为实际工况选择合适的搅拌器，往往需要考虑物料的特性、液流的方向、速度和混合时间等诸多因素，而绝不仅仅是翻翻设计手册就能够作出的简单选择。合理设计的搅拌器不但能够达到令人满意的搅拌效果，同时还能充分提高混合效率。本文将为您合理地选择搅拌器提供一些参考信息。

搅拌器为用户所熟知并被大量运用于行业，但在选型设计时，却很少真正去考虑搅拌混合的效率。所以在生产线实际运行中，搅拌器的低效率往往限制了产量。当然，搅拌器的选型是经过计算的，并且放到很大的保险系数，但很多实际使用情况却让人感到沮丧，下面来看这样一个案例。

卵磷脂溶解案例

在一个脂肪乳注射液的生产工艺中，其中一道步骤是将卵磷脂溶解于大豆油中，要求均匀分散，无任何悬浮颗粒。通常的设计会在容器中配一个磁力搅拌器，利用叶轮的高速旋转产生涡流混合。卵磷脂为小包装胶粒状，比重小于大豆油，投入容器后浮于液面。受强劲的涡流影响，大部分胶粒与液体混合，液面上还有部分胶粒由于相互粘连而成为团块状，不能进行有效混合。而已经与液体混合的胶粒要得到完全溶解须经过一个较长的过程，溶解过程基本是依靠液流的运动对卵磷脂胶粒表面的冲刷来完成。这个溶解过程通常需要30min，但是浮于液面上的卵磷脂由于温度的升高，表面趋于软化，形成一个更紧密的胶团并始终浮于液面，如要使其完全溶解，那可能将是2小时以后的事情了。为了满足生产的需要而把未溶解部分过滤掉，这样的做法破坏了工艺配方的设定，最后也会影响到成品的稳定性。

在这个案例中，搅拌器有问题吗?没有，容器中的液体已经形成了混合涡流。但它不能有效地将全部胶粒导入液流中，因而不能形成高效混合。所以在选择搅拌器时，不仅要考虑容器的构造、流体的粘度、换热等因素，也要考虑分散相的特质，例如固体的比重、膨胀性、溶胀率、HLB值。分散相的特质决定了在选择搅拌器时产生液流的速度与方向。

射流式搅拌器的设计结构

产生液流的速度与方向决定了搅拌器结构的设计。在混合效率方面，液体在搅拌器的作用下形成轴向流，则说明搅拌器是高效的，轴向流可以有效消除容器中上下层的粘度差异、温度差异，达到有效的混合。搅拌器叶轮设计成功的关键就是能产生更多的轴向流，叶轮的结构、尺寸都需要大量的计算才能完成，所以这项设计成为复杂而耗时的工作，也使它成为流体力学的专门学科。但传统搅拌器即使设计得再高明，也无法产生完全的轴向流。直到射流式搅拌器Jetmixers的出现，这一现象才有所改变。射流式搅拌器Jetmixers的基本结构是在原搅拌器叶轮外加了一个导流桶，导流桶可以很好地控制液流的方向，而叶轮的推进速度控制了液体流速，这个结构受到了飞机涡扇发动机的启发，将能量集中并加以控制，使之产生强劲的动能。液体流经导流筒时流速迅速加快，在搅拌叶轮高速剪切下，产生有效的分散，并形成强大的喷射轴向流，使得在容器内物料形成完美的垂直混合流。

传统搅拌器在工作中如没有截流档板的配合，容器中会产生旋涡，使得分散相到达搅拌叶轮区域的机率非常低，这也是案例中卵磷脂溶解缓慢的原因。而射流式搅拌器产生的垂直混合流使容器中物料呈有序的运动路线，使得物料的剪切概率趋于均等，这样方可保证批次间品质的相对一致性。

在脂肪乳的案例中，卵磷脂溶解时间被无限延长，其主要原因是比重轻的物料无法进入混合液流，由于卵磷脂团聚成块后产生更大的浮力，使溶解变得更困难，实际的工况还可能粘附在搅拌轴上、罐壁上，最后给清洗带来困难。而在应用了射流式搅拌器后，情况得到了完全改善，混合时间缩短至25min，如采用带高剪切力的导流筒，混合时间更将缩短至15min。这一切是如何改变的呢?

液流的速度与方向是对搅拌器设计的要求，那么针对卵磷脂浮于液面上的特征，首先要解决如何让卵磷脂快速进入混合流到达剪切区域。射流式搅拌器在设计时将液流控制为由上而下的轴向流，将导流筒内液流的速度控制为15m/s以上，这样产生的混合流足以令浮于液面上的卵磷脂迅速到达工作区域，在高剪切力的作用下达到快速均匀混合的目的。

应用领域的拓展

还有很多不同特性的物料，如砂糖易沉于容器底部、变性淀粉混合比例较高、生物酶混合量非常少，这都要达到高效混合的目的，因此可以按照上文的案例需要，去分析液流的方向和速度，客观评估混合所需要的时间。要得到正确的选型并不仅仅是翻一下设计手册就能够完成的事情。

对于液-液混合反应，射流式搅拌器也非常高效，受轴向流的影响最大程度地避免容器内上下液层的温度差异、粘度差异、质量差异。而剪切力的均等性可以使反应更充分，如果反应析出结晶体，会使结晶体的粒径分布收窄。

当然提高混合效率还有很多设备可供选择，也可以通过不同搅拌形式的组合来达到高效混合的目的，在相对简单的工艺中，还可尝试采用在线混合的方法。

综上所述，搅拌器仅仅决定了液流的方向和速度，如何提高混合效率或达到有效混合，还需要仔细分析工况，并加以实验计算后，方可得到一个接近实际工况的最佳方案。