资源描述
混合性能单轴构件 式 搅拌机 摘要 对许多研究人员来说 参与混合动力 研究 仍然是一个 感兴趣的主题 ， 然而理论不发达 ， 大部分 设计 都建立在经验基础上。 在许多行业 ,包括药品 ,大 部分混合 机器 是“ 翻滚 搅拌机”。 滚 筒 中 有 空容器 ,部分装满了材料 。 一些常见的例子包括水平鼓 双筒搅拌机、果汁机、书本 搅拌机。 在所有这些搅拌机而均匀旋 转方向的 块 ,通常 透过一个对流混合过程、混合横向 (轴向 )方向驱动 ,然而比较慢 。在本文中 ,我们实验研究了新翻滚旋转搅拌 机，它 对水平轴 (滚运动 )和中央对称（ 旋转运动 )进行了详细的研究 。 混合粉末和性能的关 键影响 的基本参数包括搅拌器几何 速度、填充水平、加载模式以及轴旋转。在这部作品中 乙酰氨基酚是用作原料 及常用的赋形剂和乳糖 微晶纤维素 等。混合 后试样后利用近红外光谱分析获取标准函数 以确定作曲的分布。结果表明 ,在轴的旋转 下几乎所有 粉末均匀交融。 粒子混合是必不可少的步骤 ,在各种应用 中跨越了陶瓷、食品、玻璃、冶金、聚合物 和医药行业。尽管历史悠久的干固体混合 (或者也许因为它 ),比较所知甚少 3。一种常见 的 批量工业混合机是 将 搅拌器打开 ,将 颗粒流 因重力结合而后 旋转。虽然 该 搅拌器是一个很常见 用于混合，隔离 的设备 ,但 这 些混合设备很大程度上 只 是基于实证的方法。 滚筒式烘干机 虽然 作为 最普遍的批量搅拌机 应用于各行 各 业中 ,而 使用的人 同时也 希望能找到 其它 实施烘干机、镀膜机、磨坊 机 、 遭粒机 4 而 新型 材料在旋转鼓 中的混合 已经广泛地 开始 研究了 9、 10,然而这些 材料的 系统粘性还不完全 被人所 理解。很少有人了解基本参数的影响 ,如搅拌器几何、速度、填充水平、加载模式和轴的旋转粘性 对 粉混合性能上的要求。 然而传统 滚筒式烘干机 ,它们都有 一个重要特点 ，就是绕着水平轴 ,:当均匀旋转方向的块 透过一个对流混合过程、混合横向 (轴向 )方向分散 ,致使 驱 动过程通常 较慢 。 在本文中 ,我们实验研究了水平轴 (滚运动 )和中央对称轴 （ 旋转运动 )对新翻滚旋转搅拌机 的影响 ,在 混 和所需 时间、加载模式和轴的旋转 中 对混合矩阵的自然流畅的性能 的要求。其中材料包括 微晶纤维 、 乳糖 和 乙酰氨基酚。我们使用近红外光谱分析检测方法获取 大量的样本 来 跟踪 并 描述混合均匀性对乙酰氨基酚 进化 的影响 。材料 选择 和 研究 方法 在后面 有具体介绍 ,仿真在第三节 ,其次是结论和建议 ,第四节给出了 总结 。 在研究中使用的材料都列在表 1,连同 它们 的大小和形态。对乙酰氨基酚是混合了常用的赋形剂 来 作为示踪程度的评 估以及实现均匀转数 的功能 。 而乙酰氨基酚和常作为药用辅料的乳糖微晶纤维素的 药物 通常 混合 起来用于广泛的 研究。简单的来说 ,他们的 析不包括 这些 ,但 也 可以发现 ,在 药用辅料 中也会有所研究 。 2. 1 近红外光谱分析 对 均匀的 乙酰氨基酚 用近红外光谱 进行量化 分析， 校准曲线 并 构 建 35%的 粉末混合物的 (平均 )， 微晶纤维素 ,62%的 乳糖和乙酰氨基酚 的图像。近红外光谱技术可以作为很有用的工具来描述乙酰氨基酚。样品制备 比率 的 保持 使 微晶纤维素随机减少缺陷的影响 而赋形剂的 真正 融合提高了 实验结果的精度。快速内容分析仪仪器 是用近红外 系统和 视觉软件 (版本 同 来分析 的 。 其中将 1克重的样品 混合 ，而在 台北使用平衡的精确度 克 ，在 光谱扫描范围内的收集1116发利用二阶微分数学预处理 ,并利用偏最小二乘 ( 校正模型 ， 最大限度地减少粒度的影响。如图 1，对 压荷载之间的预测值和 最后的 校准。 于该研究中 的搅拌机 :室内单轴搅拌机 (搅拌器 1),双轴 搅拌器 (搅拌器 2) 由于容量为 30L 的圆柱状搅拌器 1 广泛的使用 ,我将它选做为一个参考搅拌器 。图 2,这台有圆形截面和底部 为椭圆的果汁机， 它 有一个很好的 隔板 ,并有个可移 动的盖子，但 在这项研究中所有的实验而不使用隔板。 新开发的容量为 40 提供基线接收机来评价混合性能 ,而用 圆柱 体是 为了确定双轴 对 混合旋转性能 的影响 。在图 2(b)中搅拌器显示两个轴旋转， 旋转的相对运动速度 是 中央对称轴绕水平轴 向速率的一半 。 2. 3实验方法 在实验中采用 两种类型的初始粉加载 :自上而下加载 和 侧面加载 ,如图 3。为了避免结块 ， 对乙酰氨基酚 被 放入搅拌器中通过 ,并在 筛网 选择 35 个样本参考点。为了描述该过程 ,用 混合槽 提取搅拌机 样品 的采样方法选取 5,30,60和 120 格点 。 仔细的进行筛选 ,并在每点提 取的样品放在 搅拌器 中来减少振动 。约 7 次 采样 ,并 从每个 点开始 共设 5 个 被用于采样 的 时间 ,最后将总体 35 个采样绘制如图 4。 该 实验 研究 计划 如下 : 填补等级 :搅拌器 1填补等级 :搅拌器 270%,80% 加载方式 :搅拌器 1 - 两侧面 载荷、 自上而下 载入 加载方式 :搅拌器 2 - 两侧面 载荷、 自上而下 载入 速度 :搅拌机 1每分钟 20,25转 速度 :搅拌器 2 每分钟转速 15/分钟转速 30/15 采样时间 :搅拌机第 1， 0,60,120 转 均匀性指数是相对 C 浓度的每个样本 ,C 的平均浓度样品和总数 是 在给定样品进行采样时间 的 n。 相对标准偏差 = S=)1()( 22 我们之前有研究填补水平的影响 ,所有将 搅拌器打开 ,将填补的材料扔到 双锥搅拌器 中进行搅拌 11。所有上述搅拌机只有一个轴的旋转 ,因此本研究的目的在于探究混合的双轴 的影响 。 为了 避免重复 ,本搅拌器 1不进行填补水平的研究 。 根据 在以前的研究中使用 结果来看 ,室内单轴搅拌机 混合下来的 填满 水平 大大 超过 70%。此外 ,也可以假定对乙酰氨基酚类 的研究结果 似在此前的研究中获得 11,13,作 为一个单一的轴矩形本搅拌器 11,此结果 表明 ,即使在几百 次改革中所 实现 的 均匀的 80%填补水平 仍然很差 。 检查填补水平 是否 影响双轴搅拌 机得 实验 ,我们 分别进行了 自上而下 对搅拌器进行 加载 的 格局 ，即 转速 为每分钟 15和 从检查 填充水平 的角度来看 ,对填满水平在 60%、 70%和 80%以上 的采样 ,否则样品 选 取后 面每分钟 30、 60和 120转的 。典型的结果显示在图 5 中 ,这表明相对的数量 较集中。而此 数据曲线 被大多资料认为是 一个快速腐朽的地区。 由于 曲线的斜率在这个地区 ,所有这些 坐标被 用于定义混合率。然后水平曲线表明了一个最大均匀度的是可以实现的。 类似于先前 其他翻滚搅拌机的研究， 我们观察到混合性能 所 产生 得 负面影响 ,因此 通过 提高 填 补 水平 来减小影响 。 在 图 5 中 ,曲线为 80%的 填补相比 60%和 70%填补 更糟糕 ;可以看到填充水平越 高 ,曲线更慢衰减 ,这 象徵一个较慢的混合过程。然而效果不明显 ,所以该种现象 (相同的渐近混合均匀性 )是本国 需要提高 填补的水平 的关键 。 其次 ,研究 比较 搅拌机 1 一个轴的旋转和双转轴搅拌机 2 对转速的影响 。实验 是 进行 自上而下 和 两侧面 搅拌机 载入。 实验以 60%进行填充水平和旋转速度考虑搅拌器 1是 15 转 ,20转 与 25每分钟转 的分别。如图 6和 7,当绘制成函数 图后 ,并 发现旋转速度并 没有太大的影响均匀性指数醋氨酚 60%的 填补水平。研究还 发现 ,混合在 20 转 与 25 每分钟转 略好于 其它 转速 ,但在 15 转时 性能 的 差异 对不同速度下的搅拌机 的太小是有意义的。相对同一个衰退的 曲线 ,显示 出相似的混合率。在这项研究中报道表明，在 充填水平只有 60%的情况下， 所有的转速足以实现均匀。上述 还进行了填 满 为 85%以上水平 的研究。对于这样一个高填满 水平 ,在 低速度 搅拌机 的中心发生许多 情况，而且 要求较高 ,单位体积的剪切应力均要 达到。 于 大多数材料不同 而产生的 ,但 混合作为一个整体 却对流动特性有深远的影响 。此外 ,一个 对 剪切敏感的材料。因此 ,期望和混合润滑相似的行为会 被认为 可能是毫无根据的。 随后 ,实验 2 对搅拌器 进行 了 三个旋转速度 的研究 :15 转速 ,20 转速与 30 转速 ,才有了相应的每分钟转速 10与 15。考虑 两侧面 充满水平都 自上而下 加载 , 同样的 60%水平 ,因此 观察 得到 不同的旋转速度 在混合率上 并没有很大的差别。如图 6 和 7 混合曲线 ,搅拌 器 2 不同旋转只是稍微 变小速 度。 自上而下 加载模式似乎 对 搅拌 的 转速 有所提高 (旋转速度稍低 ,显示改善水平的渐近性无明显改变 ,但发现和速度的 两侧面 加载模式 有所增加 )。 比较两种搅拌机在不同旋转速度 及 两侧面 加载 和 自上而下 的 加载模式 的混合性能。比较得出 充填水平 60%是一直 被作为搅拌机实现 在一定长的时间 有效的混合 的条件。由于几何相似的两个搅拌机， 帮助 比较 评价 (旋转 的 对中央对称轴 )在混合性能 上的效果 。图 6,混合曲线 说明 了搅拌器 2低于 1那台果汁机 ,并注明大转动速率 可以 更快的混合。注意最后两相对达到直观性搅拌机也有所不同 ,搅拌器 2显示 混合态 (大概 由于效果缓慢的 是在 混合模式 的 水平方向 )比搅拌器 1直观性显示低 。 为 了 能得到类似的结果 进行 两侧面 加载模式 ,如 图 7 所示 。相对搅拌器 1 的曲线搅拌器中 2 显示出旋转率比较低 。因此 ,确认旋转搅拌器方向 是否 垂直 对 于转轴混合均匀 有所 帮助 与 提高 ， 然而 ,为材料检查了这里 ,转动频率没有太多影响混合性能。 最后 ,进行了比较两种加载模式之间搅拌机 情况 。再次 ,以达到合理 ,所有的实验都 进行比较 15 转速与 60%得 填补水平。 如 图 8,表明 搅拌机 自上而下 加载 得更迅速 ,而 其相对标准偏差衰退 ,相比 而言 两侧面 是 更快 的 加载模式 。然而 ,对于加载方式， 搅拌器 2能 达到更快的处理。 在过去的研究报道 ,所有的相对标准偏差分析曲线显示了一种普遍的趋势相对 于 时间 ,其特点是快速的最初因对流混合均匀 ,有一段时期是速度较慢的 分散控制化或剪切 典型。这一趋势显示在图 9中， 第一个 直观性限制 快速指数衰减 ,另一个是缓慢的 衰减 。第一部分代表了一种快速减少 的混合 流驱动 (对流 )， 斜率的弧线 ,在相对坐标 中 是对流混合率。第二部分是驱使质点运动 (色散 )或 由于活性医药物成分凝聚剪切而 缓慢的侵蚀。 当只有一个混合机制的状况 ,则需要 严格控制能够实现的初始加载型 ,一个简单的 传 递 模型表现 了出来 。 (1)可以被使用 ,在过去的研究 中 14,在粉末系统中捕捉相对的演化 。在该模型中 ,一个指数曲线腐朽的向高 处 的混合曲线 ,其中 是标准差、 是 标准偏差 ,A 是一个常数 ,标志着搅拌速率和 N 是 有关系的 。该模型预测实验方差会随着时间 指数 的推移 ,越 靠近随机混合状态。为了描述混合 率 、必须计算出每个混合实验 的数据 。 e (1) 对参数值 ,通过最小化计算之间的误差平方和的数据和指数函数。最后的价值标准偏差 ( )作为方差最小的值混合中取得的研究。值计算的实验对象提供不同混合比例填满 ,并 用在 加载模式和结果上。并以 10号机和 11号机。 ,如图10显示 混合速率常数随百分比增加充满水平。一个更广泛的比较 是 与其他搅拌机如 果汁机 1、 无隔板 果汁机 2以及 市场上可买到的矩形搅拌器。 每分钟转速 20这个数字的影响因 加载模式 而 对这四本搅拌机 作了说明。 搅拌器 2双轴旋转搅拌速率常数 是在所有搅拌器中 最高的。所有搅拌机应用于该研究中 ,发现 自上而下 加载模式具有更高的表现比 两侧面 混合载入 对混合性能更具有影响力 。 填补水平影响混 合时间、 加载模式和轴的旋转对混合矩阵的自然流畅的性能和 微晶纤维素 快速 和 乳糖 结合的性能 。混合性能 所 产生负面影响 ,却 被发现 用 在增加填补的水平。 与 自上而下 加载 比较，两侧面加载模式 混合性能更好。 这 也确认了旋转搅拌器方向垂直于转轴帮助提高 混合均匀的水平 。数学混合模型是用来比较在不同 搅拌器类型和加载模式下 填充混合利率 的 水平。研究结果表明 , 在双重轴搅拌机旋转中， 自上而下 填装模式 增强，混合率水平却比较低 。 图 1 近红 外光谱技术验证曲线。用于预测方程对乙酰氨基酚浓度的样品进行测试验证了所与已知的大量的醋氨酚浓度。 y 轴表示浓度方程 ,计算出的 x 轴代表实际的浓度。因此一条笔直的线条在 45将是最好的校正模型。图上的每个点为一个样品。在这里对乙酰氨基酚浓度的检查范围是 0到 8%。 图 2的图象表示 (a)本搅拌器 1和 (b)本搅拌器 2显示相应的轴旋转 图 3 装运原理在研究中使用模式。 在 自上而下 加载， 微晶纤维素 加载第一放入搅拌器中 f 跟随在顶部， 在 两侧面 加载 微晶纤维素 被放置在底部 ,然后对乙酰氨基酚是只有已筛只有在上半部分的搅拌器 中 ,使 微晶纤维素 能够进行夹在 乳糖 中间。 图 4 (a)采样器 (b)顶视图的取样位置方案 图 6 混合曲线进行 自上而下 载实验中 ,有 60%的填补水平。图示相对 则是功能 转数。实验虚线放入搅拌机 1,而坚实的数据 线代表 搅拌器 2。 图 8 混合曲线比较的搅拌机搅拌 2,自上而下 和 两侧面 加载模式。 实验虚线放入搅拌机 1,而坚实的线代表数据点代表 搅拌器 2。实验在进行每分钟 15转 ,有60%的 填充 水平。 图 9 一个典型的混合 ,因为 转数相对，所以 这两个实线强调了两个不同的混合体系。 图 10 混合性能水平评估三 种不同的填补搅拌机 2。进行试验 60%,70%和 80%填补水平 ,在 每分钟 15转 自上而下 载入。搅拌速率常数 (值 )的构想在功能上发现 减少 填补水平和增加充满水平。 图 11 混合性能与本搅拌机随着加载模式进行了比较 ,有 60%的填 充 水平。搅拌速率常数 值 的 在 不同加载模式 下，而且 本搅拌机与无隔板 的都 如上所示 ,搅拌器 2比搅拌器 1 有 一个更好的混合性能比。无论搅拌器中使用 哪种加载模式，自上而下 加载 与 两侧面 加载 相比 也有显著的效果 。
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