高效混料系統(tǒng)主要用于溶解、均質(zhì)和乳化粉料，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、精細(xì)化工等行業(yè)的，例如溶糖，溶解各種穩(wěn)定劑或增稠劑（如CMC、黃原膠等），復(fù)合飲品的混合，脫脂乳中溶解蛋糊粉，牛奶中溶解明膠粉，在牛奶中添加其他液態(tài)營養(yǎng)成分等。國內(nèi)外生產(chǎn)設(shè)備大多采用巨大的混料罐配合攪拌器生產(chǎn)的，受罐體大小的限制，生產(chǎn)批量小、周期長、品質(zhì)差，所以很難大批量的無限制生產(chǎn)。因此，高效混料系統(tǒng)的市場空間非常廣闊。
繼單級多齒高剪切均質(zhì)乳化泵的發(fā)展，雖然剪切泵也是通過離心力輸送，但畢竟以剪切乳化為主要功能，喪失了部分輸送功能，特別是帶顆粒或粘稠度比較大的產(chǎn)品，輸送比較困難。
混料系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)
衛(wèi)生級高效率混料系統(tǒng)把液環(huán)式自吸泵和高效衛(wèi)生剪切泵組合在一起，把粉體添加到漏斗中，方便人工投料，在配料量不是太大的工況下，提高投料效率。利用自吸泵的自吸功能，把多相物料吸入泵中并輸送到剪切泵中，實(shí)現(xiàn)充分混合、剪切、乳化，能有效防止產(chǎn)品結(jié)塊或產(chǎn)品加工不完全，與傳統(tǒng)的分布加工相比較，可以在短時(shí)間內(nèi)粉碎大塊成團(tuán)物料，并且可以保證各批次產(chǎn)品具有相同的均質(zhì)效果，確保生產(chǎn)出連續(xù)的高品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。圖1為高效混料系統(tǒng)工藝流程圖。
圖1 高效混料系統(tǒng)工藝流程圖。
該系統(tǒng)模塊化、集成化的設(shè)計(jì)方案，方便直接接入生產(chǎn)系統(tǒng)，操作平臺(tái)減少了投料的工作難度，方便人工投料，裝上PLC控制單元，通過傳送帶，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0自動(dòng)化生產(chǎn)模式。
圖2 混料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，主要部件有：①操作平臺(tái)；②剪切泵；③自吸泵；④加料斗；
混料系統(tǒng)目前現(xiàn)狀
目前市場上剪切乳化設(shè)備各式各樣、良莠不齊的給工程設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)選型帶來諸多不便?？偨Y(jié)市場上常用的設(shè)備主要分為以下幾種：
（1）膠體磨（工作原理摘自百度百科）
工作原理：膠體磨是由電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)齒（或稱為轉(zhuǎn)子）與相配的定齒（或稱為定子）作相對的高速旋轉(zhuǎn)，其中一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)，另一個(gè)靜止，被加工物料通過本身的重量或外部壓力（可由泵產(chǎn)生）加壓產(chǎn)生向下的螺旋沖擊力，透過定、轉(zhuǎn)齒之間的間隙（間隙可調(diào)）時(shí)受到強(qiáng)大的剪切力、摩擦力、高頻振動(dòng)、高速旋渦等物理作用，使物料被有效地乳化、分散、均質(zhì)和粉碎，達(dá)到物料超細(xì)粉碎及乳化的效果。
缺點(diǎn)：膠體磨的傳動(dòng)方式為皮帶傳送，皮帶和軸承在傳動(dòng)裝置中，屬于易損件，經(jīng)常會(huì)因?yàn)槠Щ蜉S承的損壞，影響生產(chǎn)的連續(xù)性，增加維護(hù)成本，給客戶的生產(chǎn)維護(hù)帶來不便；膠體磨加料方式也是通過料斗加料，但是通過重力輸送至剪切頭，投料量過大或者物料顆粒較大，料液會(huì)堵塞加料口，也會(huì)大大降低生產(chǎn)效率，影響生產(chǎn)品質(zhì)。衛(wèi)生行業(yè)的設(shè)備生產(chǎn)完批后都要考慮清洗效果，避免殘液或清洗不徹底，膠體磨不能完全滿足CIP要求。
（2）罐底剪切配合攪拌器
罐底剪切工作原理也是通過定轉(zhuǎn)子的相對高速運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力將物料甩出的方式，對物料進(jìn)行剪切、均質(zhì)、乳化的，物料存儲(chǔ)于罐中，如果光靠罐底剪切的作用對物料乳化，很難達(dá)到理想的效果。物料只是在剪切頭區(qū)域流動(dòng)，要想充分混合、剪切還必須配合攪拌器，使罐內(nèi)的物料不斷的輸送至剪切頭，既是如此也要對物料反復(fù)攪拌才能完全均質(zhì)。
圖3 罐底剪切、攪拌器、工藝圖。
缺點(diǎn)：罐底剪切沒有輸送能力，不能充分對物料剪切，要借助攪拌器的功能共同完成剪切均質(zhì)。生產(chǎn)時(shí)間久，工藝復(fù)雜，成本相對較高。而且無論是混料還是均質(zhì)乳化，物料都是比較粘稠的，容易黏在罐壁和攪拌器上，不易清洗，即使CIP也無法做到理想的清洗效果，這種生產(chǎn)工藝對于行業(yè)來說也是比較棘手的問題。工藝設(shè)計(jì)中：洗球的選用數(shù)量以及選用形式都考驗(yàn)著設(shè)計(jì)者的水平；想要清洗徹底既要保證用水量又必須有足夠的清洗時(shí)間。罐體的容積限制著生產(chǎn)量的大小，如果想要提高產(chǎn)量，唯一的途徑是增大罐的容積、增加罐的數(shù)量，這大大增加了生產(chǎn)成本，制約了工廠的發(fā)展。
（3）高壓均質(zhì)機(jī)（工作原理摘自百度百科）
高壓均質(zhì)機(jī)主要由高壓均質(zhì)腔和增壓機(jī)構(gòu)構(gòu)成。高壓均質(zhì)腔的內(nèi)部具有特別設(shè)計(jì)的幾何形狀，在增壓機(jī)構(gòu)的作用下，高壓溶液快速的通過均質(zhì)腔，物料會(huì)同時(shí)受到高速剪切、高頻震蕩、空穴現(xiàn)象和對流撞擊等機(jī)械力作用和相應(yīng)的熱效應(yīng)，由此引發(fā)的機(jī)械力及化學(xué)效應(yīng)可誘導(dǎo)物料大分子的物理、化學(xué)及結(jié)構(gòu)性質(zhì)發(fā)生變化，最終達(dá)到均質(zhì)的效果。
因此，高壓均質(zhì)腔是設(shè)備的核心部件，其內(nèi)部的特有的幾何結(jié)構(gòu)是決定均質(zhì)效果的主要因素。而增壓機(jī)構(gòu)為流體物料高速通過均質(zhì)腔提供了所需的壓力，壓力的高低和穩(wěn)定性也會(huì)在一定程度上影響產(chǎn)品的質(zhì)量。
高壓均質(zhì)機(jī)是通過高壓氣穴實(shí)現(xiàn)均質(zhì)的，所以適用于軟性顆粒，例如乳品類產(chǎn)品，純奶或者酸奶。對于纖維性產(chǎn)品是無能為力的，例如果蔬類產(chǎn)品。
圖4 高壓均質(zhì)機(jī)的工作原理圖。
針對傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝局限性，高效混料系統(tǒng)可以彌補(bǔ)衛(wèi)生行業(yè)混料設(shè)備的空白。
(1)縮短產(chǎn)品在設(shè)備中的停留時(shí)間，實(shí)現(xiàn)多相、難混合的料液充分混合，節(jié)約大量的加工時(shí)間，減少設(shè)備生產(chǎn)線，節(jié)約企業(yè)設(shè)備成本，提高企業(yè)利潤空間。
(2)結(jié)合衛(wèi)生型自吸泵與剪切泵原理，利用液環(huán)式自吸泵入真空壓力可達(dá)0.08MPa的原理，把不易流動(dòng)的粉料吸入并輸送至剪切乳化泵，再通過轉(zhuǎn)子38m/s的線速度，以0.5mm的剪切容差的剪切泵，把產(chǎn)品快速高效的混合、均質(zhì)、乳化，生產(chǎn)更高品質(zhì)、更高標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
(3)相比于傳統(tǒng)工藝管壁不易清洗的弊端，衛(wèi)生型自吸泵和剪切泵更易清洗，而且完全可接入CIP和SIP系統(tǒng)，滿足清洗要求，不存在細(xì)菌滋生的風(fēng)險(xiǎn)。
結(jié)論
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和不斷增加的人口數(shù)量，中國消費(fèi)市場也在不斷的擴(kuò)大，工廠產(chǎn)量也持續(xù)擴(kuò)張，工藝需求也緊隨市場變化持續(xù)更新。對于設(shè)備制造商而言，也時(shí)刻面臨新的挑戰(zhàn)。高效混料系統(tǒng)的開發(fā)可幫助用戶應(yīng)對當(dāng)前高品質(zhì)、大產(chǎn)量的市場需求，是配料、剪切、均質(zhì)、乳化粉液系統(tǒng)的解決方案。該系統(tǒng)的成功研發(fā)，與前期高效剪切乳化泵的成功研發(fā)和應(yīng)用密不可分，同時(shí)結(jié)合了現(xiàn)有的液環(huán)式自吸泵技術(shù)，二者缺一不可。