浮液或溶液特性、细致的雾化、合适的喷嘴位置、受控的温度控制、适度且持续的产品翻转、适宜的固化条件，以及足够但不过长的后混合时间结合在一起。最终设计必须使用原始产品进行确定。层厚、层厚分布、团聚比例、磨损、产品温度和排空稳定性，无法用单一公式可靠预测。可靠的结果来自具有代表性的包覆试验、合适的分析方法，以及对喷雾速率、液滴大小、悬浮液特性、温度、混合强度和填充率的系统优化。

以喷雾悬浮液或溶液对粉末颗粒进行包覆并实现均匀层厚，取决于温和且持续的产品循环与精细调校的液体添加相结合。喷雾速率不得超过混合物料的翻转速率。每个颗粒都应多次经过喷雾区域，并在此过程中逐步吸收少量包覆物质。

amixon® 立式混合机可在较低的工具圆周速度下运行，产生三维产品翻转，且不产生明显的抛甩、撞击或挤压区域。因此，若设计得当，涂层、团聚体、晶体和喷雾干燥颗粒均可得到温和处理。温控和真空可加快包覆层的蒸发和固化，并支持采用反复喷雾、铺展和受控固化的多阶段包覆工艺。

可按需接入的切割转子，可在局部有针对性地打散团聚体，或辅助高黏度悬浮液的分布，而不会对整批物料造成持续的强烈负荷。喷雾速率、液滴大小、温度、真空、混合强度和分级方案的最终设计，将在技术中心使用原始产品加以确定，并作为可重复的PLC配方进行记录。

用油或油脂润湿粉体是食品、饲料、制药、化工和化妆品等诸多行业的关键工序。目标是让黏稠的液相在粉体中均匀且无结块地分布，同时不产生不希望出现的团聚体。

amixon® 通过控制全部容积的 SinConvex® 混合工具与切割转子的组合来解决这一问题：液体经喷枪或双流体喷嘴直接送入切割转子的作用区并被微细分散，混合室保持无粘附。可温控的双层夹套可靠地使油脂保持低黏度。

立式单轴混合机可通过容器夹套、温控混合轴、温控螺旋带工具、顶盖以及关键内部构件实现加热或冷却。双层夹套是基础方案；温控式内部工具可扩大传热面积，对真空干燥、糊状产品、结晶工艺和高要求反应尤其具有吸引力。

amixon® 立式单轴混合机可将加热和冷却作为集成的工艺功能来实现。温控方案从可加热或可冷却的双层夹套，一直延伸到对混合轴、臂、螺旋部件、人孔、卸料机构和蒸气过滤器的全面温控。传热介质可采用水、蒸汽或导热油；根据介质供应情况，同一系统既可承担加热任务，也可承担冷却任务。

立式双轴混合机在混合和润湿内聚性粉末方面，提供了强烈的三维翻转运动，为液体的均匀混入奠定了良好基础。此外，它们在限制结垢和便于排空方面也具有结构性优势。流动特性可在明确的受载条件下，例如借助Jenike剪切仪，通过流动函数进行表征。对于每种配方，混合机、液体计量和卸料的最终设计都应通过贴近实际的混合试验加以验证。

amixon® 立式双轴混合机HM将强烈的三维流动与可调节、必要时特别温和的混合作用结合在一起。它适用于对内聚性粉末进行均质化和润湿处理，也适用于湿态、糊状和面团状产品。SinConvex®和SinConcave®螺旋混合工具可改善产品流动并支持极佳的排空效果，MultiPane®可实现对敏感颗粒特别温和的均质化，切割转子则可加快解聚速度。ComDisc®支持实现较为彻底的残留排空，DosiFlap®可实现对大袋和容器的受控灌装，而WaterDragon®将可编程的定向喷射清洗与高效的干燥功能结合在一起。因此，HM能够灵活适应对混合均匀度、产品保护、卫生、灌装和设备可用性的高要求。

理想化的工艺流程是：原料经过温和的检控筛分后，进入重量式计量工位，再经过短距离、平稳且封闭的转运，直接进入混合机。混合完成后，应尽可能实现直接、均匀、落差较小的排出，进入灌装或后续工序。

理想的工艺流程通过短距离、气密防尘且符合卫生要求的接口，将筛分、计量称重、混合和灌装衔接起来。在产品、清洁或工艺要求需要的地方，可采用卫生法兰和可灭菌接口。

选择配备集成液体计量装置的工业香辛料混合机，需要从工艺工程、计量技术、卫生、安全和经济性等方面进行整体考量。下面系统性地归纳了最重要的标准。

amixon® 为此将 SinConcave®/SinConvex® 螺旋混合工具与切割转子组合起来：油或油脂经喷枪或双流体喷嘴直接送入切割转子的作用区，实现微细分散而不产生局部过度润湿，混合室保持无粘附。可温控的液体罐可靠地使油脂保持低黏度。