哈尔滨商业大学食品机械第章搅拌机

食品机械

哈尔滨商业大学第一章搅拌机械第一节概述一、搅拌操作

依靠外力使被搅拌物质产生流动，以达到两种或两种以上物质在彼此之中相互均布的一种操作。二、搅拌的基本目的（1）取得均匀的混合物（2）强化热交换过程三、混合的对象（1）牛顿流体

液—液混合物

固—液混合物（2）非牛顿流体

高粘度糊状物粘滞性面团（3）干散物料混合机搅拌机调和机第二节搅拌机

一、搅拌机结构与组成

组成：搅拌器电动机减速器排料管容器挡板适用物料：低粘度物料二、混合机理利用低粘度物料流动性好的特性实现混合1、对流混合

在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。包括两种形式：（1）主体对流：搅拌器带动物料大范围的循环流动（2）涡流对流：旋涡的对流运动液体层界面强烈剪切旋涡扩散

对流混合速度取绝被混合物料的湍动程度，湍动程度混合速度

液体分子间的运动微观混合2、分子扩散混合

作用：形成液体分子间的均匀分布对流混合可提高分子扩散混合3、剪切混合

搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越来越薄的薄层，达到混合的目的。高粘度过物料混合过程，主要是剪切作用。主体对流涡流对流宏观混合三、混合效果的度量ABABab1、调匀度I

设A、B两种液体，各取体积vA及vB置于一容器中

容器内液体A的平均体积浓度CA0为：经过搅拌后，在容器各处取样分析实际体积浓度CA，比较CA0、CA，若各处CA0=CA则表明搅拌均匀若各处CA0=CA则表明搅拌尚不均匀，偏离越大，均匀程度越差。（理论值）

引入调匀度衡量样品与均匀状态的偏离程度定义某液体的调匀度I为：或（当样品中CA

CA0时）（当样品中CA

CA0时）显然I

≤1

若取m个样品，则该样品的平均调匀度为当混合均匀时2、混合尺度设有A、B两种液体混合后达到微粒均布状态ABABab

设备尺度混合尺度微团尺度分子尺度

在设备尺度上：两者都是均匀的（宏观均匀状态）在微团尺度上：两者具有不同的均匀度在分子尺度上：两者都是不均匀的当微团消失

分子尺度的均匀或微观均匀两种状态

如取样尺寸远大于微团尺寸，则两种状态的平均调匀度接近于1。如取样尺寸小到与b中微团尺寸相近时，则b状态调匀度下降，而a状态调匀度不变。即：同一个混合状态的调匀度随所取样品的尺寸而变化，说明单平调匀度不能反映混合物的均匀程度四、搅拌机主要结构1、搅拌器搅拌器由电动机带动，物料按一定规律运动（主体对流），桨型不同，物料产生的流型不同。桨作用于物料，物料产生三个方向的速度分量：促进混合

轴向分量经向分量切向分量当，桨对中安装，n液体绕轴整体旋转，不利于混合a、流型：轴流型，以轴流混合为主，伴有切向流，经向流，湍动程度不高。b、循环量大，适用于宏观混合c、适用低粘度物料混合，≤2000cp。d、桨转速较高，圆周速度u=5～15m/sn=100～500rpme、dj=(0.2～0.5)D(以0.33居多)特点：（1）旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵结构：（2）涡轮式搅拌器

相似于无壳的离心泵组成：圆盘、轴、叶片（4～8）特点：①流型：径向流型伴有轴向流切向流②有两个回路③易产生“分层效应”（不适于混合含有较重固体颗粒悬浮液）④dj=（0.2~0.5)D(0.33居多)dj

：L：b=20：5：4⑤适合混合中低粘度的物料，≤5000cu=4-8m/sn=10-300rpm。⑥回路较曲折，出口速度大，湍动程度强剪切力大，可将微团细化。（3）桨式搅拌器当搅拌器提供的机械能因粘性阻力而消耗湍动程度主体流动范围例：同一规格的涡轮式搅拌器，混合不同粘度的物料，混合效果差别很大。

水的搅动范围为4D当＞5000cp时，其搅动范围为0.5D，离桨较远处流体流动缓慢，甚至静止，混合效果不佳。∴当时，应采用Dn的桨①桨叶尺寸大,dj/D=0.5～0.8宽度大,b：②转速低,u=1.5～2m/s;n=1～100rpm③流型：径向流切向流如桨叶倾斜，可产生小范围轴向流④适合低粘度物料μ＞5000CP⑤当容器内液位较高时，可在同一轴上安装几个桨叶。桨式搅拌器特点：（4）锚删式搅拌器结构：特点：①适合μ可达10000cp②dj/D=09-0.98;b/D=0.1;h/D=0.48-1③转速④搅动范围大,不会产生死区⑤流型：主要是切向流基本不产生轴向流2、搅拌容器（1）形状：圆弧底：有利于产生流型，迅速混合，没有死角，功耗低锥型底：有利于底部排料，流型差底部易产生停滞现象，均匀程度差（2）设计容器壁厚按压力容器设计标准及技术条件进行设计。（3）容器容量及结构尺寸

①容器长径流比H/D根据实验一般：H/D=1-3液—固相液—液相H/D=1-2气—液相H/D=1.7～2.5发酵容器搅拌容厦器装满浇程度用率装满系暖数η表示η=Vg芽/V式中:V隔g芬---非-实际盛指装物料世的容积V--商-容器全红容积η=0渡.6-乓0.8警5如搅拌汤过程中接起泡沫尼或呈沸自腾状态η=0.够6-0.造7(取低值)当物料修反映平县稳或粘循度较大哑时η=0极.8-蒸0.8口5糠(取高值)②搅拌容补器装料槽量③容器直径锋与高度确定方侧法:先初算(忽略封头符容积),后较核计竟算.直径计算:将H/D及V=V级g/泥η代入注:D应圆整为扫标准直径容器高度乔计算:式中:v—封头部分受容积∴注:H应圆整校核:H/D及η值是否贿在推荐之范围内3、挡板（1）打漩当被搅拌图液料出现援沿圆周做犯整体旋转运彩动时，怎这种流教动状态傻叫打旋（2）打旋弟的危害①几乎不鱼存在轴向魔混合，会赤出现分离决现象②液面下提凹，有效串容积降低叛。③当旋附涡较深烦时，会辟发生从谎液体表统面吸气现胃象，引拣起液体恶密度变益化或机绞械振动（3）常见消数除打旋的粪方法①偏心桃安装②倾斜安烈装③側壁安彩装消除打旋艳最简单常用的方奥法是在话容器内方加设挡板（4）挡板栋的结构嫌与作用结构假设挡板赌作用：①消除哑打旋②将切储向流改皆变为轴拢向流和柴径向流③增大液者体的湍动泊程度Wb—挡板宽度dj—液轮直径nb—挡板数者目通常（5）充分挡岂板化实践证月明：实冻现充分案挡板化构的条件是否所磨有液体晨搅拌机白无论混新合物料牌的粘度多大盼都应加弄设挡板藏？A、低粘莫度物料止，转速旨较高，自桨对中漆按装时，府应加挡还板，挡珍板紧贴大内壁B、中粘度锻物料，挡辜板离开壁嗽面安装，防止死区C、高粘依度物料能（μ=12危000c宣p）流体坟粘度足以脾抑制打仁旋，可距不加挡遭板4、轴封（1）填料旺密封特点：①结构简舰单②成本酬低③对轴吓磨损大④摩擦乓功耗大⑤需经常俱调解泵轴泵壳密封填料(盘根)压盖（2）机械赵密封特点：①密享封可靠②对轴戚无磨损③摩擦巴功耗小④使用谋寿命长⑤无需调张整⑥结系构复杂⑦成本钟高5、传动系傲统组成：顺电机哗、减速芬器、联溪轴器、舞搅拌器五、功率腿计算1、计算方法结构参数五：dj、D、H、Wb运动参叼数：n物性参片数：ρ、μ影响功犁率因素城：N=f遇(n,守dj昆,ρ,阶μ,g鹊)找出无村因次数始群搅拌功率粱关联式式中：K—同一几咬何构形丸搅拌器颈的总形站状因子注：K、X、Y由试验兆求得功率准数议：雷诺准军数：弗鲁德惊准数：用因次分幕析法找出常三者之间滔的关系用式中：φ—功率因霸素当加设丧挡板时下，消除静打旋，Y=0,吉Fr=楼1.∴φ董=Np兼=k体Rex对数式览：logN卸p=谷logK雕+呼Xlo括gRe以φ或Np为纵坐棒标，以Re为横坐标揭绘制功率曲线（1）Re<劲10时，(层流区）肉为直线,斜率为-1∴log际Np货=log扫K－logR锐e将Np,R务e代入得N=K恩n2dj3试验测得：k≈1当n=C，N∝μ.dj3（2）10娃<R宴e<104时，(过渡流踢区）（3）Re>104时，(湍流区)曲线呈海水平无挡板,功率消寇耗少,易打旋,效果差有挡板,功率消耗唐增加,效果好你。注：∵为软无因次数芳群，不针尖对特定尺引寸∴与曲嚼线描述毒的搅拌景器几何姜尺寸相堪近的均可用该亡曲线计算第三节县调责和机一、概欢述1、调和机混合对象粘性高的非牛顿物料2、∵μa流动性对流混合作用涡流对流混合∴混合效果主要依靠搅拌器与物料的直接接触作用达到混合的目的。∵μa流动性∴要求调和机的搅拌器必须经过容器各个部位，以免造成混合不均的现象，这一点与液体搅拌机不同。注意：3、分类摘：按操作旁主要用龟途及习授惯分：打蛋机调和机（居调粉机或泻和面机）二、打蛋侧机1、打蛋硬机结构攀工作原寸理组成：电笼动机、传骡动系统、搅拌器、鼻搅拌容器竖、容器升降智机构、机汉座等2、搅拌驾器（1）搅拌头组成：1—内齿轮2—行星轮3—转臂4—搅拌桨公转与自拥转之间的应关系nz—搅拌桨自盘转转速（150～500r联pm)nG—搅拌桨公列转转速（70～270r皂pm)（2）搅拌桨3、调和容撇器及容器很升降机构材料：不趣锈钢大容器升降岁机构4、传动猴系统作业：已婚知：n电=145葱0rpm带轮直赤径:D小=12未0mm、D大=240蛙mm齿轮齿数就如图示求：搅拌证器的三种键自转与公默转转速？三、调捉粉机1、概获述（1）适用挺对象:粘度较高趁的物料，喘如：各种犹面团功率消耗箱大；工作槽转速较低n=2烧0～80rp叼m,常用：n=30～40r吩pm（2）面团种类：①液体面浆：水调和粘度常用打蛋机②酥性面团：含油含水面筋含量弹性可塑性③韧性面团：含油含水面筋含量弹性可塑性④水面团：油水调和面筋含量弹性可塑性调粉机按容器轴线分卧式：容器轴线水平单轴式双轴式切分式重叠式立式：容器轴线垂直（3）分类2、卧式调蹄粉机组成：搅算拌桨、侮容器、传耐动系统、容器翻拌转机构教、机架徐等调粉机：卧式双轴重叠式4变速可翻转调粉机：卧式双轴温控冷却水套3、搅拌桨不同形式的搅拌桨：搅拌效果适合面团功率消耗调和时间不同

（1）Z形与∑形搅拌器整体锻造强度大有利于面筋形成水面团、韧性面团

（2）桨叶式搅拌器对面团有剪切作用，不利于面筋形成酥性面团

（3）滚笼式搅拌器有利于面筋形成，作用缓和，时间稍长水面团、韧性面团容器推荐程尺寸:R、L、h与调和心容量有烤关参考值侮：一次调薪份量为25kg音;R=饼150m眼m,L锁=500虎mm,h=3因00m袍m一次调馒份量为50kg向;R=份240m恢m,L渠=700第mm,h=40床0mm一般：h>垦R;最大h=2R惨;以防止面电粉飞溅注：搅拌苍器回转半雄径<R,小于10～20m喉m4、调和介容器5、搅拌功耳率目前尚无墨理论计算宗公式，有酿关和面机技术答条件规劫定：N空≤25%楚N电机额定陈功率N负载≥N额定功率推荐不障同容量夕调粉机掉功率调粉机容量（kg)配用电机功率（kw)2550751002.23.04.05.56、立式塔调粉机混合对象目：固体物雄料（松散无性↑流动穷性↑）如：谷物汇、面粉等种类：回掩转容器型填、固定蛇容器型二、回惊转容器展型第四节共混超合机一、混踩合机理三、固定皮容器型均质是一卵种特殊的爹混合操作，包括粉女碎、混合双重腥作用。作用：通过乳闭化均质才处理，领使两种之通常不养相容的透液体进哪行密切氏混合，赏使一种奖液体粉雕碎成为抄极细微葬粒或小哗液滴，赌分散在始另一种抽液体中侦，其产断物为乳显状液。应用：乳品、起果汁、楼冰激淋迟等。第五节车均质机一、均质聋及均质操绵作的作用1、剪切翠学说：二、均质章机工作原宗理目前均质牲机工作过猫程机理有造三种假说从：一般：在缝隙中心处液体流速最大，在缝隙避面处液体流速最小速度梯度剪切力脂肪球破裂均质均质头结弓构均质前置后的脂雁肪球分类：高压均帝质机驼胶体缸磨级喷射均丝式质机离心均检质机和超声波币均质机三、均贱质机分扔类与结震构２、撞击学说高压作用脂肪球与均质阀发生高速撞击脂肪球破裂均质３、空穴号学说高压罩液料高速恩流动把高频振动液料交银替压缩堆与膨胀刺引钉起空穴脂肪球靠破裂悠均质1、高压宪均质机（1）结构：唤往复泵+均质阀均质机的芝结构工作原心