食品机械与设备

食品机械与设备第一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第一节概述一、概念搅拌

均质混合指借助于流动中的两种或两种以上物料在彼此之间相互散布的一种操作，其作用可以实现物料的均匀混合、促进溶解和气体吸收、强化热交换等物理及化学变化

指借助于流动中产生的剪切力将物料细化、将液滴碎化的操作，其作用是将食品原料的浆、汁、液进行细化、混合、均质处理，以提高食品的质量和档次

指使两种或两种以上不同的物料从不均匀状态通过搅拌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操作之一第三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四二、搅拌混合机理（一）对流混合（二）扩散混合（三）剪切混合也称为体积混合或移动混合，对于工作不相溶组分，依靠搅拌装置的运动部件或重力，使物料各部分作相对运动。其混合均匀程度并不太高，对粉料和液料都是如此。指互溶组分中存在的混合现象，实际上完全不互溶组分是不存在的，在混合过程中有一个由对流混合到扩散混合的过渡，主要取决于分散尺度的大小主要因剪切力的作用，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域的尺寸愈来愈小第四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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第五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四传动装置：赋予搅拌装置及其他附件运动的传动件组合体。要求传动链短、传动件少、电机功率小，以降低成本。

搅拌轴及搅拌容器转轴处的密封装置。为避免食品污染，轴封的选择必须给予重视。

容纳搅拌器与物料在其内进行操作。对于食品搅拌容器，除保证具体的工艺条件外，还要满足无污染。易清洗等专业技术要求。

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。第七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四液体的“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。第八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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。第十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四二、搅拌器构造与安装形式（一）搅拌器的类型和安装形式1、类型：①小面积叶片高速运转的搅拌器②大面积叶片低速运转的搅拌器涡轮式、旋桨式搅拌器等，多用于低粘度的物料搅拌器有框式、垂直螺旋式的搅拌器等，多用于高粘度的物料

第十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四常用圆盘涡轮式搅拌器

弯叶可拆圆盘涡轮---WCY弯叶可拆对开圆盘涡轮式---WKY弯叶圆盘涡轮式---WY弯叶对开圆盘涡轮式---WDY第十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四框、锚式搅拌器KSB-纯锥底框式KSA-直锥底框式KS-椭圆底框式TS-搪玻璃专用锚式MS-锚式第十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四2、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、呈对称布局，驱动方式为皮带传动或齿轮传动或者通过减速传动，也有用电机直接驱动的。其搅拌设备功率可以从0.1kw至数百千瓦，常用的功率范围为0.2～22kw。一般划分为，功率小于3.7kw为小型，5.5～22kw为中型，大于22kw为大型

第十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四2）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。第十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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固定，搅拌轴斜插入容器内进行搅拌。3）倾斜式搅拌安装形式第十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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。第十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四4）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。其底部出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。第十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四5）旁入式搅拌安装形式

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360～450r／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。第十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第二十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四旋桨与容器中心线夹角70-120旋桨与容器中心线夹角为大于120旋桨与容器中心线相垂直第二十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第二十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四（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：第二十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四对于小型桨叶常加工成整体焊接形式，为不可拆卸结构，这种结构制造方便，但强度不大，不能拆换桨叶，常用于小直径容器中。为螺栓连接方式，依靠桨叶与轴的摩擦力带动桨叶旋转。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。

结构是b型结构的改进型，把圆轴改成方轴，这样可克服打滑现象，但轴的加工困难。为键连接方式，它兼有以上几种结构的优点，被广泛采用。第二十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四2．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。第二十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四3．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第二十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第二十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第二十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四4．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。第二十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第三十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第三十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四5．螺带式与螺杆式搅拌器

由一定宽度的带材或圆柱棒材制作成螺带形状。它可以有单条或双条螺带结构。一般螺带的外廓尺寸接近容器内壁，使搅拌操作遍及整个罐体。用支撑杆件使螺带固定在搅拌轴上。每个螺距设置杆件2～3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的键连接的形式。

第三十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四6.行星式搅拌器

工作时，桨叶一方面绕容器旋转，另一方面，桨叶本身绕轴自转第三十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第三十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第三十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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。第三十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四一、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，得到合格产品。第三十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四特点：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。第三十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四二、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、低速第三十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四三、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。第四十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四(二)打蛋机结构及主要零部件一般由搅拌器、容器、传动装置及容器升降机构等组成。第四十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第四十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第四十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第四十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四1、搅拌器(分为搅拌桨和搅拌头)(1)搅拌浆钩形搅拌桨、网形搅拌桨和鼓形搅拌桨(2)搅拌头第四十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第四十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第四十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第四十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四2、轴封(防止搅拌头内传动机构中的润滑油漏入容器内)3、调和容器4、机座第四十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第五节高压均质机第五十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四一、概述(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传给活塞的传动机构。工作过程：吸入和排出第五十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第五十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四2、动力往复泵活塞运动规律

X=CA=CO-AO=CO-BOcosα=r(1-cosα)活塞移动速度为：

v=dx/dt=rsinαdα/dt

因dα/dt=ω=常数所以v=rωsinα泵的瞬时流量为：

qv=A.v=Arωsinα由此可知泵的流量变化是随转角α的正弦规律变化第五十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四3、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120度，既可连续输液体，流量又较均匀。第五十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四4、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。第五十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四二、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。第五十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四(一)主要结构主要由泵体、均质阀或安全阀、电动机、传动机构与机架几个部分组成。第五十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第五十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第五十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第六十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四泵体

均质阀

泵阀三柱塞式往复泵第六十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四1、泵体第六十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四作用：是随着柱塞往复运动而周期的开启和关闭，完成吸入和排出过程，实验对物料的输送。2、泵阀（吸入阀和排出阀）第六十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四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，具有较长的使用寿命。5、结构简单，装拆、维修方便，互换性好第六十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四组成：由阀座、阀板、导向柱、弹簧和升程限制器等组成。分类：根据开闭方式：自动阀和强制阀。根据阀板的形状特点：盘形阀、球阀和环形阀等大多为自动开启及自动关闭，利用重力的自动阀称为重量阀，利用弹簧力的自动阀称为弹簧阀。阀板如盘状，根据阀板与阀座密封接触面的特点，可分为平板阀和锥形阀第六十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四1、2、3第六十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四1、2、3第六十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四1、2、3第六十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第六十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四组成：由阀座、阀杆和冲击环组成。材料：国外：钨钴铬合金－－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：4Cr13类型：据均质阀、阀杆的工作端面的形状特点分为平面型和非平面型两大类。均质阀的使用3、均质阀第七十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四图3-38

第七十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第七十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四(二)高压均质机的基本原理均质机是基于对物料的挤压、剪切、涡流、泄压、空穴作用，从而达到颗粒减小、分散均匀的目的。第八十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四(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。第八十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四三、高剪切均质机(一)结构与特点1、结构2、原理3、特点工作时，转子叶片高速回转，在叶片作用下流入的液体通过窄小的缝隙，在很高的剪切力作用下破碎、分散、混合。(1)粒度可达到1µm以上；(2)稳定性好；(3)能耗低，对材质无特殊要求第八十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第八十九页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十一页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四(二)分类可分为轴流式和径流式。第九十二页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十三页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四1第九十四页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十五页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十六页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十七页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十八页，共一百一十四页，编辑于2023年，星期四第九十九页，共一百一十四页，编辑于2023年