间歇式齿形和径向排放的转子-定子混合器款式从实验室小样制备到工业规模生产都有各种不同规格可供选择。在实验室应用中，混合头（转子和定子的组件）可以小至0.01m（Turrax，Silverson），处理的液体量可以从几毫升到几升不等。在图5.3所示的工业应用模型中，混合头的直径最大为0.5m，可以批量处理几立方米的流体。

　　如上所述，对转子-定子混合器中的混合/分散过程的理解仍然非常有限。因此，Silverson的大规模生产的转子和定子的几何形状与实验室规模使用的转子和定子的几何形状是相同。同样，Turrax的转子-定子组件的形状在不同规格上实际上是相同的。

　　在实际应用中，用于特定乳化过程的转子-定子混合器的选择取决于所需的产品形态，通常根据平均液滴尺寸或液滴尺寸分布（DSD）以及处理产品的单批次数量的大小。在开放文献中，很少有文献提及可以计算出转子-定子混合器的平均液滴尺寸，也没有方法可以估算DSD。因此，为特定配方选择合适的混合器和加工条件常常是通过试错来完成的。许多领先的制造商要么为混合器使用提供试用期，要么对给定的配方进行实验室规模的乳化，通过测试优选他们制造的混合器的不同类型/几何形状。显然，后一种选择对于许多公司而言可能是不可接受的，因为它们用于制造基于乳液的产品的工艺具有商业敏感性。一旦在实验室规模确定了搅拌机的类型及其运行参数，就需要把工艺放大扩大该过程到生产规模。

　　大多数的乳化实验室测试都是在小间歇式容器中进行的，因为它比连续操作更容易，更便宜。因此，在扩大转子-定子混合器的规模之前，必须决定工业乳化应间歇式进行还是连续化进行。对于产品配方需要较长处理时间（通常与缓慢的化学反应有关）的过程，建议使用间歇式混合器。它们需要简单的控制系统，但是在大型容器中空间均匀性可能是个问题，这可能导致更长的处理时间。在通过连续相和分散相之间的机械/流体动力学相互作用或通过快速化学反应控制产品质量的过程中，需要大量能量以确保充分混合，建议使用在线转子-定子混合器。在线混合器也被推荐用于有效处理大吨位流体。

　　在间歇式处理的情况下，将转子-定子装置采用顶部入口侵入的混合器（图5.4a）在机械上是最简单的布置，但在某些过程中，底部入口混合器（图5.4b）可确保更好的批量混合，但是在这种情况下，密封比较复杂。通常，由于受混合器的无死角体积混合能力的限制，间歇式转子-定子混合器的效率会随着容器尺寸的增加和加工液体粘度的增加而降低。如果液体/乳液的表观粘度较低，Turrax的开放式结构混合器即使在相对较大的容器中也经常能够进行充分的无死角混合。但对于加工非常粘稠的乳液则需要额外的叶轮（通常是锚定型）来导流并通过转子-定子混合器使乳液循环。另一方面，间歇式的Silverson转子-定子混合器的泵送能力非常有限，即使在实验室规模下，它们也可以安装在容器中心之外（偏心安装），以改善整体混合效果。大规模地，总是需要至少一个额外的叶轮（图5.3b），并且对于非常大的容器单元，需要在同轴安装多个叶轮促进导流。

　　图5.3工业规模的转子-定子混合器：（a）齿形混合器–IKA中型Ultra Turrex，最大批量6m3；（b）大型Silverson的间歇径向排放混合器，最大分批体积为35m3；（c）混合器（b）中使用的开槽筛网（最大直径为0.5m），以及（d）在混合器（b）中使用的粉碎筛网

　　在大型容器中安装大型重型搅拌机还存在机械问题。首先，电动机/轴组件的重量需要足够的支撑，其次，以每分钟数千转的速度旋转的长轴可能需要额外的支撑/轴承，以避免振动和摆动。通过将搅拌器安装在带有较短且更稳定轴的容器底部（图5.4b）可以避免这些问题，但是在这种情况下，必须使用适当的密封件。而且，混合器距离容器底部的距离很近，这进一步限制了混合器的泵送能力。因此，在这种配置中，需要额外的叶轮来进行无死角混合。

　　图5.4(a,b)间歇工艺处理时转子-定子混合器的可能安排

　　使用间歇式转子-定子混合器处理大量流体的相关问题可以通过将间歇式混合器替换为前面简要讨论过的在线(连续)混合器来避免。不同的供应商(Silverson,IKA等)提供了许多可供选择的设计型号，转子和定子的几何形状的差异与主要与定子和转子的设计方案适用于不同的应用目的相关。间歇式转子-定子混合器和在线式转子-定子混合器的主要区别是后者有很强的泵送能力，因此它们直接安装在管道中。相对于间歇式混合器在线式转子-定子混合器的主要优点之一是对于相同的功率负荷，在线式混合器需要一个小得多的混合器，因此它们更适合处理大量的流体。当处理容器的规模增加时，达到某个点，使用在线转子-定子混合器就会会比通过增大间歇式混合器直径的办法更加有效。因为功率消耗随着转子直径的增大而急剧增加(达到五次方)，在大直径混合转子需要一个非常大的电机。过渡点取决于流体流变学，但对于粘度类似于水的流体，推荐大约处理液体在1-1.5 t的体积时从间歇式转子-定子混合器改为在线转子-定子混合器工艺进行处理。

　　大多数制造商同时提供单级和多级混合器，后者被建议用于要求更高的混合过程，例如高粘度液体的乳化或固/液系统中的加工/粒径减小。单级和两级转子－定子混合器的示例如图5.5所示。

　　图5.5 Silverson的在线转子-定子混合头几何形状(64mm直径):(a)单级转子和(b)单级定子;(c)双级转子和(d)双级定子

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