三維運動混合機在調制乳粉中混合均勻度的驗證方法研究

董單偉，肖東梅，劉瑩瑩，于 松

（黑龍江省譜華威乳業集團有限公司，黑龍江佳木斯 154700）

混合是工業生產中最常見的操作，尤其是化工行業，如制藥、飼料、食品、化肥等[1]。混合是奶粉生產中的關鍵工序之一。混合均勻度是加工質量的重要指標，是生產工藝中的一項重要檢驗項目。三維運動混合機是一種新型高效的粉體混合設備，可適用于各種干粉體物料的混合。三維運動混合機利用空間特殊六桿機構學中的“三度擺動原理”[2]，實現三維空間運轉方式，使混合運動成為平移、旋轉、翻轉三種運動的疊加，使混合時間縮短，且均勻度大幅提高[3]。三維運動混合機是一種高效[4]、高精度的混合設備，適用于奶粉生產，促進了我國奶粉行業的發展。

混合機混合原理：三維運動混合機由機座、傳動系統、電器控制系統，多向運動工機構，混合桶等部件組成。機器工作時，混合桶呈三維空間運動[5]，在進行自轉的同時進行公轉。混料器一方面具有強烈的湍流效應，加速物料的流動和擴散，另一方面具有翻轉和平移運動，克服了離心力的影響，使物料不會產生比重偏析和聚集，無死角，保證混合均勻。

1 試驗原料與方法

1.1 儀器

三維運動混合機SYH-20，常州市震華干燥設備有限公司；液相色譜儀，安捷倫科技有限公司；原子吸收分光光度計，島津公司；氣相色譜儀，安捷倫科技有限公司。

1.2 原料

高油乳清粉，圣元集團；復配維生素A，北京金康普；復配維生素C，北京金康普；二十二碳六烯酸（DHA）油脂，美泰科技；復配礦物質，圣元集團；復配硒，圣元集團；碳酸鈣，鄭州瑞普生物。

1.3 試驗方法

本試驗對三維運動混合機在混合時間為6 min，混合轉速為50 r/min的參數下分別進行了裝載量為2.4 kg混合比為1∶20、1∶100、1∶200和裝載量為6 kg混合比為1∶20、1∶100、1∶200的混合均勻度試驗。混合放粉按前中后（均勻分布，取樣過程不得翻動或混合）每組取10個樣品，每個樣品200 g進行檢測，分別檢測樣中的維生素A、維生素C、DHA、鈣、鋅、硒含量，分析結果的變異系數。三維運動混合機混合方案、三維運動混合機混合比試驗配方（2.4 kg）與三維運動混合機混合比試驗配方（6 kg）分別見表1、表2和表3。

表1 三維運動混合機混合方案

表2 三維運動混合機混合比試驗配方（2.4 kg）

表3 三維運動混合機混合比試驗配方（6 kg）

2 結果與分析

2.1 裝載量為2.4 kg的不同混合比的檢測結果

三維運動混合機裝載量為2.4 kg的不同混合比均勻度檢測結果如表4、表5和表6所示。由表4、表5和表6可知，在裝載量為2.4 kg，對混合比為1∶20、1∶100、1∶200對應下選擇的6項營養成分含量（維生素A、維生素C、DHA、硒、鋅、鈣）進行了試驗，通過計算變異系數CV（CV=（標準偏差SD/平均值Mean）×100%，得到不同混合比下的營養成分的變異系數均＜5%。由此可以得到，在裝載量為2.4 kg的情況下，三維運動混合機可以滿足1∶20到1∶200之間的不同混合比例。

表4 三維運動混合機2.4 kg混合比1∶20混合均勻度檢測結果

表5 三維運動混合機2.4 kg混合比1∶100混合均勻度檢測結果

表6 三維運動混合機2.4 kg混合比1∶200混合均勻度檢測結果

2.2 裝載量為6 kg的不同混合比的檢測結果

三維運動混合機裝載量為6 kg的不同混合比均勻度檢測結果如表7、表8和表9所示。由表7、表8和表9可知，在裝載量為6 kg，對混合比為1∶20、1∶100、1∶200對應下選擇的6項營養成分含量（維生素A、維生素C、DHA、硒、鋅、鈣）進行了試驗，通過計算變異系數CV（CV=（標準偏差SD/平均值Mean）×100%，得到不同混合比下的營養成分的變異系數均＜5%，由此可以得出在裝載量為6 kg的情況下，三維運動混合機可以滿足1∶20到1∶200之間的不同混合比例。

表7 三維運動混合機6 kg混合比1∶20混合均勻度檢測結果

表8 三維運動混合機6 kg混合比1∶100混合均勻度檢測結果

表9 三維運動混合機6 kg混合比1∶200混合均勻度檢測結果

3 結論

綜上可知，現有三維運動混合機SYH-20在混合時間6 min，混合轉速50 r/min，在裝載量為2.4 kg和6 kg混合比為1∶20、1∶100、1∶200的條件下，選擇的6項營養成分（維生素A、維生素C、DHA、硒、鋅、鈣）含量的變異系數均＜5%，由此可以得到三維運動混合機在最小裝載量2.4 kg到最大裝載量6 kg之間，混合比1∶20到1∶200之間均能滿足生產所需的混合均勻度要求。即現有混合機工藝參數條件下，三維運動混合機混合均勻度均可滿足要求。