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发表于 2010-9-4 09:12:46
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第三节 混合机的混合质量
一、 影响混合质量的因素
混合过程实际上是对流、扩散、剪切等混合作用与分离作用同时并存的一个过程，所以凡是影响这些作用进行好坏的诸因素都将影响混合物料的混合质量。
(一) 机型的影响
由于对流混合是将物料成团地从料堆的一处移到另一处的作用，因此可以很快地达到粗略的、团块状的混合，并在此基础上，可以有较多的表面进行细致的颗粒之间的混合，因此以对流作用为主的混合机的混合速度必然较快，如卧式螺带混合机、双轴桨叶混合机。
而以扩散作用为主的机型，如滚筒混合机，则混合作用较慢，要求的混合时间较长，物料的物理性能（如粒度、粒型、容重等）的差异对混合效果的影响较大，但颗粒间的混合可以进行的比较细致。
从混合机的结构上则要求无死角、不飞样、不漏料，设备的各个部分应保证产生良好的对流、扩散，例如立式分批混合机上部能均匀地向四周喷撒等。因此，对桨叶或绞龙的斜度、宽度、直径、转速以及物料在机内的装满程度等都有一个适宜的要求。
（二）混合物料的物理特性的影响
物理特性主要是指物料的容重、粒度、颗粒表面的粗糙度、物料的水分、散落性、结团的情况和团粒的组分的多少和组分的大小。混合物料的平均粒径小，混合物料的粒径均匀，则混合的速度慢，而混合所能达到的均匀度高。当两种粒径不同的物料混合时，两者粒径的差别越大，则混合所能达到的精度越差。所以力求选用粒度相近的物料进行混合。
当混合物料之间的容重差异角度时，则所需的混合时间较长，而且混合以后产生的分离现象也较严重，可以达到的最终混合精度较低。在条件许可时，尽量容重相近的原料。特别是预混合料载体和稀释剂的选择，更应该注重这一点。
不同的混合机以及不同的混合转速对相对容重差异及粒度差异影响的敏感程度不一样。V形混合机在达到的动态平衡时，CV值波动的幅度较大，即显得有时均匀，有时不均匀，采用卧式螺带混合机时，即使混合料之间的容重差异较大，由于主要利用对流混合作用进行混合，因此，仍可将物料混合得较为均匀。
物料粒子表面的粗糙程度、物料水分、散落性等因素影响了物料的流动性能。物料的流动性能对混合状态的影响可归结为一条规律：物料的流动性好，易于混合，但混合最终的均匀程度不高，且混合产品易于分级；
混合接近完成前，添加粘性大的糖蜜、油脂等，以降低其散落性而减少分离作用。
（三）充满程度的影响
一般采用充满系数来表示充满程度。
装入物料容积
充满系数（φ） =
混合机容积
无论对于哪种类型的混合机，适宜的装满状况是混合机能正常工作，保证混合效果的前提条件。若装料过多，会使混合机超负荷工作，装料过少，则不能发挥混合机的效果。
对于卧式螺带混合机以转子所占有的体积为机容v,充满系数φ一般取0.6～0.8，当大于100%和小于40%时，混合效果明显下降。
各类混合机的充满系数；分批卧式螺带式混合机0.6～0.8，双轴桨叶式混合机0.8～0.9，分批立式混合机0.8～0.85，连续型混合机0.3～0.5。
(四) 进料程序的影响。
为提高混合均匀度，减少物料的飞扬，在进料时应先把配制好的配比量比较大的大综原料先进，再进小组分物料，最后再把20%的大组分物料加在上面，即保证这些微量组分易于混合，又避免飞扬损失。如在间隙混合机中混合液态组分，则先投入所有粉料并混合一段时间，而后加入液态组分并将其与粉料混合均匀。
对V形混合机，进料程序对进料程序的影响更明显。如图4-11所示的四种型式进行了试验，结果表明：第3种装料形式的混合速度最快，第1种装料形式最慢。试验也证明：装入方式不同对最终可以达到的混合精度没有明显的影响。
图4-11 V形混合机的装料方式
（五）避免分离的措施
在物料过渡混合、运输、流动、振动、打包过程中都可能产生分离。在分离过程中小的粒子有移向底部、较大的粒子有移向顶部的趋势。为避免混合料成品进一步分离，一般采取如下措施。
1.力求混合物料组分的容重、粒度一致，必要时添加液体饲料。
2.掌握好混合时间，以免混合不均或过度混合。
3.掌握适宜的装满系数及安排正确的进料程序。
4.混合料成品最好采用刮板或皮带输送机进行水平输送，不易采用绞龙和稀相气力输送，以避免严重的自动分级。
二、 混合效果的评定和标准
一般来讲，把各种组分的混合物完全的混合均匀，也就是说在混合物的任一个部位截取一个很小的容积样品，在其中也应按比例的包容每一个组分的物料。实际上这种理想的完全混合状态是达不到的，也是不存在的，而往往都是与规定的标准，具有一定的上、下差异，因此对混合均匀度的评定是基于统计学分析方法的基础上。
(一)混合均匀度变异系数
混合均匀度的评定是基于统计分析方法和误差理论基础之上的，即以样本代替总体，以统计的估计值代替真值。
配合饲料是多组分混合，是一个多变量的概率系统，无法进行数值运算，因此可以将它简化为“检测组分”和“基本组分”两种组分的混合，并将它们看成是以颗粒参加混合，所有颗粒的形状和大小均相同。当物料颗粒随机地分布于混合机内时，颗粒在某子空间内的分布将是一种泊松分布。用“检测组分”在“基本组分”的分别情况来代替这一批物料的混合状况，如果“检测组分”在“基本组分”中分布均匀，则认为本批物料已混合均匀，否则为不合格。
当子空间内的检测组分颗粒m≥20时，可以近似的认为其分布规律服从于正态分布：
f(x)=e
式中：f(x)—在某个子空间内发现X个粒子的概率；
x—某个子空间内含有检测组分颗粒数；
m—全部子空间检测组分颗粒平均数。
测定混合均匀度时，取n个样本，分别测得各个样本中所含检测组分的含量 xi,，然后用统计方法求得变异系数（记为cv%）以表征饲料混合均匀度的程度。设在n次测量的序列中，独立的进行各次测量，得到的单次测量值xi，则测量值的平均值m为：
m =i
能从数值上把握住，n个单次测量值围绕其平均值的离散程度的最重要的估计值，就是样本的标准差（标准偏差）S：
S=
混合均匀度的变异系数CV
CV=×100%
我国有关标准规定，配合饲料CV≤10%，预混合饲料和浓缩饲料CV≤5%，与国外规定基本一致，前者称为"合格的混合"，后者称"优良的混合"。
三．混合均匀度的测量方法
利用物料间的物理或化学特性的差异，分离出具有典型特征的成分或现象，得到样品的数据,按规定测出、计算变异系数，通过离散程度的大小反映出均匀度的优劣，常用的方法有沉淀法和示踪剂法（甲基紫法）。
在生产实践中常有三种情况对混合均匀性进行评定。第一类是对新型混合机性能评定，混合条件（如混合时间、混合物料、混合机转速、充满系数等）确定，混合工艺条件的选定等场合常需要混合性能的评定。第二种情况是在批量混合时，常需要评定每个生产班，或一整批配合饲料的混合均匀度，这种评价不仅评价每一次混合时混合机内部的混合均匀程度，而且要评价各混合批次之间的均匀程度。第三种情况是成品混合均匀度的评价，成品的混合均匀度实质上是包容了配料或称量误差和混合误差，又包容了后续物料的输送、流动、振动、打包、运输等产生的离析和分级等对产品均匀度的影响。
（一）混合均匀度的测定方法
1． 取样
1）.取样数量：一般取10个样品以上；
2）样品大小：取样量的大小随所检测饲料饲喂的动物的种类而定。一般近似于每日每头（或每只）畜禽平均每日的采食量；肉鸡前期料为50克，肉用仔鸡后期与产蛋鸡饲料为100克；生长育肥猪取500克。该10个原始样品的不点必须考虑各方位、深度、代数或料流的代表性。每一个原始样品必须由一点集中取样，取样前不允许有任何翻动或混合。分析时，美国原始样品在化验室里充分混匀，以四分法从中分取10g化验小样进行测定。
对于混合机性能测定，分批式混合机可在机内取样。对于联系式混合机可在出料口随机取样。
取样后，测定每只样本中示踪物的含量并分别求出平均值、标准差和变异系数。
根据国家标准规定：
对全价配合饲料：CV≤10%
对预混合饲料：CV≤5%
2． 混合示踪物的选择与测定
实际测定中，所选的示踪物可以是饲料中含有的一种或某一类成分，如药物、氯离子、铁离子、矿物质等，也可以是为了测定混合均匀度而另加的物质，即示踪物有两种类型：一种是饲料中含有的某种组分，另一种是为了测定混合均匀度而人为加入的物质。
利用饲料中原有成分（组分）进行测定时，不必另加测定组分，可以在事先不做做出任何安排的情况下，在饲料生产线中、混合后的任何部位进行抽测，按检测需要随时都可以测定。常用这种方法作为成品及中间混合物均匀度的检测，或对某些有疑虑的产品进行非计划性检测。以饲料中原有组分为示踪物，测定结果易受该组分特性（如粒度、相对密度、含量、溶解度等）影响，测定结果与实际情况有差异，测定不够方便，事先在饲料中外加示踪物必须符合以下要求：①特性专一，在饲料中含量极少或者绝不含有，并不受饲料中其他组分的干扰。②容易检测，采用较简单的仪器和方法就可进行定量测定。③无毒无害、不妨碍动物生长、不污染环境、不影响测定人员的身体健康，常用的外加示踪物为甲基紫。
按GB5918混合质量的测量方法，为甲基紫示踪剂法和沉淀法两种。
1） 示踪剂法
示踪剂法是在饲料中加入一定量的示踪剂，经混合后通过示踪剂的分散程度来确定饲料混合的均匀度，常以甲基紫作为示踪剂，故又称为甲基紫法。甲基紫法测定的步骤：
a.甲基紫须经研磨，并通过0.1mm（过150目）的筛孔,以十万分之一的用量从加料口加入混合机内.经混合后在混合机出料口间隔均等的取样,每个样品约100g。若每批量混合为1t取10个样品;2t取15个样;3t取20个样品.
b.从每个样品中用四分法分出并称取10g饲料,分别放在30ml酒精烧杯中,并进行搅动,再经半小时后,用滤纸过滤去沉淀物,然后将酒精溶液倒入专用的透明器皿中.
c.用比色计或分光光度计在590μm波长下先测定无料酒精的消光值, 以后依次测得各样品的消光值.
d.将测得各样品的消光度代入变异系数公式计算,最后算出该混合机的变异系数.
2）沉淀法
沉淀法就是利用比重为1.59的四氯化碳溶液处理饲料样品,使沉淀于底部的矿物质等与饲料中的有机物分离开,然后将沉淀的无机物回收、烘干、称重，以样品中沉淀物含量的差异系数来反映饲料的混合均匀度。
分析时，从原始样品中称取50g化验样，饲料中需含1%的矿物质，就能产生足够的示踪剂。将称好的化验样装入500ml梨形分液漏斗中，加入四氯化碳100ml，搅拌均匀，静置10min（中间摇动一次），慢慢将分液漏斗底部的沉淀物放入100ml的小烧杯中，静置5min后将烧杯中的上清液倒回漏斗中，将分液漏斗摇动并静置5min，再倒去上清液（每个样品放出沉淀物及倾倒上层清液时其液体数量要大致相同）。用电热板烘干小烧杯中的沉淀物，待溶剂挥发后，将沉淀物置于90℃烘2h后称重，得各化验样品中沉淀物的重量或样品中沉淀物的重量百分比，并求出该批饲料样品的沉淀物的重量的平均值m，标准差S及变异系数CV。对于加食盐及矿物质添加济的饲料，此法无须外加示踪物，当使用这个方法时，该方法
的每一步操作对测定的结果都有一定的影响，因此必须把每一操作步骤规范化，并在测定中严格执行。而且四氯化碳价高、有毒，影响了该法的广泛应用。 |
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