CN107107002B - 用于混合颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
可能可以使用在静态混合器中的连续混合，向更大量的不同种的颗粒(例如，洗涤剂粉末的粉末流)中添加处于少量的一种颗粒(例如，酶颗粒产品)，即使该粉末特征是基本上不同的，对不具有或具有高度均匀性的酶颗粒基本上没有损伤。
Description
发明领域
本发明涉及一种用于混合至少两种颗粒，特别是将少量的一种颗粒与更大量的不同种的颗粒混合的方法。
背景技术
使用将少量的一种颗粒变成更大量的不同种的颗粒的干混，例如，用于将酶颗粒混合成粉状洗涤剂或动物饲料。
用于将酶颗粒混合成粉状洗涤剂产品的现有技术包括旋转鼓混合器，其能够有效地混合少量的颗粒酶产物而不会对酶颗粒造成损伤。然而，鼓式混合器是大而昂贵的工艺设备。此外在洗涤剂制造厂中占用了大量的空间。这使得将酶引入新制造厂是昂贵且困难的。相反，使用所谓的静态混合器非常容易且有效地进行液体与液体的混合或气体的混合，这些静态混合器是非常紧凑和便宜的设备，并且在整个工艺行业中使用多年。然而，用于混合粉末的静态混合器的应用非常少。只有少数论文已经出版，试图使用静态混合器来混合干燥或基本干燥的粉末流。粉末本身比液体更难处理。粉末流动的多相性质仍然没有很好地了解，尽管复杂的建模和仿真工具的推出变得可用；例如CFD(计算流体动力学)和DEM(离散元素法)。然而，没有单一理论能够准确地描述粉末流动。这些困难使得该行业停留在目前的混合技术，例如旋转鼓混合器和桨式混合器。
通常使用相同的技术来生产两种或更多种酶颗粒的共混物，例如酶颗粒与不同种类的洗涤剂酶的共混物。
静态混合器由于缺乏对粉末流动和混合的理解而具有针对粉末混合难以应用的缺点。此外，机械结构本质上包含尖锐的混合元件，这可能会损伤敏感颗粒。还已知混合质量强烈取决于混合器中的流动模式，待混合的粉末的相对密度和粒度分布。
发明内容
本发明的诸位发明人已经发现在静态混合器中的连续混合可以用于向更大量的不同种的颗粒(例如，洗涤剂粉末的粉末流)中添加处于少量的一种颗粒(例如，酶颗粒产品)，即使该粉末特征是基本上不同的，对不具有或具有高度均匀性的酶颗粒基本上没有损伤。
因此，本发明提供了一种用于混合至少两种颗粒的方法，其中将第一和第二颗粒流在静态混合器中混合，并且其中第一和第二颗粒流具有低于1:20的重量比。
这两种颗粒的混合质量(或混合均匀性)是本发明的关键特征。因此，在第一和第二颗粒流的所得的混合物中，来自该第一流的颗粒的量(优选酶颗粒)的变异系数小于50％，优选地小于40％，更优选地小于30％。使用至少9个样品且大约5g的样品大小，并且优选来自第一流的0.3wt.％颗粒来测量变异系数。如果使用分析方法来确定来自第一流中的颗粒量，则必须从测量的变异系数中减去分析方法的变异系数。
如在实例中示出，当第一颗粒流是酶颗粒时，本发明的另一个关键特征是，在所得混合物中的游离酶粉尘水平是出人意料的低。因此，使用标准流化测定(J.Liu等人，Building and Environment[建筑与环境]，44(2009),2327-2334)，酶颗粒和第二颗粒流的所得的混合物可以具有低于20份/十亿的游离酶粉尘的量。
本发明还提供了一种用于混合至少两种酶颗粒的方法，其中将酶颗粒的第一和第二流在静态混合器中混合。
发明详述
第一颗粒流
第一颗粒流典型地包括一种或多种酶颗粒或其他活性或功能颗粒，例如漂白活化剂、聚合物、着色剂、香料颗粒等。酶颗粒典型地具有在100μm-2000μm范围内的粒度，优选平均粒度在300μm-1200μm的范围内。它们通常由包含被包衣包围的酶的核心组成。核心可以另外包含精细分离的纤维素纤维。包衣可以包含蜡(例如聚乙二醇)或盐(例如硫酸钠)。一些酶颗粒的配制品在US 4106991、WO 9212645、WO 0001793、WO 0104279、WO 06034710、WO2011134809、WO 200024877、WO 2003000625、和WO 2007044968中进行了描述。
第二颗粒流
作为实例，该第二粉末流可以由粉末状洗涤剂(颗粒状洗涤剂)、动物饲料、或用于烘焙的面粉预混物组成，其中感兴趣的是以非常小的剂量添加次要成分。如通过小于45°的静止角(特别是小于40°或小于35°)确定，颗粒应该是自由流动的。
因此，可以使用本发明向粉末状洗涤剂(颗粒状洗涤剂)中添加次要成分(例如酶颗粒)，相关的酶包括一种或多种以下的酶：蛋白酶、淀粉酶、糖酶、脂肪酶、纤维素酶、氧化还原酶、甘露聚糖酶、以及果胶裂解酶。实例在US 4106991、WO 9212645、WO 0001793、WO0104279、WO 2011134809、WO 200024877、或WO 2003000625中进行了描述。
另一个实例是向动物饲料中添加饲料用酶。相关的酶包括一种或多种以下的酶：蛋白酶、淀粉酶、糖酶、脂肪酶、纤维素酶、以及磷酸酶(例如植酸酶)。实例在WO 9212645、WO2001/004279、WO 06034710、WO 2007044968、WO 9623062中进行了描述。
本发明还可以用于向用于烘焙的面粉预混物中添加酶。相关的酶包括α-淀粉酶、麦芽糖淀粉酶、脂肪酶、磷脂酶、木聚糖酶。实例在WO 9104669，WO 9826057中进行了描述。
酶颗粒的混合
静态混合器还可以用于混合两种或更多种酶颗粒。相关的酶的实例是以上列出的那些。
静态混合器
静态混合器是使用无移动部件，可以提供固体颗粒流的连续混合的装置。它可以是由容纳在圆柱形管中的混合器元件组成的螺旋混合器，其中该静态混合器元件由一系列的挡板组成。静态混合器应具有至少为粒度的10倍的直径。
实例
实例1-3：将酶在线混合成为洗涤剂粉末
使用如下的两种类型的颗粒的流：
(a)洗涤剂：无酶的商业欧洲粉末状洗涤剂。
(b)酶：商业蛋白酶颗粒(SavinaseTM，诺维信公司(Novozymes A/S)的产品)平均粒度是在300-1200微米的范围内。
用于定量给料和混合的设备如下：
洗涤剂粉末和酶颗粒各自是通过给予基本恒定的体积流速的振动加料器定量给料的。使用20kg/min(+/-1kg/min)的流速用于定量给予洗涤剂粉末和酶，加料器设定点被设置为定量给予16、31、和62g酶/min.，分别对应于按重量计具有0.15％、0.3％、和0.6％的酶的剂量。
测量进行如下：
在1分钟内将全流量样品收集，这些样品对应于约20kg。通过从每个测试中随机挖出约5g勺子大小的九个样品(2a、2b、2c、4a、4b、4c、6a、6b、6c)来测量该混合的均匀性。确保在取样过程期间不会发生另外的混合。
将这些结果在下表中示出。
表1.
表2.
表3.
表4.混合均匀性作为剂量的函数
混合质量是通过对随机抽取的许多勺的产品进行活性分析来确定的。根据应用选择勺子大小。
可能实现的最佳混合质量对应于一种或多种主要粉末流的颗粒中的酶颗粒的统计学随机分布。从粒度分布，可能计算用于给定剂量和给定样品大小(也称为勺子大小)的完全随机混合的产物中的颗粒数量的分布。当分布已知时，可以计算出在勺子中存在的酶的总量的标准差。该平均值将等于剂量，因此可以将Cv(变异系数)计算为标准差除以平均值。在表4中，已经针对三种不同的剂量和5g的勺子大小来计算该Cv(Cv min)。可以看出测量的Cv(其包括酶测定的分析Cv的固定值)接近最佳可能的Cv-尤其是针对更小的酶剂量。
使用标准流化测定(J.Liu等人，Building and Environment[建筑与环境]，44(2009),2327-2334)来测量在样品中存在的游离酶粉尘的数量。表5示出了针对三种测试的剂量水平：0.15、0.3、和0.6wt.％酶获得的结果。将这些结果以PPB(份/十亿或ng(10-9g)活性酶/g产品的单位作图。该方法的空白水平是约2ng/g，并且典型的商业洗衣粉具有处于5ng/g-20ng/g范围内的活性酶粉尘水平。因此，这些结果示出在所有样品中活性粉尘的极低水平。
表5.
这些结果展示了有效混合到高度的均匀性，针对所讨论的样品大小和粒度，具有的变异系数接近理论值。这些结果也展示了极低的粉尘形成，远远低于通常接受的60ng/m3的极限。
Claims (13)
1.一种用于混合至少两种颗粒的方法，其中将第一和第二颗粒流在静态混合器中混合，并且其中该第一和第二颗粒流具有低于1:20的重量比，其中该第一颗粒流包括酶颗粒，其中该静态混合器是由容纳于圆柱形管中的混合器元件组成的螺旋混合器和其中该第一颗粒流的平均粒度是在300μm-1200μm的范围内，其中该酶颗粒和该第二颗粒流的所得的混合物具有游离酶粉尘的量低于20份/十亿。
2.如权利要求1所述的方法，其中该重量比低于1:50。
3.如权利要求1所述的方法，其中该重量比在从1:1000至1:100范围内。
4.如权利要求1所述的方法，其中该重量比在从1:500至1:125的范围内。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中该静态混合器具有至少为粒度的10倍的直径。
6.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在该第一和第二颗粒流的所得的混合物中来自该第一颗粒流的颗粒的量的变异系数小于40％。
7.如权利要求6所述的方法，其中使用至少9个样品且至少5g的样品大小来测量该变异系数。
8.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中该酶颗粒包括蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、纤维素酶、氧化还原酶、甘露聚糖酶、或果胶裂解酶、或磷酸酶、或脱氧核糖核酸酶。
9.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中该酶颗粒包括糖酶。
10.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中该第二颗粒流包括洗涤剂粉末颗粒。
11.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中该第二颗粒流包括动物饲料颗粒。
12.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中该第二颗粒流包括面粉。
13.权利要求1所述的方法，其中所述第一颗粒流和第二颗粒流为第一酶颗粒流和第二酶颗粒流。
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