为了能够使粉末、颗粒与一种或者多种液体介质均匀混合，流程工艺技术人员一直采用间歇式批次混合搅拌工艺。这一工艺技术的生产周期较长，设备的投资成本和运行成本较高。IKA公司成功研发了连续式分散混合设备能够很好的替代这种批次搅拌设备，这种连续混合搅拌工艺技术能够在恶劣的生产条件下解决固体物料混合的问题。

在化学工业企业中，当需要在粘稠的液体介质中添加固体原材料时，流程工艺技术人员会首选批次混合搅拌。间歇式批次搅拌方式可靠地保证了每天最高5000L的生产能力。一般情况下，间歇式的混合搅拌设备按照统一的模式混合搅拌，首先向混合搅拌机中加入原材料，设置好流程工艺的工作参数，例如温度和能源需求量。然后开动混合搅拌机开始预混合、配料、中间清理、再次混合和再次配料。最后，从搅拌机中排空混合好的产品、彻底清理搅拌机、重新加料。

完成这种间歇式混合搅拌工艺过程的前提是生产所需最终产品的生产线有一个或多个存放不同液体介质和原材辅料的容器。配料设备包括加热器、冷却器、泵、真空系统以及检测和调节系统等辅助设备。所希望的最终产品量越大、生产过程越复杂，这一设备所占用的空间和面积也就越大。混合搅拌料斗中的物质，尤其是高黏度、高温度的原材辅料，增加了对能源和设备的需求，例如混合和配料所需的搅拌和均匀化所需的设备。

图1 Ika公司研发生产MHD连续混合搅拌设备大幅度降低了生产费用

批次搅拌的投资费用

当生产条件比较恶劣时，批次混合搅拌设备的投资和生产过程中的生产运行费用都非常高。投资费用主要包括以下几个方面：

能源费用：必须精确秤量产品的总量；

投资成本：笨重的仪器、大型的容器等都带有大面积的操作平台和钢结构构件；

人员费用：需要较多的人员对多个设备部件进行操作、维护和监控；

清洁费用：大量的清洁剂、很长的CIP原位清洁时间和产品沉积物的手工清理；

浪费的能源：废品和清洁剂；

维护保养费用：难以维护的驱动系统、液压行程装置；

安全保护费用：大量清洗剂所需的易燃易爆安全防护装置。

连续性混合搅拌设备

几十年来，流程工艺技术人员一直在努力尝试降低混合搅拌工序中的能源消耗量，降低生产成本。混合和投料的理想模式不是在一个大的批次中混合和配料，而是在小的容积中完成均匀化混合搅拌。生产过程不是一个单一的过程，而应是平行展开的多个过程。研发人员按照连续性混合搅拌方式开展了新设备的研发，希望能够研发出能够在一个混合搅拌过程中生成所需混合物的工艺设备。IKA公司成功研发了连续式粉液混合设备（缩写为MHD设备），并申请了专利保护。

在半连续性或者全连续性过程中，只要一个通道的MHD系统就能实现很好的混合搅拌目标。这种混合系统搅拌出来的产品质量在很多情况下都优于批次混合搅拌设备生成产品的质量，而且这种混合设备的能源消耗不会增加。通过这种一个通道的混合搅拌方式，混合搅拌中的热传导明显降低了。由于采用在线工作方式，因此在整个产品中每个颗粒所输入的能量是完全可以控制的。混合搅拌的生产能力非常灵活，与混合搅拌装置的几何形状和最低温度无关。在设备的混合搅拌过程中可以简单地确定产品的生产总量，并可以在1：5的范围内对流量进行调节。

图2 液体介质从MHD设备的左侧进入。固体原材辅料从混合器的上方投入

连续混合设备的工作原理

MHD系统之所以有如此强大的功能，因为其不仅有优秀的整体设计方案，而且还因为其具有独特的结构细节设计。流程工艺技术的输送任务、定量控制任务、混合任务和配料任务等都相互独立。这样可以把各个系统有机的结合到一起，避免过多的消耗能源。例如，液体介质通过一个适合于产品性能的挤出式输送系统定量输送到这一混合搅拌设备。尤其是当产品的黏度很高时，无需在输送阶段输入很高的热能。

固体原材辅料经螺杆式定量控制器、叶片加速器或者震动输送装置等设备添加到液体介质中。当对固体物质投加量的要求很高时，或者需要对定量情况进行监控时，可以使用重力分析系统。

在固体原材辅料预混合之前，液体介质被分散成多股单独的流体。在利用重力原理调节固体原材辅料，在垂直安装蜗杆的作用下，固体原材料从上向下投放到混合搅拌设备中。而投料蜗杆分为湿式和干式工作区。旋转蜗杆的离心作用避免了喷溅的液体停留在固体原材辅料的输入区，避免形成结块和粘附沉积。另外，旋转的投料蜗杆防止了在过渡区形成沉积，避免了因沉积而使通道的横截面积减小。在混合腔中，固体的原材辅料颗粒与径向喷射进来的液体在专用混合工具的帮助下相互混合均匀，并经集成在混合腔中的转子-定子系统输送到混合搅拌设备外。

重力输送的固体原材辅料

所有的工具具有不同的结构型式，都可以单独更换，这样保证了设备能够很好的与混合搅拌生产工艺相互匹配。在适度的压力损失下，这一混合搅拌设备具有很好的自输送性能，能够把混合搅拌好的产品输送到后续生产过程中。当液体介质的黏度很高和压力损失较大时，或者输送量较大时，需要增加一台输出泵。IKA公司开发的Inline 2000系列连续式分散设备可在线清洗，可以集成到MHD连续式粉液混合系统中，实现系统的CIP在线清洗功能，无需再对混合搅拌设备进行人工清理。由于固体原材辅料是通过重力原理添加，而不是利用压缩空气输入，因此混合搅拌设备中的气体量减小到了最低的程度，气体量被限制在固体原材辅料颗粒本身所具有的气体量之内。这在生产中等黏度至高黏度的产品时非常重要，混入粘稠液体介质中的气泡需要用费时费力的方法才能清除掉。

MHD连续式粉液混合系统有6种规格型号，流量为10~40000L/h。MHD系统经过严谨的设计，所有参数都可以安全放大到工业生产。这样也就把实验室试验成功后，推广到实际生产时的按比例放大的风险降低到最小，并且能够缩短从产品理念到实际生产的时间。Inline系统保证了粘稠产品的简单试验到生产的按比例放大，在MHD连续式粉液混合系统中的使用仅仅是它的一个辅助效能。MHD连续式粉液混合系统的供货范围包括单独的MHD部件，带有定量控制系统、设备控制系统和上料机构的整机。

小结

批次性混合搅拌设备的投资费用较高，采购成本和使用运行费用都非常高。批次性混合搅拌设备往往都可以用MHD连续式粉液混合系统来代替。在添加原材辅料有着很高可追述性以及被输送高粘度液体介质可以泵送的两个前提之下，这种连续性混合搅拌设备在向液体介质中添加固体原材辅料时有着很高的效率。