混合和搅拌及均质机械与设备

混合和搅拌及均质机械与设备于宙合肥学院搅拌器一．搅拌的目的

强化传热、传质、强化化学反应，取得一种均匀混合物。二、搅拌方法机械搅拌----利用搅拌器进行搅拌；气流搅拌----利用压缩空气进行搅拌；超声波搅拌—利用超声波的作用进行搅拌；三．搅拌器的类型与构造：根据浆叶构造的特征，可分成四类：平浆式搅拌器、旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器。平浆式搅拌器：是最常用的一种，用于粘稠性和一般液体物料搅拌。在结构上最简单，浆叶装置成与旋转方向相垂直，或与旋转的方向成一倾斜角（45度以下）（当叶面与容器底面平行时，由于不能使物形成涡流，搅拌效果差；当叶面与旋转方向垂直时，造成阻力又很大。因此通常都使浆叶与旋转方向成一夹角，减小了阻力，提高了搅拌效果。）当轴沿浆叶倾角方向转动时，可搅起沉渣，反之可使悬浮物搅拌至底部。浆叶固定在轴上的方法有四种：

（1）焊接法：制造方便，但强度不大，拆卸困难，常用于直径小的容器中。（2）螺钉连接法：螺钉把浆叶固定在轴上，中间有垫片。当轴是圆形时，主要靠浆叶与轴的摩擦力而使浆叶旋转，拆卸方便，但功率大时，容易产生滑动，故只适用于功率小的场合。

（3）方轴、螺钉连接，目的是克服浆叶与轴的滑动，但方轴加工不便，浆叶与轴的连接也比较麻烦。（4）键固定法：浆叶焊在轴套上，轴套与轴之间销以键固定，能克服以上缺点，被广泛采用，为了使搅拌更有效，可装置好几排浆叶，每一排上浆叶为两个或四个，相邻两排浆叶应互相垂直，以增加搅拌效率，浆叶的大小约为容器直径的1/3~2/3，宽度为长度的1/10~1/6。转速一般为20~80转/分，低速搅拌。特点：构造简单，搅拌效果良好。

注意：当叶面与容器底面平行时，由于不能使物料形成涡流，搅拌效果差；当叶面与旋转方向垂直时，造成阻力又很大。因此通常都使桨叶与旋转方向成一夹角，框式搅拌器：其与浆式的完全相似，其水平浆叶用垂直的浆叶把它们彼此联成一起，成为钢性的框子。这样的结构比较坚固，适用于高浓度的物料，框的大小取容器直径的2/3~9/10倍。浆叶式搅拌器的转速较慢，所产生的液流除斜浆外主要为径向户切线速度。液体流离浆叶之后，外趋近器壁，然后向上或向下折流。可以从容器壁上除去结晶或沉淀物时，或利用搅拌作用，把已受热的容器附近的物料搅拌至其它地方，可将浆叶外缘作成与容器内壁形状相一致。其间间隙甚小，就成为锚式搅拌器，在夹套加热器用的较多。浆叶的外形与容器底的轮廓相似，浆叶外缘至容器底部的距离要适当，以30~50mm为宜，但由于高浓度物料搅拌时只能取5mm，这时要求加工及安装的精度却高，不然外片可能碰上器壁而损坏设备。液流的径向速度较大，而轴向速度甚低，为了加强轴向混合，并减小因切线速度所产生的表面旋涡，通常加装挡板。浆式搅拌器的主要特征是：1、混合效率较差；2、局部剪器效应有限，不易产生乳化作用。3、因为浆叶易于制造和更换，适宜于有特殊触液材料要求的料液（主要是金属污染和腐蚀问题）。涡轮式式搅拌拌器：：其结构构与离离心泵泵的叶叶轮相相似（（叶片片多而而短）），安安装在在中央央的旋旋转轴轴上，，以较较高的的速度度旋转转，一一般转转速为为100~2000rpm。。平直叶叶片产产生强强烈的的径向向和切切线流流动，，通常常加挡挡板以以减小小中央央旋涡涡，同同时增增强因因折流流而起起的轴轴向流流，工工作时时，搅搅拌液液沿轴轴线由由中心心孔而而进入入轮内内，有有各小小叶片片工作作因而而加热热，然然后再再以高高速度度抛出出。涡轮式式搅拌拌器适适宜处处理多多种物物料，，对中中等粘粘度的的物料料特别别有效效。旋浆浆式式搅搅拌拌器器：：由2~3片片旋旋转转浆浆所所组组成成，，浆浆叶叶是是用用螺螺母母固固定定在在轴轴上上，，螺螺母母的的拧拧紧紧方方向向与与浆浆叶叶旋旋转转方方向向相相反反，，旋旋浆浆的的直直径径为为容容器器直直径径的的0.2~0.3倍倍，，搅搅拌拌浆浆的的转转速速一一般般为为300~1000rpm。。液液体体作作螺螺旋旋状状运运动动，，旋旋桨桨使使液液体体受受到到强强烈烈的的切切割割或或剪剪切切，，由由于于流流动动非非常常强强烈烈，，这这种种搅搅拌拌器器适适合合用用大大容容器器低低粘粘度度的的液液体体的的搅搅拌拌。。特殊形式----行星搅搅拌器行星传动搅拌拌器旋转浆的的轴，不仅自自转，而且还还绕容器旋转转。其优点是搅拌拌速度很高，，传热导数高高，缺点是结结构复杂。适用于搅拌粘粘稠性的液体体。二搅拌器器的功率计算算：搅拌器所消耗耗的功率分为为启动功率和运转时克服服摩擦阻力消消耗功率。启动功率一般般近似取其等等于运转功率率的2～3倍倍。食品粉碎粉碎、微粉碎碎与超微粉碎碎冷冻粉碎切割——是利利用切割器具具（如切刀等等）与物料的的相对运动时时产生的剪切切力达到切断断、切碎效果果的单元操作作。粉碎：利用机机械或流体动动力的方法克克服固体内部部凝聚力使之之破碎的单元元操作。微粉碎：原料料粒度5～10mm，成品粒度100μm以下。超微粉碎：原原料粒度0.5～5mm，成品粒度10～25μμm以下。锤式粉碎机械械分类：按粉碎碎机的进料方方向，可分为为切向喂料式式、轴向喂料料式和径向喂喂料式3种这种粉碎机利利用高速旋转转的锤头或锤锤片产生的作作用力使物料料粉碎，既适适用于脆性物物料，也可用用于部分韧性性物料甚至纤纤维性物料的的粉碎，所以以常被称为万万能粉碎机。。超微粉碎的特特点速度快可低温温粉碎粒径细且分布布均匀节省原料，提提高利用率减少污污染超微粉粉碎的的原理理通过对对物料料的冲冲击、、碰撞撞、剪剪切、、研磨磨等手手段，，施于于冲击击力、、剪切切力或或几种种的复复合作作用，，达到到超细细粉碎碎的目目的。。其工工艺过过程有有一次次粉碎碎和二二次粉粉碎。。超微粉粉碎的的应用用通过对对纤维维的微微粒化化，能能明显显改善善纤维维食品品的口口感和和吸收收性，，从而而使食食物资资源得得到了了充分分的利利用，，而且且丰富富了食食品的的营养养。动物骨骨、壳壳、皮皮等通通过超超微粉粉碎后后得到到的微微粉属属有机机钙，，比无无机钙钙容易易被人人体吸吸收、、利用用。蟹壳、、虾壳壳、蛆蛆、蛹蛹等的的超微微粉末末可用用作保保鲜剂剂、持持水剂剂、抗抗氧化化剂等等，改改性后后还有有许多多其他他功能能特性性。改善食食品品品质，，改变变传统统工艺艺，降降低生生产成成本软饮料料加工工：茶茶粉、、植物物蛋白白饮料料等巧克力力生产产：巧巧克力力配料料的精精磨中药生生产：：促进进药材材成分分的溶溶出，，提高高药效效水产品品深加加工和和水产产饲料料生产产一次粉粉碎就就是在在一台台设备备上同同时完完成粉粉碎、、筛选选、分分离、、再粉粉碎的的过程程。二次粉粉碎是是先对对物料料进行行粗粉粉碎，，然后后再采采用超超细粉粉碎机机完成成超细细粉碎碎加工工，其其工艺艺流程程大致致为：：原料料→筛筛选→→清选选→干干燥→→粗粉粉碎→→超细细粉碎碎→风风选分分级→→超细细粉体体产品品。超微粉粉碎以压缩缩空气气或过过热蒸蒸汽，，通过过喷嘴嘴产生生的超超音速速高湍湍流气气作为为颗粒粒的载载体，，颗粒粒与颗颗粒之之间或或颗粒粒与固固定板板之间间发生生冲击击性积积压、、磨擦擦和剪剪切等等作用用从而而达到到粉碎碎的目目的。。气流流磨磨AB10型型气气流流粉粉碎碎机机2AB10型型气气流流粉粉碎碎机机气流流粉粉碎碎机机的的特特点点由于于喷喷嘴嘴处处气气体体膨膨胀胀而而造造成成较较低低温温度度，，加加之之大大量量气气流流导导入入产产生生的的快快速速散散热热作作用用，，因因而而用用于于低低熔熔点点和和热热敏敏性性材材料料的的粉粉碎碎；；可可在在无无菌菌情情况况下下操操作作；；被被压压缩缩的的空空气气在在粉粉碎碎室室内内膨膨胀胀，，产产生生的的冷冷效效应应与与粉粉碎碎时时产产生生的的热热效效应应可可相相互互抵抵消消。。超微微粉粉碎碎的的方方法法借助助与与运运动动的的研研磨磨介介质质(磨磨介介)所所产产生生的的冲冲击击，，以以及及非非冲冲击击式式的的弯弯折折挤挤压压和和剪剪切切等等作作用用力力，，达达到到物物料料颗颗粒粒粉粉碎碎的的过过程程。。磨介介式式粉粉碎碎过过程程主主要要为为研研磨磨和和摩摩擦擦，，即即挤挤压压和和剪剪切切。。其其效效果果取取决决于于磨磨介介的的大大小小、、形形状状、、配配比比、、运运动动方方式式、、物物料料的的填填充充率率、、物物料料的的粉粉碎碎力力等等特特性性。。球磨机搅拌磨振动磨磨介式球磨机振动磨搅拌磨转辊式粉粉碎机转辊式粉粉碎机利利用转动动的辊子子产生摩摩擦、挤挤压或剪剪切等作作用力，，达到粉粉碎物料料的目的的。根据据物料与与转辊的的相对位位置，转转辊式粉粉碎机有有盘磨机机和辊磨磨机等专专用设备备。（一）盘磨机（二）辊辊式磨粉粉机常见碾辊辊盘磨机机磨盘固定定式：如如右图，，由两个个碾辊和和一个磨磨盘组成成。当碾碾轮绕着着立轴和和其本身身的横轴轴转动时时，物料料就在碾碾轮与磨磨盘之间间受挤压压和研磨磨力而被被碾碎。。辊式磨粉粉机的主主要工作作机构是是磨辊，，有一对对或两对对，分别别称为单单式和复复式辊式式磨粉机机。传动部分分主要给给磨辊提提供工作作动力，，使两磨磨辊作相相对方向向的转动动，其中中一个为为快辊，，另一个个为慢辊辊。冷冻粉碎碎利用物料料在低温温状态下下的“低低温脆性性”，即即物料随随温度的的降低，，其硬度度和脆性性增加，，而塑性性和韧性性降低。。在一定定温度下下用一个个很小的的力就能能将其粉粉碎。冷冻粉碎碎的原理理物料的““低温脆脆性”与与玻璃化化转变现现象密切切相关。。首先使使物料低低温冷冻冻到玻璃璃化转变变温度或或脆化温温度以下下，再用用粉碎机机将其粉粉碎。在在食品和和农产品品快速降降温过程程中，会会造成内内部各部部位不均均匀的收收缩而产产生内应应力，在在内应力力的作用用下，物物料内部部薄弱部部位微裂裂纹，并并导致内内部的结结合力降降低。在在外部较较小作用用力就使使内部裂裂纹迅速速扩大而而破碎。。原料前前处理理低温冷冷冻真空升升华干干燥产品后后处理理对含油油脂、、糖分分、水水分多多的物物料特特别有有效冷冻粉粉碎的的工艺艺流程程谢谢观观赏！！均质机机目的：：破碎物物料中中的小小微微粒，，得到到均匀匀混合合物提提高产产品质质量。。如牛牛奶加加工使使脂肪肪球破破裂，，促进进人体体对脂脂肪的的消化化，提提高乳乳的稳稳定性性（不不发生生如油油与脱脱脂奶奶的分分层现现象）），果果汁生生产使使小微微粒破破碎，，减少少沉淀淀等。。均质机机按构构造分分类有有：高压均均质机机、离离心均均质机机、超超声波波均质质机三三种。。生产型型均质质机WSK卧式式高效效全能能珠磨磨机Crushinginballmill珠珠磨法法ZM系系列卧卧式密密闭珠珠(砂砂)磨磨机在珠磨磨法中中，细细胞的的破碎碎率也也能用用一级级速率率方程程式表表示：：ln[1/(1-R)]=KtK－破破碎速速率常常数；；t－－停留留时间间；R－破破碎率率破碎速速率常常数K与许许多操操作参参数有有关，，如搅搅拌转转速、、料液液的循循环流流速、、细胞胞悬浮浮液的的浓度度、小小珠的的装置置和珠珠体的的直径径以及及温度度等。。单次通过储存器高压匀浆器器单次通过Xf——=KnXoXf:经过一一次破碎后后料液中未未破碎的细细胞浓度XO:经过破破碎后料液液中未破碎碎的细胞浓浓度K：经过一一次破碎后后料液中残残余的细胞胞分数n：料液的的匀浆次数数WP=———nP：匀浆速速度W：料液通过匀匀浆阀的速速度批次循环储存器高压匀浆器器批次循环Xf——=eXoV:储存器中料液体积积V-w(1-k)tP=———=—————tXfln——XoT：时间-w(1-k)t————V边循环放料料边储存器高压匀浆器器边循环放放料边Xf1——=————————————XoI:放料料速度W1——（———-1））+1IKW（1-K）P=I=———————————XO（———-1）KXf高速分散散机、高高速均质质机分散机、、均质机机胶体磨胶体磨的的工作原原理是:流体或或半流体体物料受受离心力力的作用用，强制制通过在在高速相相对运动动的定子子与转子子之间进进行剪切切、磨擦擦、高频频震动，，有效地地进行粉粉碎、乳乳化、均均质、分分散、混混合等获获得精细细加工的的物料。。高压均质质机结构：高压均质质机主要要由高压压泵和均均质阀所所组成。。均质阀原原理图工作原理理：剪切理论论：当高压物物料在阀阀盘与阀阀座间流流过时，，在缝隙隙中心流流速最大大（150-200m/s））。而附附于盘和和座上的的物料为为零，则则形成了了急剧的的速度梯梯度，而而产生强强烈的剪剪切力，，使液滴滴发生变变形和破破裂达到到乳化均均质。撞击学说说：由于三柱柱塞往复复泵的高高压作用用，使流流体中的的脂肪球球和均质质阀发生生高速撞撞击现象象，因而而使料液液中的脂脂肪球破破裂。超声波破破碎法超声波：：超声波波是指频频率超过过人耳可可听范围围(16—20kHz)的波波为超声声波。通通过超声声波的作作用，使使细胞结结构解体体，而使使细胞破破碎。一般由超超声波发发振器、、振动子子和喷嘴嘴三部分分组成。。超声波破破碎的效效果与样样品浓度度、超声声波频率率、输出出功率相相破碎时时间有密密切关系系。超声波破破碎多用用于微