三维运动混合机在调制乳粉中混合均匀度的验证方法研究

董单伟，肖东梅，刘莹莹，于 松

（黑龙江省谱华威乳业集团有限公司，黑龙江佳木斯 154700）

混合是工业生产中最常见的操作，尤其是化工行业，如制药、饲料、食品、化肥等[1]。混合是奶粉生产中的关键工序之一。混合均匀度是加工质量的重要指标，是生产工艺中的一项重要检验项目。三维运动混合机是一种新型高效的粉体混合设备，可适用于各种干粉体物料的混合。三维运动混合机利用空间特殊六杆机构学中的“三度摆动原理”[2]，实现三维空间运转方式，使混合运动成为平移、旋转、翻转三种运动的叠加，使混合时间缩短，且均匀度大幅提高[3]。三维运动混合机是一种高效[4]、高精度的混合设备，适用于奶粉生产，促进了我国奶粉行业的发展。

混合机混合原理：三维运动混合机由机座、传动系统、电器控制系统，多向运动工机构，混合桶等部件组成。机器工作时，混合桶呈三维空间运动[5]，在进行自转的同时进行公转。混料器一方面具有强烈的湍流效应，加速物料的流动和扩散，另一方面具有翻转和平移运动，克服了离心力的影响，使物料不会产生比重偏析和聚集，无死角，保证混合均匀。

1 试验原料与方法

1.1 仪器

三维运动混合机SYH-20，常州市震华干燥设备有限公司；液相色谱仪，安捷伦科技有限公司；原子吸收分光光度计，岛津公司；气相色谱仪，安捷伦科技有限公司。

1.2 原料

高油乳清粉，圣元集团；复配维生素A，北京金康普；复配维生素C，北京金康普；二十二碳六烯酸（DHA）油脂，美泰科技；复配矿物质，圣元集团；复配硒，圣元集团；碳酸钙，郑州瑞普生物。

1.3 试验方法

本试验对三维运动混合机在混合时间为6 min，混合转速为50 r/min的参数下分别进行了装载量为2.4 kg混合比为1∶20、1∶100、1∶200和装载量为6 kg混合比为1∶20、1∶100、1∶200的混合均匀度试验。混合放粉按前中后（均匀分布，取样过程不得翻动或混合）每组取10个样品，每个样品200 g进行检测，分别检测样中的维生素A、维生素C、DHA、钙、锌、硒含量，分析结果的变异系数。三维运动混合机混合方案、三维运动混合机混合比试验配方（2.4 kg）与三维运动混合机混合比试验配方（6 kg）分别见表1、表2和表3。

表1 三维运动混合机混合方案

表2 三维运动混合机混合比试验配方（2.4 kg）

表3 三维运动混合机混合比试验配方（6 kg）

2 结果与分析

2.1 装载量为2.4 kg的不同混合比的检测结果

三维运动混合机装载量为2.4 kg的不同混合比均匀度检测结果如表4、表5和表6所示。由表4、表5和表6可知，在装载量为2.4 kg，对混合比为1∶20、1∶100、1∶200对应下选择的6项营养成分含量（维生素A、维生素C、DHA、硒、锌、钙）进行了试验，通过计算变异系数CV（CV=（标准偏差SD/平均值Mean）×100%，得到不同混合比下的营养成分的变异系数均＜5%。由此可以得到，在装载量为2.4 kg的情况下，三维运动混合机可以满足1∶20到1∶200之间的不同混合比例。

表4 三维运动混合机2.4 kg混合比1∶20混合均匀度检测结果

表5 三维运动混合机2.4 kg混合比1∶100混合均匀度检测结果

表6 三维运动混合机2.4 kg混合比1∶200混合均匀度检测结果

2.2 装载量为6 kg的不同混合比的检测结果

三维运动混合机装载量为6 kg的不同混合比均匀度检测结果如表7、表8和表9所示。由表7、表8和表9可知，在装载量为6 kg，对混合比为1∶20、1∶100、1∶200对应下选择的6项营养成分含量（维生素A、维生素C、DHA、硒、锌、钙）进行了试验，通过计算变异系数CV（CV=（标准偏差SD/平均值Mean）×100%，得到不同混合比下的营养成分的变异系数均＜5%，由此可以得出在装载量为6 kg的情况下，三维运动混合机可以满足1∶20到1∶200之间的不同混合比例。

表7 三维运动混合机6 kg混合比1∶20混合均匀度检测结果

表8 三维运动混合机6 kg混合比1∶100混合均匀度检测结果

表9 三维运动混合机6 kg混合比1∶200混合均匀度检测结果

3 结论

综上可知，现有三维运动混合机SYH-20在混合时间6 min，混合转速50 r/min，在装载量为2.4 kg和6 kg混合比为1∶20、1∶100、1∶200的条件下，选择的6项营养成分（维生素A、维生素C、DHA、硒、锌、钙）含量的变异系数均＜5%，由此可以得到三维运动混合机在最小装载量2.4 kg到最大装载量6 kg之间，混合比1∶20到1∶200之间均能满足生产所需的混合均匀度要求。即现有混合机工艺参数条件下，三维运动混合机混合均匀度均可满足要求。