食品机械与设备

第四章混合和搅拌及均质机械与设备本章节大纲第一节概述第二节液体搅拌机械一、搅拌安装二、搅拌器构造与安装方式第三节粉料混合机械一、固定容器式粉料混合机的构造和任务过程二、回转容器式混合机第四节均质机一、高压均质机的任务原理及作用二、胶体磨的任务原理三、高剪切均质机的任务原理第一节概述一、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分布的一种操作，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、液进展细化、混合、均质处置，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形状经过搅拌或其他手段到达相对均匀形状的过程。混合是食品加工工艺过程中不可短少的单元操作之一二、搅拌混合机理〔一〕对流混合〔二〕分散混合〔三〕剪切混合也称为体积混合或挪动混合，对于任务不相溶组分，依托搅拌安装的运动部件或重力，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景象，实践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分散混合的过渡，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二节液体搅拌机械一、搅拌设备

搅拌设备就是经过使搅拌介质获得适宜的流场而向其输入机械能量的安装。主要由搅拌安装、搅拌罐和轴与轴封三大部分组成传动安装：赋予搅拌安装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，以降低本钱。搅拌轴及搅拌容器转轴处的密封安装。为防止食品污染，轴封的选择必需给予注重。包容搅拌器与物料在其内进展操作。对于食品搅拌容器，除保证详细的工艺条件外，还要满足无污染。易清洗等专业技术要求。其作用是经过本身运动使搅拌拌容器中的物料按某种特定的方式运动，从而到达某种工艺要求。这种特定方式的流动〔流型〕是衡量搅拌安装性能最直观的重要目的。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挠物引起液流方向变化而构成的各种混合流型。流型取决于叶片的几何外形和构造以及在容器内有无阻挠物等。叶片呵斥的液流有三个分速度：轴向速度、径向速度和切向速度。二、搅拌器构造与安装方式〔一〕搅拌器的类型和安装方式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-搪玻璃公用锚式MS-锚式2、安装方式1〕立式中心搅拌安装方式搅拌轴与搅拌器配置在搅拌罐的中心线上、呈对称规划，驱动方式为皮带传动或齿轮传动或者经过减速传动，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。普通划分为，功率小于3.7kw为小型，5.5～22kw为中型，大于22kw为大型2〕偏心式搅拌安装方式将搅拌器安装在立式容器的偏心位置，这种安装方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任务过程中的振动，普通此类安装方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固定，搅拌轴斜插入容器内进展搅拌。3〕倾斜式搅拌安装方式适用于搅拌容器比较简单的圆筒形构造或方形敞开式搅拌设备，可防止产生涡流。这种安装方式的搅拌设备比较机动灵敏，运用维修方便，构造简单、轻便，普通用于小型设备上。4〕底部搅拌安装方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陈列与安装，特别是在上封头带夹套、冷却构件及接纳等附件的情况下，更有利于整体合理规划。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。此类搅拌设备的缺陷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质量量。5〕旁入式搅拌安装方式将搅拌器安装在容器罐体的侧壁上，在耗费同等功率的情况下，能得到最好的搅拌效果。这种搅拌器的转速普通在360～450r／min，驱动方式有齿轮传动与带传动两种。该设备主要缺陷是轴封比较困难。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〔二〕搅拌器的构造1．平桨式搅拌器桨叶普通采用不锈钢或扁钢制成。其联接方式有四种如图：对于小型桨叶常加工成整体焊接方式，为不可装配构造，这种构造制造方便，但强度不大，不能拆换桨叶，常用于小直径容器中。为螺栓衔接方式，依托桨叶与轴的摩擦力带动桨叶旋转。这种构造装配方便，但功率大时容易产生打滑景象而不能正常运转，多用于小功率设备中。构造是b型构造的改良型，把圆轴改成方轴，这样可抑制打滑景象，但轴的加工困难。为键衔接方式，它兼有以上几种构造的优点，被广泛采用。2．框式与锚式搅拌器其外形轮廓与容器壁外形类似，底部外形为顺应罐底轮廓，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，构造比桨式复杂，种类较多。可分为开启涡轮式与圆盘涡轮式两种4．旋桨式搅拌器桨叶外形与通常运用的推进式螺旋桨类似，所以又称为推进式搅拌器。本质上，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。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形成螺带外形。它可以有单条或双条螺带构造。普通螺带的外廓尺寸接近容器内壁，使搅拌操作普及整个罐体。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衔接的方式。6.行星式搅拌器任务时，桨叶一方面绕容器旋转，另一方面，桨叶本身绕轴自转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。一、调和机理目的是获得均匀的混合物。桨叶搅拌构成的部分物料运动不能涉及整个容器，主要利用剪切混合机理：桨叶挪动产生剪切力，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临近物料，千百次折叠、包裹，如此反复，经过一段时间强迫均匀混合，得到合格产品。特点：1、混合时间长2、任务容量小，耗费功率大。3、桨叶与调和机容器壁间隙大小及桨叶外形对调和效果影响很大。4、调和操作假设伴有传热过程，降低传热才干，恶化操作性能。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、多轴式按任务情况分：间歇式、延续式按用途分：打蛋机、调粉机按搅拌桨转速分：高速、低速三、打蛋机(一)任务原理任务时，搅拌器高速旋转，强迫搅拌，被调和物料充分接触并猛烈摩擦，从而实现混合、乳化、充气及排出部分水分的作用。(二)打蛋机构造及主要零部件普通由搅拌器、容器、传动安装及容器升降机构等组成。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2、轴封(防止搅拌头内传动机构中的光滑油漏入容器内)3、调和容器4、机座第五节高压均质机一、概述(一)、往复泵的任务原理1、组成：保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。任务过程：吸入和排出2、动力往复泵活塞运动规律X=CA=CO-AO=CO-BOcosα=r(1-cosα)活塞挪动速度为：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，可延续输运液体，依然不均匀。三缸时其曲柄互成120度，既可延续输液体，流量又较均匀。4、流量调理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根本上是不变的。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平安阀，当压力过高时可使液体回到吸入口，后者为均质阀，液体经过后恢复至常压。(一)主要构造主要由泵体、均质阀或平安阀、电动机、传动机构与机架几个部分组成。泵体均质阀泵阀三柱塞式往复泵1、泵体作用：是随着柱塞往复运动而周期的开启和封锁，完成吸入和排出过程，实验对物料的保送。2、泵阀〔吸入阀和排出阀〕泵阀应备的根本要求：1、任务平稳，开启及时，封锁速度和关阀滞后角均不应大于允许值，以减小封锁冲击和回流损失。2、密封可靠，以防止或尽能够减少走漏损失。3、水力损失小，否那么会影泵的效率和其他水力特性。4、具有足够的强度，刚度，以确保在一定的任务压力上可靠任务，具有较长的运用寿命。5、构造简单，装拆、维修方便，互换性好组成：由阀座、阀板、导向柱、弹簧和升程限制器等组成。分类：根据开闭方式：自动阀和强迫阀。根据阀板的外形特点：盘形阀、球阀和环形阀等大多为自动开启及自动封锁，利用重力的自动阀称为分量阀，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1、2、31、2、31、2、3组成：由阀座、阀杆和冲击环组成。资料：国外：钨钴铬合金－－用于牛奶均质时可坚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、阀杆的任务端面的外形特点分为平面型和非平面型两大类。均质阀的运用3、均质阀图3-38

(二)高压均质机的根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，从而到达颗粒减小、分散均匀的目的。(三)常见缺点1、流量缺乏，达不到工艺要求。2、压力表指针跳动严重。3、密封圈损坏。三、高剪切均质机(一)构造与特点1、构造2、原理3、特点任务时，转子叶片高速回转，在叶片作用下流入的液体经过窄小的缝隙，在很高的剪切力作用下破碎、分散、混合。(1)粒度可到达1µm以上；(2)稳定性好；(3)能耗低，对材质无特殊要求(二)分类可分为轴流式和径流式。1(三)均质机理比较1、宏观均质机理比较(1)剪切作用(2)撞击作用(3)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。使其成微细形状分布于牛奶中，以免构成乳脂层。可以经过测定均质指数来检查牛奶的效