食品混合機(jī)械與設(shè)備課件

食品機(jī)械第七章食品混合機(jī)械與設(shè)備第一節(jié)概述一、攪拌操作

依靠外力使被攪拌物質(zhì)產(chǎn)生流動(dòng)，以達(dá)到兩種或兩種以上物質(zhì)在彼此之中相互均布的一種操作。二、攪拌的基本目的（1）取得均勻的混合物（2）強(qiáng)化熱交換過(guò)程（3）促進(jìn)溶解（4）氣體吸收,等等實(shí)現(xiàn)物料的物理化學(xué)變化三、混合的對(duì)象（1）牛頓流體(流體力學(xué)性質(zhì)分)

液—液混合物固—液混合物非牛頓流體(流體力學(xué)性質(zhì)分)

高粘度糊狀物粘滯性面團(tuán)（2）氣體、液體、半固體及干散物料(按物相分)混合機(jī)

攪拌機(jī)調(diào)和機(jī)第一節(jié)概述七、混合操作

使兩種或以上的不同物料從不均勻狀態(tài)通過(guò)攪拌或其它手段達(dá)到相對(duì)均勻狀態(tài)的過(guò)程操作。八、混合的作用

促進(jìn)溶解、吸附、浸出、結(jié)晶、乳化、生物化學(xué)反應(yīng)、防止懸浮物沉淀及均勻加熱和冷卻等等。九、混合的類(lèi)型

液-液、固-固、固-液、固-液-氣（蛋液攪拌、充氣糖果及冰淇淋等）。

第一節(jié)概述第二節(jié)攪拌機(jī)一、攪拌機(jī)結(jié)構(gòu)與組成

組成：攪拌器電動(dòng)機(jī)減速器排料管容器擋板適用物料：低粘度物料二、混合機(jī)理利用低粘度物料流動(dòng)性好的特性實(shí)現(xiàn)混合1、對(duì)流混合

在攪拌容器中，通過(guò)攪拌器的旋轉(zhuǎn)把機(jī)械能傳給液體物料造成液體的流動(dòng)，屬?gòu)?qiáng)制對(duì)流。包括兩種形式：第二節(jié)攪拌機(jī)2、分子擴(kuò)散混合

形成液體分子間的均勻分布對(duì)流混合可提高分子擴(kuò)散混合3、剪切混合

攪拌槳直接與物料作用，把物料撕成越來(lái)越薄的薄層，達(dá)到混合的目的。高粘度物料的混合過(guò)程，主要是剪切作用。

三種機(jī)理同時(shí)存在，只是不同機(jī)種、物料及階段而有所不同，習(xí)慣上有攪拌、混合、捏合與調(diào)和設(shè)備之分。第二節(jié)攪拌機(jī)三、混合效果的度量ABABab1、調(diào)勻度I設(shè)A、B兩種液體，各取體積vA及vB置于一容器中第二節(jié)攪拌機(jī)容器內(nèi)液體A的平均體積濃度CA0為：經(jīng)過(guò)攪拌后，在容器各處取樣分析實(shí)際體積濃度CA，比較CA0、CA若各處CA0=CA則表明攪拌均勻若各處CA0=CA則表明攪拌尚不均勻，偏離越大，均勻程度越差。（理論值）第二節(jié)攪拌機(jī)2、混合尺度設(shè)有A、B兩種液體混合后達(dá)到微粒均布狀態(tài)ABABab第二節(jié)攪拌機(jī)在設(shè)備尺度上：兩者都是均勻的（宏觀(guān)均勻狀態(tài)）在微團(tuán)尺度上：兩者具有不同的均勻度在分子尺度上：兩者都是不均勻的當(dāng)微團(tuán)消失

分子尺度的均勻或微觀(guān)均勻兩種狀態(tài)

如取樣尺寸遠(yuǎn)大于微團(tuán)尺寸，則兩種狀態(tài)的平均調(diào)勻度接近于1。如取樣尺寸小到與b中微團(tuán)尺寸相近時(shí)，則b狀態(tài)調(diào)勻度下降，而a狀態(tài)調(diào)勻度不變。即：同一個(gè)混合狀態(tài)的調(diào)勻度隨所取樣品的尺寸而變化，說(shuō)明單憑調(diào)勻度不能反映混合物的均勻程度。第二節(jié)攪拌機(jī)四、攪拌機(jī)主要結(jié)構(gòu)1、攪拌器攪拌器由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，物料按一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)（主體對(duì)流），槳型不同，物料產(chǎn)生的流型不同。槳作用于物料，物料產(chǎn)生三個(gè)方向的速度分量：促進(jìn)混合軸向分量經(jīng)向分量切向分量當(dāng)，槳對(duì)中安裝，n液體繞軸整體旋轉(zhuǎn)，不利于混合。第二節(jié)攪拌機(jī)（2）渦輪式攪拌器

相似于無(wú)殼的離心泵組成：圓盤(pán)、軸、葉片（4～8）特點(diǎn)：①流型：徑向流型伴有軸向流切向流②有兩個(gè)回路③易產(chǎn)生“分層效應(yīng)”（不適于混合含有較重固體顆粒懸浮液）第二節(jié)攪拌機(jī)④dj=（0.2~0.5)D(0.33居多)dj：L：b=20：5：4⑤適合混合中低粘度的物料，≤5000cu=4-8m/sn=10-300rpm。⑥回路較曲折，出口速度大，湍動(dòng)程度強(qiáng)，剪切力大，可將微團(tuán)細(xì)化。第二節(jié)攪拌機(jī)（3）槳式攪拌器當(dāng)攪拌器提供的機(jī)械能因粘性阻力而消耗湍動(dòng)程度，主體流動(dòng)范圍例：同一規(guī)格的渦輪式攪拌器，混合不同粘度的物料，混合效果差別很大。

水的攪動(dòng)范圍為4D當(dāng)＞5000cp時(shí)，其攪動(dòng)范圍為0.5D，離槳較遠(yuǎn)處流體流動(dòng)緩慢，甚至靜止，混合效果不佳?！喈?dāng)時(shí)，應(yīng)采用Dn的槳第二節(jié)攪拌機(jī)（4）錨式攪拌器結(jié)構(gòu)：特點(diǎn)：①適合μ可達(dá)10000cp②dj/D=09-0.98；b/D=0.1；h/D=0.48-1③轉(zhuǎn)速u(mài)=0.5-1.5m/sn=1-100rpm④攪動(dòng)范圍大，不會(huì)產(chǎn)生死區(qū)⑤流型：主要是切向流，基本不產(chǎn)生軸向流第二節(jié)攪拌機(jī)2、攪拌容器（1）形狀：圓弧底：有利于產(chǎn)生流型，迅速混合，沒(méi)有死角，功耗低錐型底：有利于底部排料，流型差，底部易產(chǎn)生停滯現(xiàn)象，均勻程度差（2）設(shè)計(jì)容器壁厚按壓力容器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)條件進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二節(jié)攪拌機(jī)（3）容器容量及結(jié)構(gòu)尺寸

①容器長(zhǎng)徑流比H/D根據(jù)實(shí)驗(yàn)一般：H/D=1-3液—固相液—液相H/D=1-2氣—液相H/D=1.7～2.5發(fā)酵容器第二節(jié)攪拌機(jī)③容器直徑與高度確定方法：先初算(忽略封頭容積)，后較核計(jì)算，直徑計(jì)算：將H/D及V=Vg/η代入注：D應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑第二節(jié)攪拌機(jī)容器高度計(jì)算：式中:v—封頭部分容積∴注：H應(yīng)圓整校核：H/D及η值是否在推薦范圍內(nèi)第二節(jié)攪拌機(jī)擋板作用：①消除打旋②將切向流改變?yōu)檩S向流和徑向流③增大液體的湍動(dòng)程度Wb—擋板寬度dj—液輪直徑nb—擋板數(shù)目通常（5）充分擋板化實(shí)踐證明：實(shí)現(xiàn)充分擋板化的條件第二節(jié)攪拌機(jī)是否所有液體攪拌機(jī)無(wú)論混合物料的粘度多大都應(yīng)加設(shè)擋板？A、低粘度物料，轉(zhuǎn)速較高，槳對(duì)中安裝時(shí)，應(yīng)加擋板，擋板緊貼內(nèi)壁。B、中粘度物料，擋板離開(kāi)壁面安裝，防止死區(qū)。C、高粘度物料（μ=12000cp）流體粘度足以抑制打旋，可不加擋板。第二節(jié)攪拌機(jī)4、軸封

（1）填料密封特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單②成本低③對(duì)軸磨損大④摩擦功耗大⑤需經(jīng)常調(diào)整第二節(jié)攪拌機(jī)（2）機(jī)械密封

特點(diǎn)：①密封可靠②對(duì)軸無(wú)磨損③摩擦功耗小④使用壽命長(zhǎng)⑤無(wú)需調(diào)整⑥結(jié)構(gòu)復(fù)雜⑦成本高第二節(jié)攪拌機(jī)5、傳動(dòng)系統(tǒng)

組成：電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、攪拌器五、功率計(jì)算1、計(jì)算方法結(jié)構(gòu)參數(shù)：dj、D、H、Wb運(yùn)動(dòng)參數(shù)：n物性參數(shù)：ρ、μ影響功率因素：N=f(n，dj，ρ，μ，g)找出無(wú)因次數(shù)群攪拌功率關(guān)聯(lián)式第二節(jié)攪拌機(jī)式中：K-同一幾何構(gòu)形攪拌器的總形狀因子注：K、X、Y由試驗(yàn)求得功率準(zhǔn)數(shù)：雷諾準(zhǔn)數(shù)：弗魯?shù)聹?zhǔn)數(shù)：用因次分析法找出三者之間的關(guān)系第二節(jié)攪拌機(jī)用式中：φ—功率因素當(dāng)加設(shè)擋板時(shí)，消除打旋，Y=0,Fr=1.∴φ=Np=kRex對(duì)數(shù)式：logNp=logK+XlogRe以φ或Np為縱坐標(biāo)，以Re為橫坐標(biāo)繪制功率曲線(xiàn)第二節(jié)攪拌機(jī)（1）Re<10時(shí)，(層流區(qū)）為直線(xiàn)，斜率為-1∴l(xiāng)ogNp=logK－logRe將Np,Re代入得N=Kn2dj3試驗(yàn)測(cè)得：k≈1當(dāng)n=C，N∝μ.dj3（2）10<Re<104時(shí)，(過(guò)渡流區(qū)）（3）Re>104時(shí)，(湍流區(qū))曲線(xiàn)呈水平無(wú)擋板，功率消耗少，易打旋，效果差有擋板，功率消耗增加，效果好。注：∵為無(wú)因次數(shù)群，不針對(duì)特定尺寸∴與曲線(xiàn)描述的攪拌器幾何尺寸相近的均可用該曲線(xiàn)計(jì)算第二節(jié)攪拌機(jī)第三節(jié)調(diào)和機(jī)一、概述1、調(diào)和機(jī)混合對(duì)象粘性高的非牛頓物料2、∵μa流動(dòng)性對(duì)流混合作用渦流對(duì)流混合∴混合效果主要依靠攪拌器與物料的直接接觸作用達(dá)到混合的目的?！擀蘟流動(dòng)性∴要求調(diào)和機(jī)的攪拌器必須經(jīng)過(guò)容器各個(gè)部位，以免造成混合不均的現(xiàn)象，這一點(diǎn)與液體攪拌機(jī)不同。3、分類(lèi)：

按操作主要用途及習(xí)慣分：打蛋機(jī)調(diào)和機(jī)（調(diào)粉機(jī)或和面機(jī)）二、打蛋機(jī)1、打蛋機(jī)結(jié)構(gòu)工作原理組成：電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)、攪拌器、攪拌容器、容器升降機(jī)構(gòu)、機(jī)座等第三節(jié)調(diào)和機(jī)2、攪拌器（1）攪拌頭組成：內(nèi)齒輪、行星輪、轉(zhuǎn)臂、攪拌槳公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)之間的關(guān)系nz-

攪拌槳自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（150～500rpm)nG-攪拌槳公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（70～270rpm)第三節(jié)調(diào)和機(jī)（2）攪拌槳第三節(jié)調(diào)和機(jī)3、調(diào)和容器及容器升降機(jī)構(gòu)

材料：不銹鋼容器升降機(jī)構(gòu)第三節(jié)調(diào)和機(jī)4、傳動(dòng)系統(tǒng)

電機(jī)帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)三、調(diào)粉機(jī)1、概述（1）適用對(duì)象：粘度較高的物料，如：各種面團(tuán)功率消耗大；工作轉(zhuǎn)速較低，n=20～80rpm，常用：n=30～40rpm

第三節(jié)調(diào)和機(jī)（2）面團(tuán)種類(lèi)：①液體面漿：水調(diào)和粘度常用打蛋機(jī)②酥性面團(tuán)：含油含水面筋含量彈性可塑性③韌性面團(tuán)：含油含水面筋含量彈性可塑性④水面團(tuán)：油水調(diào)和面筋含量彈性可塑性調(diào)粉機(jī)第三節(jié)調(diào)和機(jī)按容器軸線(xiàn)分臥式：容器軸線(xiàn)水平單軸式雙軸式切分式重疊式立式：容器軸線(xiàn)垂直（3）分類(lèi)第三節(jié)調(diào)和機(jī)2、臥式調(diào)粉機(jī)

組成：攪拌槳、容器、傳動(dòng)系統(tǒng)、容器翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、機(jī)架等第三節(jié)調(diào)和機(jī)調(diào)粉機(jī)：

臥式雙軸重疊式4變速可翻轉(zhuǎn)第三節(jié)調(diào)和機(jī)調(diào)粉機(jī)：

臥式雙軸溫控冷卻水套第三節(jié)調(diào)和機(jī)3、攪拌槳不同形式的攪拌槳：攪拌效果適合面團(tuán)功率消耗調(diào)和時(shí)間不同（1）Z形與∑形攪拌器：整體鍛造強(qiáng)度大有利于面筋形成（水面團(tuán)、韌性面團(tuán)）（2）槳葉式攪拌器：對(duì)面團(tuán)有剪切作用，不利于面筋形成（酥性面團(tuán)）（3）滾籠式攪拌器：有利于面筋形成，作用緩和，時(shí)間稍長(zhǎng)（水面團(tuán)、韌性面團(tuán)）第三節(jié)調(diào)和機(jī)容器推薦尺寸:R、L、h與調(diào)和容量有關(guān)參考值：一次調(diào)份量為25kg;R=150mm,L=500mm,h=300mm一次調(diào)份量為50kg;R=240mm,L=700mm,h=400mm一般：h>R;最大h=2R;以防止面粉飛濺注：攪拌器回轉(zhuǎn)半徑<R,小于10～20mm4、調(diào)和容器第三節(jié)調(diào)和機(jī)5、攪拌功率目前尚無(wú)理論計(jì)算公式，有關(guān)和面機(jī)技術(shù)條件規(guī)定：N空≤25%N電機(jī)額定功率N負(fù)載≥

N額定功率推薦不同容量調(diào)粉機(jī)功率調(diào)粉機(jī)容量（kg)配用電機(jī)功率（kw)2550751002.23.04.05.5第三節(jié)調(diào)和機(jī)6、立式調(diào)粉機(jī)第三節(jié)調(diào)和機(jī)第四節(jié)混合機(jī)二、回轉(zhuǎn)容器型一、混合機(jī)理三、固定容器型本節(jié)內(nèi)容自學(xué)，從以下三個(gè)方面去學(xué)習(xí)，找出各設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)及適用范圍等。一、均質(zhì)操作

通過(guò)機(jī)械作用或流體力學(xué)效應(yīng)造成高壓、擠壓沖擊、失壓等，使物料在高壓下擠研，強(qiáng)沖擊下發(fā)生剪切，失壓下膨脹，在這三重作用下達(dá)到細(xì)化和混合均質(zhì)的作用。第五節(jié)均質(zhì)機(jī)1、剪切學(xué)說(shuō)：二、均質(zhì)機(jī)工作原理目前均質(zhì)機(jī)工作過(guò)程機(jī)理有三種假說(shuō)：一般：在縫隙中心處液體流速最大，在縫隙避面處液體流速最小速度梯度剪切力脂肪球破裂均質(zhì)均質(zhì)頭結(jié)構(gòu)第五節(jié)均質(zhì)機(jī)均質(zhì)前后的脂肪球第五節(jié)均質(zhì)機(jī)分類(lèi)：高壓均質(zhì)機(jī)膠體磨均質(zhì)機(jī)噴射均質(zhì)機(jī)離心均質(zhì)機(jī)超聲波均質(zhì)機(jī)

三、均質(zhì)機(jī)分類(lèi)與結(jié)構(gòu)２、撞擊學(xué)說(shuō)高壓作用脂肪球與均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊脂肪球破裂均質(zhì)３、空穴學(xué)說(shuō)高壓液料高速流動(dòng)高頻振動(dòng)液料交替壓縮與膨脹引起空穴脂肪球破裂均質(zhì)第五節(jié)均質(zhì)機(jī)1、高壓均質(zhì)機(jī)

（1）結(jié)構(gòu)：往復(fù)泵、均質(zhì)閥、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和殼體。第五節(jié)均質(zhì)機(jī)往復(fù)泵第五節(jié)均質(zhì)機(jī)泵閥應(yīng)具備以下一些基本要求：第五節(jié)均質(zhì)機(jī)工作平衡，開(kāi)啟及時(shí)，關(guān)閉速度和關(guān)閥滯后角均不應(yīng)大于允許值，以減小沖擊和回流損失；密封可靠，以避免或盡量能減少泄漏損失；水力損失小，否則會(huì)影響泵的效率和其他水力特性；具有足夠的強(qiáng)度、剛度，以確保在一定的工作壓力上可靠工作，具有較長(zhǎng)的使用壽命；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆、維修方便，互換性好。均質(zhì)頭第五節(jié)均質(zhì)機(jī)單級(jí)均質(zhì)頭雙級(jí)均質(zhì)閥第一級(jí)：高壓流體區(qū)壓力：200～250大氣壓作用：使脂肪球破碎第二級(jí)：低壓區(qū)壓力：35大氣壓作用：使脂肪球均勻分散M3/h（2）高壓均質(zhì)機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算第五節(jié)均質(zhì)機(jī)（3）常見(jiàn)故障：1、流量不足，達(dá)不到工藝要求2、壓力表指針跳動(dòng)嚴(yán)重3、密封圈損壞第五節(jié)均質(zhì)機(jī)2、膠體磨均質(zhì)機(jī)臥式膠體磨立式膠體磨第五節(jié)均質(zhì)機(jī)以機(jī)械剪切力為主，進(jìn)行乳化分散的超微粉碎、均質(zhì)機(jī)械。工作原理：膠體磨屬定轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，定轉(zhuǎn)子為同軸構(gòu)件，轉(zhuǎn)子高