一、均匀度检测：量化成分分布一致性

1. 化学分析法（实验室标准）

• 原理：通过取样分析目标组分的浓度差异，计算相对标准偏差（RSD）评估均匀度。

• 药品 / 食品行业：\(RSD \leq 5\%\) 视为均匀；

• 化工 / 建材行业：\(RSD \leq 8\%-10\%\) 满足一般工艺要求。

• 步骤：

• 判定标准：

1. 混合结束后，在筒体不同位置（如进料口、中部、出料口）及轴向不同深度，用专用取样器采集≥10 个代表性样品（每个样品量≥50g）；

2. 采用滴定、光谱（如红外 / 紫外）、色谱（HPLC/GC）等方法测定目标成分含量（如活性药物成分、颜料浓度）；

3. 计算平均值（\(\bar{X}\)）、标准偏差（S）和相对标准偏差（\(RSD=\frac{S}{\bar{X}} \times 100\%\)）。

2. 物理特性法（快速筛查）

• 粒度分布检测：

• 激光粒度仪分析混合前后颗粒粒径分布（如 D50、D90 变化），若混合后粒径分布区间变窄且跨度系数（D90/D10）接近 1，表明分散均匀。

• 电导率 / 色差法：

• 向物料中添加微量导电物质（如氯化钠），用 conductivity 仪检测不同点位电导率，差值＜5% 视为均匀；

• 色差仪（如 CIE Lab 值）对比样品与标准色板，ΔE＜2.0 时颜色均匀性达标。

3. 在线监测技术（实时控制）

• 近红外光谱（NIRS）： 安装在线探头，通过光谱数据建模实时预测成分浓度，每 10 秒更新一次数据，当 RSD 超过设定阈值（如 6%）时自动延长搅拌时间。

• 机器视觉系统： 高速摄像头 + AI 算法分析图像像素值分布，计算灰度标准差，值越小表明物料颜色 / 颗粒分布越均匀。

二、混合强度评估：表征物料分散效能

1. 团聚体破碎率测试

• 步骤：

1. 制备已知平均粒径的团聚体（如通过喷雾干燥获得 500μm 的颗粒）；

2. 按工艺条件混合后，用筛分法（如标准筛网）测定＜100μm 颗粒占比；

3. 破碎率 =（混合后细颗粒质量 / 初始团聚体质量）×100%，破碎率≥90% 表明混合强度充足。

2. 剪切应力模拟分析

• 通过计算流体力学（CFD）仿真软件，模拟搅拌桨叶附近的流体速度梯度与剪切应力分布：

• 高剪切区域（速度梯度＞1000s⁻¹）占比≥30%，表明混合强度足够破碎中等硬度的团聚体；

• 结合扭矩传感器数据，若搅拌功率稳定在额定功率的 70%-80%，且无异常波动，说明物料处于有效剪切状态。

3. 工艺验证性测试

• 批次稳定性试验： 连续生产 3-5 批次，检测每批样品的均匀度（RSD）和关键指标（如活性成分含量），若批次间差异＜3%，表明混合工艺稳定、强度可控。

• 极端条件挑战： 故意设置 “欠混合”（如缩短搅拌时间 50%）和 “过混合”（延长时间 1 倍），检测指标变化幅度，验证设备对工艺波动的耐受能力。

三、影响检测准确性的关键因素

1. 取样代表性：

• 避免 “死角” 区域（如搅拌桨叶边缘、筒体底部），采用分层多点取样法，取样量需＞3 倍临界混合量（保证统计学意义）。

2. 检测灵敏度：

• 分析方法的检出限需低于目标组分浓度的 1/10（如目标成分含量 1% 时，方法检出限应＜0.1%）。

3. 设备特性匹配：

• 针对高粘度物料（如橡胶混炼），需用门尼粘度计检测混合后物料的粘度均匀性（差值＜5MU），而非单纯依赖成分均匀度。

总结