食品机械考研资料.pptx
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1、5.1 搅拌混合机理搅拌混合机及其类型:一类是对粉粒状物料,低中粘度物料进行混合的机械称为混合机(多指 固固)或 者搅拌机(多指 液液或液固)。一类是对高粘稠浆料和塑性固体物料进行混合的机械设备叫做捏和机(或调和机)。另一类是将液体与气体混合的设备叫气液混合机。第1页/共92页混合机理 两种或两种以上不同组分构成的混合物在混合机或者料罐内,在外力作用下进行混合,从开始时的局部混合达到整体的均匀混合状态,在某个时刻达到动态平衡,之后,混合均匀度不会再提高,而分离和混合则反复交替他进行。整个混合过程存在着三种混合方式:(一)对流混合(二)扩散混合(三)剪切混合 第2页/共92页(一)对流混合:混合
2、机工作部件表面对物料的相对运动,所有粒子在混合机内从一处向另一处作相对流动,位置发生转移,产生整体的流动称为对流混合。(二)扩散混合:在混合过程中,以分子扩散形式向四周作无规律运动,达到均匀分布状态。称为扩散混合。(三)剪切混合:由于物料群体中的粒子相互间形成剪切面的滑移和冲撞作用,引起局部混合,称为剪切混合。对于高粘稠度流变物料(如面团和糖蜜等),主要是依靠剪切混合,一般称为捏和。事实上,物料在混合机里往往同时存在着上述三种混合方式,单一的混合方式是少见的,但是常以其中的一种混合方式为主。第3页/共92页 二、固体混合机作用对象是两种或两种以上具有一定流动性的粉料颗粒,通过混合机的混合作用使
3、其成为各组分浓度均匀的混合物。混合机按混合容器是否旋转可分为旋转容器式混合机和固定容器式混合机。第4页/共92页(一)旋转容器式混合机间歇操作的混合机械。这种混合机用驱动轴水平地支撑着容器,容器内放入两种以上的粉粒物料,驱动轴带动容器自身回转而完成物料的混合。机构简单,混合效果良好,因此应用广泛。第5页/共92页由旋转容器及驱动转轴、机架、减速传动机构和电动机组成。旋转容器v是此类混合机的重要构件,它的形状决定了混合操作的效果。容器的内表面要求光滑平整,以减少器壁对物料的摩擦、粘附作用。v旋转容器内部无搅拌工作部件。正常工作时,容器内物料在容器的带动下向上运动,然后在自重下回落,造成上下翻动和
4、侧向运动,从而不断进行扩散,达到混合的目的。v为了加强物料的混合,减少混合操作时间,有时在容器内安装几个固定档板。1、基本结构第6页/共92页2、主要形式(1)圆筒型混合机圆筒型混合机适合于对调味料以及啤酒的原料麦芽等进行混合。第7页/共92页 水平型混合机水平型混合机其圆筒容器水平放置,作业其圆筒容器水平放置,作业时两端物料混合得不彻底,时两端物料混合得不彻底,混合效率低,一般不采用。混合效率低,一般不采用。倾斜型混合机倾斜型混合机其圆筒容器倾斜放置,这其圆筒容器倾斜放置,这样物料在容器内运动情况样物料在容器内运动情况复杂,混合效果好。复杂,混合效果好。第8页/共92页(2)双锥型混合机容器
5、由两个锥底相连的圆锥体构成,驱动轴固定于锥底部分。一个锥顶为原料的入口,另一个锥顶为已混合物料的出口。由于容器呈圆锥形,所以物料能产生强烈的滚动作用,具有易流动和混合较快的优点,同时物料排出彻底。为了混合得彻底,容器内为了混合得彻底,容器内 可设有可设有搅拌桨叶搅拌桨叶。双锥型混合机的双锥型混合机的转速转速为为5-20rpm。第9页/共92页(3)V型混合机又称双圆角形混合机。混合容器夹角为:6090之间,装料量为两个圆筒体积的1030。其转速为625r/min。由于容器的非对称性,操作时物料时聚时散,产生比双锥型混合机更好的混合效果。适用于各种干粉状食品(如面粉、玉米粉、麦麸等)的混合第10
6、页/共92页第11页/共92页(4)立方体型混合机混合容器呈立方体形。物料在空间力的作用下做三维的复杂运动,强化了混合效果,消除了混合死角,大大缩短了混合时间。这种混合机适合于咖啡等贵重粉料食品的混合。第12页/共92页(5)轮筒型混合机)轮筒型混合机 圆筒型混合机的一种变型,圆筒变为圆筒型混合机的一种变型,圆筒变为轮筒轮筒,消,消 除了混合死角。除了混合死角。混合机容器较小,混合机容器较小,装料少。装料少。适合于适合于对小食品包裹调味料或者包糖衣的操作。对小食品包裹调味料或者包糖衣的操作。第13页/共92页(3)因容器的旋转速度较低,动力消耗不大,故混合功率一般为配用额定电动机功率的50%-
7、60%。第14页/共92页(二)固定容器式混合机特征:v容器固定。v内部设有回转的搅拌桨叶或绞龙螺旋,强制性地分散、切断物料。v物料在容器内有确定的流动方向,属于对流混合。适用于物料的性质差别较大及混合比较大、混合精度要求高的场合。由于容器固定,物料进出方便,有些类型的固定容器式混合机可以实现连续操作。第15页/共92页1、螺带式混合机搅拌容器内装有薄而细长的螺旋带状桨叶,靠桨叶的回转来完成对物料的混合操作。此类混合机的型式较多,根据螺带的数目可分为单螺带混合机和多螺带混合机,根据螺带的安装位置可分为卧式螺带混合机、立式螺带混合机和倾斜式螺带混合机等。第16页/共92页 水平卧式单螺带混合机主
8、要是靠物料的径向运动实现混合,而物料在轴向的运动变得很弱,因此混合精度不高。第17页/共92页双螺带:在驱动轴上装有两条螺旋方向相反的螺带,两条螺带外缘回转半径不同,回转半径大的称为外螺带,回转半径小的称为内螺带。当驱动轴旋转时,两条螺带同时翻动物料,并且内、外螺带对物料的翻动速度不同,有利于物料的径向混合,同时内外螺带反向旋转,推动物料在混合容器内反复运动,产生较强烈的轴向混合,大大增强了混合效果。第18页/共92页倾斜第19页/共92页 立式第20页/共92页2、垂直螺旋混合机结构v容器为立式,容器中央设有螺旋状的驱动轴(垂直螺杆)。v轴的四周是一个套筒,容器上部设有一块由驱动轴带动的甩料
9、板。工作过程:v工作时,螺旋状驱动轴将物料从套筒底部提升至上部,在甩料板的旋转作用下被抛落到容器周围慢慢落下,至底部后又被螺旋状驱动轴提升。v如此循环往复,直至混合到预定程度,由下部的出料口排出。第21页/共92页3、立式行星式混合机混合容器呈倒圆锥形,螺旋输送机沿圆锥的母线置于容器的内部。容器的上部设有驱动装置带动螺旋输送机回转,螺旋输送机在摇臂的带动下边自转边沿圆锥的内表面慢慢地公转。在食品工业中应用广泛,如奶粉、小麦粉、砂糖、咖喱粉等的混合均可使用。某些食品物料在混合操作中需要加热或冷却时,可在混合容器上设水套。第22页/共92页4、瞬间连续混合机作用原理:驱动轴带动C、D两个圆盘做高速
10、旋转运动,被混合的粉料食品B和A分别从中心加料口和环形加料口进入混合室,并分别落在C盘和D盘上,在离心力的作用下被甩向四周布置的导流挡板E,挡板将两种物料引至出口处混合后流出。第23页/共92页5.1 搅拌机 液体-液体与液体-固体组分间的混合,称为液体搅拌,采用的机械设备称为液体搅拌机。这类搅拌机与粉料混合机的不同点在于,前者制备的是互溶或互不溶的液态混合物,而后者加工的是互不溶的固体粉料,得到的是互不溶的粉体混合物。作用对象如果是两种或两种以上具有一定流动性的粉料颗粒,达到组分浓度均匀的机械为固体混合机第24页/共92页液体搅拌机应用于:将不同颜色和比重差不多的液体构成均一的混合物;使固体
11、粒子在液体中呈悬浮或混浊状态;从饱和溶液中析出结晶粒子;使痕量组分在液体中均匀混合;促进液体与储槽容器之间的热交换过程,并防止局部过热。有机械式搅拌机、喷流式搅拌机、喷气式搅拌机和真空式搅拌机等以机械式搅拌机的应用最为广泛。第25页/共92页 (一)液体搅拌的液体流型(一)液体搅拌的液体流型n n液体具有流动性和不可压缩性。在叶轮(由叶片和回转轴等液体具有流动性和不可压缩性。在叶轮(由叶片和回转轴等组成)的旋转作用下,把机械能传给液体,在叶轮附近区域组成)的旋转作用下,把机械能传给液体,在叶轮附近区域的液流中造成涡动,同时产生一股高速射流推动液体沿着一的液流中造成涡动,同时产生一股高速射流推动
12、液体沿着一定途径在容器内作循环流动。定途径在容器内作循环流动。n n这种流动称为液体的这种流动称为液体的“流型流型”,它可分为它可分为轴向流型轴向流型、径向流型径向流型和因在容器侧壁加设挡板等阻挡物引起液流方向变化而形成和因在容器侧壁加设挡板等阻挡物引起液流方向变化而形成的各种的各种混合流型混合流型。n n因此,液流的流型取决于叶片的几何形状和结构以及在容器因此,液流的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,而叶片的几何形状对流型的影响最大。内有无阻挡物等,而叶片的几何形状对流型的影响最大。第26页/共92页 1 1轴向流型 液体从轴向进入叶片,从轴向流出。2 2径向流型 流体
13、从轴向进人叶轮,从径向流出。3.混合流型 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。其中轴向速度和径向速度对液体的搅拌混合起着主要作用。第27页/共92页(二)机械式液体搅拌机 适用于处理低粘度或中等粘度液体的机械式搅拌机。按搅拌叶片型式分类 1桨叶式搅拌机 2涡轮式搅拌机 3旋桨式搅拌机 第28页/共92页平桨浆叶式搅拌机的主要特点结构简单,容易制造;桨叶式搅拌机的转速较 慢(20-150r/min)。液 流的径向速度较大,轴 向速度较低。混合效果 较差;局部剪切作用弱,不易 发生乳化作用;适用性广。1平桨式搅拌机第29页/共92页为了加强轴向混合,并减少因切线速度产生的表面
14、旋涡,通常在容器侧壁加设挡板。第30页/共92页为了提高搅拌效果,还可以增加桨叶对数。为了加热物料,常把容器底部做成夹套即双底锅。第31页/共92页桨叶种类桨叶种类第32页/共92页第33页/共92页 2 2涡轮式搅拌机涡轮式搅拌机 涡轮式搅拌机类似桨叶式搅拌机,唯叶片多而短,属高速回转径向流动式搅拌机。液体经涡轮叶片沿驱动轴吸人,它主要产生径向液流,液体以高速向涡轮四周抛出,再沿槽壁上升流动。涡轮叶片为46枚,直径比桨叶小,为容器直径的0.30.5倍,转速为4002000r/min,圆周速度在8m/s以内。第34页/共92页第35页/共92页 涡轮式搅拌机的主要特点:适于搅拌多种物料,尤其对
15、中等粘度液体 特别有效;混合生产能力较高,能量消耗少,搅拌效 率较高;有较高的局部剪切效应;容易清洗和造价较高。涡轮式搅拌机常用于制备低粘度的乳浊液、悬浮液和固体溶液。第36页/共92页 3 3旋桨式搅拌机旋桨式搅拌机 又叫螺旋式搅拌机,多用于混合两种不相溶的液体制备乳浊液,如油和水的混合物等低粘性物料。第37页/共92页旋桨式搅拌机适用于低粘度液体的高速搅拌。旋桨叶片直径为容器直径的1/3l/4。其转速小型为 1000r/min以上,大型为 400800r/min。第38页/共92页旋桨式搅拌机的主要特点:生产能力较高,但对互不溶液体,生产细 液滴乳化液而液滴直径范围不大的情况 下,生产能力
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