食品机械与设备4

1、本章节大纲第一节概述第二节液体搅拌机械一、搅拌装置二、搅拌器构造与安装形式 第三节粉料混合机械一、固定容器式粉料混合机的结构和工作过程二、回转容器式混合机第四节均质机一、高压均质机的工作原理及作用二、胶体磨的工作原理三、高剪切均质机的工作原理第节概试指借助于流动出立小殆颌切力将物 一、搅拌均质E料细绪使两种或两种以上不同滋佗 物料从不均匀状态通过搅拌斗在目可弋体或其他手段达到相对均匀状 态的过程。混合是食品加工工艺过程中不可缺少的单元混合操作之一二搅拌混合机理（一）对流混台也称为体联混一移合，主要因剪切力的作用,ID（二）扩散混乍（三）剪切混物料组分被拉成愈来愈薄的料层，使某一种组分原来占有区

2、域的尺寸愈来愈小第二节液体搅拌机械一、搅拌设备搅拌设备就是通过使搅拌介质获得适宜的流场而 向其输入机械能量的装置。主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封三大部分组成芦拌设备- 搅拌设备轴和廻扣I搅拌確3传动装置a搅拌轴3搅拌器3罐体3 :时件V其作用是通过自身运动使 搅拌拌容器中的物料按某 种特定的方式运动，从而 达到某种工艺要求。这种 特定方式的流动（流型） 是衡量搅拌装置性能最直 观的重要指标。10 II5 6 7 8 9 10 11765传动装置：赋予搅拌传动装置：赋予搅拌搅拌轴及搅拌 容器转轴处的密封 匸進置。壬其内进行操 厂容器，除保证为避免食品铀封的选择具体的工艺条件外，还要满足无 污染

3、。易清洗等专业技术要求。言视。液体的“流型”分为轴向流型、径向流型 及在容器侧壁加设档板等阻挡物引起液流 方向变化而形成的各种混合流型。流型取决于叶片的几何形状和结构以及在 容器内有无阻挡物等。图3-7液流流型轴向流型b.径向流型叶片造成的液流有三个分速度：轴向速度、 径向速度和切向速度。图3-8液体打旋a.不加挡板b.加挡板二、搅拌器构造与安装形式(-)搅拌器的类型和安装形式1. 类型：小面积叶片高速运转的搅拌器 大面积叶片低速运转的払 涡轮式、旋桨式I 搅拌器等，多用 于低粘度的物料 搅拌器有框式、垂直 d螺旋式的搅拌器等，多用于高粘度的物料常用圆盘涡轮式搅拌器弯叶可拆对开圆盘涡轮式WKY

4、WDY框、锚式搅拌器2、安装形式1）立式中心搅拌安装形式搅拌轴与搅拌器配置在搅拌罐的中心线上、呈对称存者通过减速传动可以常用的功率范围为0.222kw。 一般划分为，功率小于3.7kw 为小型,5.522kw为中型大于22kw为大型2）偏心式搅拌安装形式将搅拌器安装在立式容器的偏心位置，这种安装形式能 防止液体在搅拌器附近产生涡流回转区域，其效果与安 装挡板相近似。但偏心搅拌容易引起设备在工作过程中的振动，一般此类安装形式只用于小型设备上。将搅拌器直接安装在罐体上部边缘处，用夹板或卡盘与圆筒边缘夹持轴斜插入容器内进行搅牛乳保温消毒器盖2-连接管3-电动机及行星芮轮减速器4-内胆5-喷淋管 6外

5、壳7保温层8搅扌半桨9混合泵10放料旋塞11支脚拌。3)倾斜式搅拌安装形式适用于搅拌容器比较简单的圆筒形结构或方形敞开 式搅拌设备，可防止产生涡流。这种安装形式的搅拌设备比较机动灵活，使用维修 方便，结构简单、轻便，一般用于小型设备上。4）底部搅拌安装形式其搅拌器安装在容器底部。此外，搅拌器安装在下部封头处，有利于上部封 头处附件的排列与安装，特别是在上封头带夹套、 冷却构件及接管等附件的情况下，更有利于整体 合理布局。其底部岀料口能得到充分的搅动，使 输料管路畅通无阻，有利于排出物料。此类搅拌设备的缺点是桨叶叶轮下部至轴封处常 有固体物料粘积，容易变成小团物料混入产品中 影响产品质量。5）旁

6、入式搅拌安装形式将搅拌器安装在容器罐体的侧壁上，在消耗同等功 率的情况下，能得到最好的搅拌效果。这种搅拌器 的转速一般在360450r/min,驱动方式有齿轮 传动与带传动两种。该设备主要缺点是轴封比较困难。旋桨与容器中心线夹角7°-12°旋桨与容器中心线夹角为大于12°直与i旋桨与容器中心线相垂直567图7-3卧式储奶缸结构示意1搅拌电动机；2进奶口； 3-CIP洗涤剂入口;4搅拌器；5工作扶梯；6视孔；7人孔（二）搅拌器的构造1. 平桨式搅拌器桨叶一般采用不锈钢或扁钢制成。其联接形式有四种如图：对于小型桨叶常加工成整体 焊接形式，为不可拆卸结构, 这种结构制造

7、方便，但强度 不大，不能拆换桨叶，常用 于小直径容器中。结构是b型结构的改进型，°把圆轴改成厌可克服打滑妙为键连接方式，它兼有以上。几种结构的优点，被广泛采 用。丿，呀土女丿j丄、木RI与轴的摩擦力带S桨叶旋转。 这种结构拆卸方便，但功率 大时容易产生打滑现象而不 能正常运转，多用于小功率设备中。2框式与锚式搅拌器其外形轮廓与容器壁形状相似，底部形状为适应罐底轮廓，多为椭圆或锥形等。3涡轮式搅拌器涡轮式搅拌器的叶片较多，转速高， 结构比桨式复杂，种类较多。可分为开启涡轮式与圆盘涡轮式两种丄丄丄(a)(b)(c)(d)(f)图3-17液体在涡轮叶片中流动143图3-22旋桨叶片的结构1

8、轴2 桨叶3.螺母4.健4.旋桨式搅拌器桨叶形状与通常使用的推 进式螺旋桨相似，所以又 称为推进式搅拌器。实质上，桨叶是螺旋面 的一部分，沿着桨叶长 度方向不同截面处的升 角是逐渐变化的。图3-21旋桨叶片种类乳三桨叶b.二桨叶C.带框叶片d.附齿叶片ci320° I (b)立式容器(a)卧式容器图3-20旋桨式搅拌机1-传动机构2-旋桨轴3-旋桨用支撑杆件使螺带固定 在搅拌轴上。每个螺距 设置杆件23根。支撑 杆一端与螺带焊接，另 一端夹紧在搅拌轴上， 也可以采用支撑杆与轴帰市几日由一定宽度的尹亠" 作成螺带形护 双条螺带结私 尺寸接近容瑞 遍及整个讎必的键连接的形式II

9、6行星式搅拌器工作时，桨叶一方面绕容器旋转，另一方 面，桨叶本身绕轴自转YSH-D型结构与特点:YSH-D型根据单蝮旋设计技术结村 另外増加一只蝮旋浆，本机容积规格3m320m3,性能好，寿命长，大容积具有喷液（喷雾）功能韧性连接，运行平稳,在相同容积立方下不需超高生产车间.1 喷液装置2.減速机5.螺施轴6筒体YCH-D型俯视圉3电机4.筒盖8.岀料阀10转臂9传动头第四节调和机主要加工高粘度糊状、膏状物料及粘滞性固体物料。人丄冷宀口、调和机理目的是获得均匀的混合物。桨叶搅拌形成的局部物料运动不能波及 整个容器，主要利用剪切混合机理：桨 叶移动产生剪切力，将物料拉延撕裂， 同时这部分物料受搅

10、拌桨叶推挤而被压 向邻近物料，千百次折叠、包裹，如此 反复，经过一段时间强制均匀混合，得特点：1、混合时间长2、工作容量小，消耗功率大。3、桨叶与调和机容器壁间隙大小及桨叶形 状对调和效果影响很大。4、调和操作若伴有传热过程，降低传热能 力，恶化操作性能。人丄冷宀口1、调和机分类按调和容器轴线位置:立式和卧式 按搅拌轴数量分:单轴式、多轴式 按工作情况分:间歇式.连续式按用途分:打蛋机.调粉机按搅拌桨转速分:高速.低速二、打蛋机（一）工作原理工作时，搅拌器高速旋转，强制搅拌，被 调和物料充分接触并剧烈摩擦，从而实现混合、乳化、充气及排出部分水分的作用。（二）打蛋机结构及主要零部件 一般由搅拌器

11、、容器、传动装置及容 器升降机构等组成。;.4SINMAGi匸.1. 搅拌器（分为搅拌桨和搅拌头）搅拌浆钩形搅拌桨、网形搅拌桨和鼓形搅拌 搅拌头-bJ,2,©(§!45|洋3-占茴-&J43,箭昔物ala第五节靑圧物质机（一）、往复泵的工作原理1、组成：输送液体的泵体部分和将原动机的能量l=J传给活塞的传动机构。工作过程：吸入和排出oI 1*0F 4-图2-8往复泵工作原理1-活塞2-泵缸3-排出管4-扌n岀阀5-工作室6-吸入阀7-吸入管 "贮 液槽2、动力往复泵活塞运 动规律X=CA=CO-AO=CO- BOcosa=r(1-cosa) 活塞移动速度为

12、：v=dx/dt=rsinada/dtqv=A.v=Aru)sinaHda/dt=u)=常数所以ru> sina泵的瞬时流量为：图2-9曲柄连杆不意图3、流量比较 单作用往复泵 双缸单作用泵，即具 有大小相等的两个活 塞，由相差180度的 曲柄带动的往复泵， 可连续输运液体，仍 然不均匀。三缸时其曲柄互成 液体，流量又较均匀。120 度,图2-10单作用往复泵流量曲线图2-11双缸单作用泵流量山I线图2 12二缸单作用泵流量曲线4、流量调节往复泵的流量与排出 压力无直接关系，只 与活塞的面积，行程 和往复次数有关，因 此，在任何排出压力 下其流量基本上是不 变的。图2-13旁路回流法调节

13、卜吸入阀2-排出阀3-单向阀4-安全阀5-旁路阀二、高压泵及均质机均为三柱塞往复泵，前者在排出口安装 的是安全阀，当压力过高时可使液体回到吸入 口，后者为均质阀，液体通过后恢复至常压。主要由泵体、均质阀或安全阀、电动机、传动机构与机架几个部分组成。GJB系列均质机SHP240/60型高压均质机均质机的基本结构1一传动轴2机体3-密封垫料4 一柱塞5吸入阀 6-均质阀7-阀杆8压力表 9排出阀泵体均质阀泵阀三柱塞式往复泵2图3-31柱塞往复泵泵体结构图1 弹簧2冷却水排岀口 3排液阀4泵缸5密封填料6柱塞 7填料盖8压紧螺母9进液阀10阀座11泵体12机座作用：是随着柱塞往复运动而周期的开启 和

14、关闭，完成吸入和排出过程，实验对物 料的输送。1=泵阀应备的基本要求：1. 工作平稳,开启及时,关闭速度和关阀 滞后角均不应大于允许值,以减小关闭冲击 和回流损失。2、密封可靠,以避免或尽可能减少泄漏损 失。3. 水力损失小,否则会影泵的效率和其他 水力特性。4. 具有足够的强度,刚度,以确保在一定 的工作压力上可靠工作,具有较长的使用寿 nPo结构简单,装拆.维修方便,互换性好组成：由阀座、阀板、导向柱、弹簧和升大多为自动开启及自动关亜利用賽力的自动阀称为重矍'为弹阀座密封接触面的特点,可分为平板阀和锥形阀V丿3-42泵阀组件1 一阀座2阀板3导向柱4弹簧5升程限制器3-43仃）弹簧

15、阀自动阀(2)重畳阀A向图 3-44(1)下导翼锥形阀(2)(2)锥形阀带非金属密封圈的锥形阀、3A图345A向单环阀A图346A向双环阀©图347液力端的结构图（1）直通式 （2）直角式 （3）阶梯式3、均质阀组成：由阀座、阀杆和冲击环组成。材料：国外：铸钻锯合金一一用于牛奶均 质时可保持良好的性能硬质合金 磨蚀性强的液料国内：4CM3總黠 耐蠶機的形状均质阀的使用均质阀主要零件1 阀座2 均质环3阀芯4间隙(1)图3371常用平面型均质阀(4)图？疼I =礬液料LW均盾阀一级均质装置的组成1 均质头2 均质环3阀座4液压传动装置1-第一级 2-第二级用6.3.5 级均质袋麻的组成

16、1均展头2均质环3阀座I液压传动装資第二级调节阀柄均质后料液待均质料液第一级调节阀柄200at图3-32双级均质阀工作示意图二级之后产品(1)产品产品图339均质压力调节装程（1）液圧控制均质头 （2）手控（圆柱弹簧）均质头 （3）手控（碟形弹赞）均质头均质机是基于对物料的挤压、剪切、涡翳蠶豔作用,从而达到颗粒减小、同H图63.2在均质中.牛乳被蹄iSiif 空燧在此脂肪球破裂（三）常见故障1、流量不足，达不到工艺要求。2、压力表指针跳动严重。3、密封圈损坏。2.4 原乳職肪含歆竹6 稀奶油腊浙含疑35% 脱脂乳脂肪含虽（W5饨需奶曲脂肪含量山毘 标准代乳脂肪含蜀3%冷却介质加热介廣图.631

17、0产品部分经过均质机/热交换為2离心分离机3自动脂舫标准代装置f均质机三、高剪切均质机(一)结构与特点工作圧2、原理尸(1)粒度可达到1 pm以， 上；(2)稳定性好；(3) 能耗低，对材质无特殊 要求3、特点转子-定子均质机（高剪切均质机）目前用在乳化燃料油生产的转子-定子均质机一般都是指高剪切均质机，其工作原理是:待混 合物料在高速旋转的转子带动下，作湍流运动，由于惯性力，液体进入由转子与定子形成的狭小剪 切区，在该区域內转子旋转对液体实施剪切,从而达到细化目的.（见下方示意图）工作过程:C在高速就菽的菽予严土的海心力作用卜，图中的物料从工仟沃的上下逬料区域向时从轴向吸入工作腔。C强劲的禹

18、心力將物料从径向甩入定、直子之问获窄精密的囘隙中。同吋空別离心挤压、撞击等作用力.怯物料初步分歆乳化。C在蛊速旋转的转了外诜产竺至少I亦人以上旳线速叵.最高可至50I.I/S,并形成强烈的机械及液力前切、液片滓擦、撞山撕裂使物料充分的分亂乳化、 均质、披碎、向时通过定子槽射出。物料不断离速地从径向射出，在物料本身和容爲亚的阻力下改娈流向，与此同时7F伟了区产牛的丄、下轴向抽吸刀的作用下.又形成上、下袖股强烈的 翎动湍流。物料经过数次循环.最终完成分散、乳化、均质迅程。工作原理：高剪切分敵孔化就是鬲效、快速、均匀 地将一个相或多个相分布到另个进续相中, 而在通常情况下各个相足互不相洛的C由于 莪

19、子总速旋转所产生的高切线速度和高颇机 械效应帯來的知劲动能使物料右定、诂子 狭雀的间隙中辽刊愆烈的机械及液力呦切、 离心挤爪、液穴库擦、潼也撕裂和湍流等综 合作用.从而使不相溶的固相、液相、气相 在相应成熟I艺和适呈添加剂的并同作用下. 瞬间均匀精细地分散乳化.绍过高频的循环 往克，尿终得到稳定的髙品质产品。泄、U f 波加I物啊 fj向高剪切均质机的工作流程一股如下:高速旋转的转子形成 强大的吸力，将待混合 物料吸入剪切头中心由于惯性力作用，物料 被送到转子刀刃和定 子內壁之间的剪切区混合物受到强力剪切 力，高速穿过定子头的 细孔,进入待剪切液 中.混料呈抜射状自奶 头高速喷射至混合容 器辺

20、，同时，新的混料 被吸入剪切头开始新 的混合循环图3-35高剪切均质机示意图（二）分类可分为轴流式和径流式°图3-36轴流式高剪切均质机流型图ab图3-37轴流式转子示意图a-为低黏度用b-为高黏度用02/.图3-38径流式高剪切均质机流型示意图单级六层示意图高剪切均质机（单级）三级二层/四层/六层示意图高剪切均质机（三级）誉垓式高剪切分故孰化机口銭式為更U分騷孔亿机足冃亍连边丁 产史卷lh孙密伸眇M的祓备4 艮宇牛仏旳忡休内.W何|7企墟|倚安吕3 多2氛«5.出予在马达侧乖旳I已诧欣 转.产士龙劲空U山吸刀忌堀啦入.肘4 存広麵仃J&?问刁对笏料1E尸刃仪男坊.

21、咒 忆处1屮垃径刃布EM也H召变詈企眈V 丸誉歸:6K期糙定曲卢矗，德细;I他彻£散艮叱机忒外垠毎大.方合丄M怙繽芦釘；产竝代分布范入霍匀庁高省时在效.元先世.柚旨毗詡E分更8<消咲M次旬牛产旳気圧芥昇具亡短漲岛1时引彳俗城门牝甘生佬兰.电烤力辿FA90-1.5型（中试型）间歇式高剪切分散乳化机不机是为中试和小产而设il定.转子采用爪 式咬合结构.双口吸罚.门戸高线速厲和強动的分敵乳化 能力。为满丘不0X2耍求.木利L配&变頻调速器貝有 转速显示功能，另卍备液庶升降移动茱，操作时升降万使. 移动灵活。功伞 I.5KW 电心 220V50HZ转速：600-3600rpm

22、（变频调速）WB1B： 5-50U批接触物料材页：304 （可定制316L）工伍架升降距离：40cm间歌式码剪切分故汛化机系列该禺列罡为批呂牛产而段卄电山勺传必也媒冃弹性联旧丕朕接幷选冃施口优庚也逸询政使 迢备运行更平移“充分确保说岛的&时底1%济行和中出的使用崙金“冷加设拓适口于常EE工应7F負空我讷圧反应筈上换川吋轩对疗陷加绘应的机标空FI注皆.本系列Q1QT艺务求牲以选材宦用与等代CIP斜沆斥玫配汁R2苻合GMPE浓，本煞引可冼史苛淘?T门降的移功圮込佥叽 八机糸移曲作业或 机鸟兰的I：况.护用灵活.活FM塑间放式高勢切分故孔化机FA型厲孤式岛勢切分散乳化机fs郑间版式wiiW分

23、散孔化枷FC型间販式昌同切分ST社化机代"5J如 勺匚行化檸人們E莎儿 曰口曲对I*柿4：. 6仃4“. e片'.a.!-；. . I . I 上纭.址转了结何吸卜I:比岀W " "，、MLSB nwF心竺.盯忖"亞斤仏 小：逅勺竹脚糾弋 产生克卸®卿、讥 “£曰歸与OJ&F- * “15兰儿乱 眾丸？思质产仗删曲血哄游加旳庇+ I I - - ; !.-f M瓠45&灼期：阪"宓介包A034'"工TU他工心：5合干即I：衲期吩氐礼也.也电蓟F讨并别的简:耳“翎的HU护力胃处 ，破、

24、&日宫里（E林巩更3化修轴1加：虑瞬畑妙珂.耳令氐为级（仰尉|尸 妥求.«a EIVS.砥、!?M!«rTih非标煤间玻式KkW分散孔化机FLUKg兎的彊卄人员将愿2好的各种交余工况.讣初IMEUI < 需国高舱切分細？1然札:吏汶鋭沏行HJS：状花5t2»WHSUT:，堆T忙丿沧叨滋決特涨乜质定.转于smtiffiftw wssisa iVRfe :U霸規/励煤工况用文金加沏"人什|11、宏观均质机理比较剪切作用(2)撞击作用空穴作用2、微观均质机理比较（四）均质效果均质的目的是分裂脂肪球。使 其成微细状态分布于牛奶中，以免形 成乳脂层。可以通过测定均质指数来 检查牛奶的效果。四、胶体磨胶体磨与均质机都是以机械剪切 力为主，进行乳化分散的乳化器。（一）原理与结构 J丿胶体磨属定转子系统。定转子为同 轴构件。转子转速一般在1000lOOOOr/min f最高可达20000i7min 按传动轴的空间安装位置可分为立 式