第六章食品混合机械与设备.pdf

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1、第六章 第六章 混合机械与设备 混合机械与设备 第一节 第一节 概 概 论 论 第二节 第二节 搅拌机 搅拌机 第三节 第三节 调和机 调和机 第四节 第四节 均质机 均质机 第五节 第五节 固体混和机械与设备固体混和机械与设备第一节 第一节 概 概 论 论 定义 定义 两种或两种以上不同组分的物料两种或两种以上不同组分的物料，在外力作用 在外力作用 下，使其各组分的粒子均匀分布的过程。下，使其各组分的粒子均匀分布的过程。经过混合操作后得到的物料称为经过混合操作后得到的物料称为混合物 混合物 固体为主的物料混合 固体为主的物料混合 混合 混合 搅拌 搅拌 一般液体为主的物料混合 一般液体为主的

2、物料混合 混合 混合 均质 均质(狭义狭义)对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合 对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合 的过程 的过程(广义广义)获得均匀混合物获得均匀混合物，强化热交换过程，强化热交换过程，增强物理 增强物理 和化学反应 和化学反应 目的 目的 混合物类型 混合物类型 固体 固体 液体 液体 液体 液体 气体 气体 固体 固体 气体 气体 混合物 混合物 物料互溶或乳化的物化反应现象 物料互溶或乳化的物化反应现象 粉粒之间物理现象 粉粒之间物理现象 液多固少,形成溶液或悬浮液 液多固少,形成溶液或悬浮液 液少固多,形成粉粒状或团粒状 液少固多,形成粉粒状或团粒状 液固比例相当,形成粘

3、稠状或无定型团块液固比例相当,形成粘稠状或无定型团块“捏合捏合”空气混入物料以增加物料的体积、减小容重并改善物料的质 空气混入物料以增加物料的体积、减小容重并改善物料的质 构、流变特性和口感构、流变特性和口感混合机理 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 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 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 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地进行着。均匀度不会

4、再提高，而分离和混合则反复交替地进行着。a.a.对流混合(体积混合或移动混合)对流混合(体积混合或移动混合)对于互不相溶组分，依靠搅拌装置的运动部件或重力使物 对于互不相溶组分，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料各部分作相对运动，所有物料从一处向另一处相对运，所有物料从一处向另一处相对运 动，产生整体的流动而达均匀状态。动，产生整体的流动而达均匀状态。这种混合的均匀程度并不太高，对于粉料和液料都是如 这种混合的均匀程度并不太高，对于粉料和液料都是如 此。混合作用的强度主要决定于运动状况。此。混合作用的强度主要决定于运动状况。涡流对流 涡流对流 搅拌产生的高速液流在静止或运动

5、速度较低的液体中通过 搅拌产生的高速液流在静止或运动速度较低的液体中通过 时，处于高速流体与低速流体的分界面上的流体受到强烈 时，处于高速流体与低速流体的分界面上的流体受到强烈 的剪切作用。在此处产生大量的漩涡，这种漩涡迅速向周 的剪切作用。在此处产生大量的漩涡，这种漩涡迅速向周 围扩散，一方面把更多的液体夹带着加入围扩散，一方面把更多的液体夹带着加入“宏观流动宏观流动”中；中；另一方面又形成局部范围内物料快速紊乱的对流运动，这 另一方面又形成局部范围内物料快速紊乱的对流运动，这 种运动被称为种运动被称为“涡流对流涡流对流”主体对流 主体对流 在搅拌过程中，搅拌器把动能传给周围的液体，产生一股

6、 在搅拌过程中，搅拌器把动能传给周围的液体，产生一股 高速液流，这股液流又推动周围的液体，逐步使全部的液 高速液流，这股液流又推动周围的液体，逐步使全部的液 体在容器内流动起来，这种大范围的循环流动称为体在容器内流动起来，这种大范围的循环流动称为“宏观 宏观 流动流动”。由此而产生的全容器范围的扩散混合叫做。由此而产生的全容器范围的扩散混合叫做“主体对 主体对 流扩散流扩散”。“主体对流扩散主体对流扩散”只能把不同的物料搅成大只能把不同的物料搅成大“团块团块”的混合，的混合，而通过而通过“团块团块”界面之间的界面之间的“涡流涡流”，把不均匀程度迅速降低，把不均匀程度迅速降低，降低的水平只达到涡

7、流本身的大小。因涡流本身最小的也比 降低的水平只达到涡流本身的大小。因涡流本身最小的也比 分子要大的多，所以对流混合不能达到分子水平上的完全均 分子要大的多，所以对流混合不能达到分子水平上的完全均 匀混合，仅仅是匀混合，仅仅是“宏观的混合宏观的混合”。主要适用于主要适用于低、中粘度的食品混合。低、中粘度的食品混合。b.b.扩散混合 扩散混合 对于互溶性组分对于互溶性组分如固体与液体，液体与气体，液体与液 如固体与液体，液体与气体，液体与液 体组分等，在混合过程中，以分子扩散形式体组分等，在混合过程中，以分子扩散形式向四周作无规律 向四周作无规律 运动，从而增加了两个组分间的接触面积而达到均匀分

8、布状 运动，从而增加了两个组分间的接触面积而达到均匀分布状 态。态。对于互不相溶性组分的粉粒子，在混合过程中以单个粒 对于互不相溶性组分的粉粒子，在混合过程中以单个粒 子为单元向四周移动子为单元向四周移动，类似气体和液体分子的扩散，使各组，类似气体和液体分子的扩散，使各组 分的粒子先在局部范围内扩散，达到均匀分布，也称为扩散 分的粒子先在局部范围内扩散，达到均匀分布，也称为扩散 混合混合C C 剪切混合 剪切混合 工作部件等对物料产生的剪切力，使物料拉成愈来愈薄的料 工作部件等对物料产生的剪切力，使物料拉成愈来愈薄的料 层，料层表面出现裂纹，产生层流流动，达到局部混合，称 层，料层表面出现裂纹

9、，产生层流流动，达到局部混合，称 剪切混合。剪切混合。剪切混合主要是因剪切力的作用由搅拌机械运动所产生 剪切混合主要是因剪切力的作用由搅拌机械运动所产生 的。的。剪切力使物料组分被拉成愈未愈薄的料层，使某一种组分原 剪切力使物料组分被拉成愈未愈薄的料层，使某一种组分原 来占有区域的尺寸愈来愈小，对于高粘度组分特别明显，如 来占有区域的尺寸愈来愈小，对于高粘度组分特别明显，如 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 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。合，一般称为捏和。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 物料在混合机里往往同时存

10、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混合方式是少见的，但是常以其中的一种混合方式为主。混合机类型 混合机类型 混合机：混合机：以固体干物料为主的混合机械 以固体干物料为主的混合机械 搅拌机：搅拌机：以较低粘度的液体物料为主的混合机械 以较低粘度的液体物料为主的混合机械 捏合（和）机：捏合（和）机：以高粘度稠浆料和粘弹性物料为主的混合 以高粘度稠浆料和粘弹性物料为主的混合 机械，其高精加工用机械，其高精加工用均质机 均质机 ZKJ型真空脱泡搅拌机V型高效不对称混合机第二节 第二节 搅拌机 搅拌机 1结构结构：主要由搅拌器主要由搅拌器、搅拌容器及附属设备、

11、搅拌轴、搅拌容器及附属设备、搅拌轴 及轴封、传动装置等构成。及轴封、传动装置等构成。搅拌容器作用：搅拌容器作用：容纳搅拌器与物 容纳搅拌器与物 料在其内进行操作。对于食品搅 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 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 外，还要满足无污染、易清洗等 专业技术要求，罐体设计成圆柱 专业技术要求，罐体设计成圆柱 形，顶部为开放式或密封式，底 形，顶部为开放式或密封式，底 部为碟形或半球形 部为碟形或半球形 搅拌器作用：搅拌器作用：通过自身的运动使 通过自身的运动使 搅拌容器中的物料按某种特定的 搅拌容器中的物料按某种特定的

12、方式活动，所谓特定的方式的流 方式活动，所谓特定的方式的流 动（流型）是衡量搅拌装置性能 动（流型）是衡量搅拌装置性能 最直观的重要指标。最直观的重要指标。传动装置作用：传动装置作用：赋予搅拌 赋予搅拌 装置及其他附运动的传动 装置及其他附运动的传动 组合体。在满足机器所必 组合体。在满足机器所必 须的运动功率及几何参数 须的运动功率及几何参数 的前提下，希望传动链 的前提下，希望传动链 短、传动件少、电机功率 短、传动件少、电机功率 小，以降低成本。小，以降低成本。轴封作用：轴封作用：搅拌轴及搅拌 搅拌轴及搅拌 容器轴处的密封装置。为 容器轴处的密封装置。为 避免食品污染，轴封的选 避免食品

13、污染，轴封的选 择必须给予重视。择必须给予重视。2.搅拌过程的搅拌过程的液体流型 液体流型 定义：定义：在叶轮（由叶片和回转轴等组成）的旋转作用 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，在叶轮附近区域的液流中造成 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定途径在 涡动，同时产生一股高速射流推动液体沿着一定途径在 容器内作循环流动。这种流动称为液体的容器内作循环流动。这种流动称为液体的“流型流型”a.轴向流型 轴向流型 液体从轴向进入叶片，从轴向流出 液体从轴向进入叶片，从轴向流出 b.径向流型 径向流型 液体从轴向进入叶

14、片，从径向流出 液体从轴向进入叶片，从径向流出 种类：种类：abc.混合流型 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 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 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。所有叶片都存在切向速度，只要叶片安装在中心位 作用。所有叶片都存在切向速度，只要叶片安装在中心位 置，则叶片产生的切向速度会促使液面产生旋涡，为减少打 置，则叶片产生的切向速度会促使液面产生旋涡，为减少打 旋，在容器壁内安装挡板。旋，在容器壁内安装挡板。挡板的作用：挡板的作用：?消除液面四

15、周隆起，中间 消除液面四周隆起，中间 凹馅的现象 凹馅的现象?减少漩流，增大被搅拌液 减少漩流，增大被搅拌液 体的湍动程度，从而改善混 体的湍动程度，从而改善混 合效果 合效果 c桨式搅拌器 平浆式搅拌器 平浆式搅拌器 框式搅拌器 框式搅拌器 锚式搅拌器 锚式搅拌器 特点 特点?结构简单，容易制造 结构简单，容易制造?混合效果较差 混合效果较差?局部剪切作用弱，不易发生乳化作用 局部剪切作用弱，不易发生乳化作用?适用性广，适用于低、中粘度物料 适用性广，适用于低、中粘度物料 3.搅拌器形式 3.搅拌器形式 搅拌器可分为搅拌器可分为桨叶式、涡轮式、旋浆式桨叶式、涡轮式、旋浆式三大类 三大类 a

16、桨叶式 桨叶式 动画演示桨式搅拌机 桨式搅拌机 桨式搅拌机的转速较慢，液流的径向速 桨式搅拌机的转速较慢，液流的径向速 度较大，轴向速度较低度较大，轴向速度较低，为了加强轴向，为了加强轴向 混合，并减少因切线速度产生的表面旋 混合，并减少因切线速度产生的表面旋 涡，通常在容器侧壁加设挡板涡，通常在容器侧壁加设挡板。为了提 为了提 高搅拌效果，还可以增加桨叶对数，从 高搅拌效果，还可以增加桨叶对数，从 一对增加到三对。为了加热物料，常把 一对增加到三对。为了加热物料，常把 容器底部做成夹套即双底锅。容器底部做成夹套即双底锅。搅拌器转速：搅拌器转速：20-150r/min 20-150r/min

17、叶轮圆周速度：叶轮圆周速度：3m3ms s 叶轮直径：叶轮直径：容器直径的1/2-3/4 容器直径的1/2-3/4 叶轮宽度：叶轮宽度：容器长度的l/l0-1/6容器长度的l/l0-1/6搅拌器形式 搅拌器形式 类似桨叶式搅拌机，唯叶片多而短，属高速回 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 转径向流动式搅拌 b 涡轮式涡轮式涡轮式搅拌机 涡轮式搅拌机 液体经涡轮叶片沿驱动轴吸入液体经涡轮叶片沿驱动轴吸入，它主要，它主要 产生径向液流，液体以高速向涡轮四周 产生径向液流，液体以高速向涡轮四周 抛出，再沿槽壁上升流动形成涡流抛出，再沿槽壁上升流动形成涡流。转 转 速：速：40

18、02000r/min 4002000r/min 圆周速度：圆周速度：8m/s以内 8m/s以内 搅拌器直径：搅拌器直径：容器的0.30.5倍 容器的0.30.5倍 特点 特点?适于搅拌多种物料，对中等粘度液体特别有效 适于搅拌多种物料，对中等粘度液体特别有效?生产能力较高，能量消耗少，搅拌效率较高 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 有较高的局部剪切效应?容易清洗和造价较高,用于制备中等粘度的乳浊液、悬浮液 容易清洗和造价较高,用于制备中等粘度的乳浊液、悬浮液 和固体溶液和固体溶液搅拌器形式 搅拌器形式 桨叶形状与常用的推进式螺旋桨相似，旋浆安 桨叶形状与常用的推进式

19、螺旋桨相似，旋浆安 装在转轴末端，可以是一个或两个，每个旋浆由装在转轴末端，可以是一个或两个，每个旋浆由23片浆 片浆 叶组成。叶组成。特点 特点?生产能力较高，但对互不溶液体，生产能力受限制；生产能力较高，但对互不溶液体，生产能力受限制；?结构简单，维护方便 结构简单，维护方便?常常会卷入空气形成气泡和离心涡旋 常常会卷入空气形成气泡和离心涡旋?适用于低粘度和中等粘度液体的搅拌，对制备悬浮液和乳 适用于低粘度和中等粘度液体的搅拌，对制备悬浮液和乳 浊液等较为理想 浊液等较为理想 C 旋浆式旋浆式旋浆式搅拌机 旋浆式搅拌机 桨叶的高速转动造成了轴向和切向速度桨叶的高速转动造成了轴向和切向速度的

20、液体流动，致使 的液体流动，致使 液体作螺旋形旋转运动液体作螺旋形旋转运动，并使液体受到强烈的切割和剪切，并使液体受到强烈的切割和剪切 作用，桨叶也使气泡卷人液体中，这是它的缺点。为此，作用，桨叶也使气泡卷人液体中，这是它的缺点。为此，轴多偏离中心线安置轴多偏离中心线安置，或斜置成一定角度，或斜置成一定角度。由于液体流动。由于液体流动 非常激烈，故适用于大容器低粘度的液体搅拌，如牛乳、非常激烈，故适用于大容器低粘度的液体搅拌，如牛乳、果汁和发酵产品。果汁和发酵产品。转 转 速：速：小型1000r/min以上 小型1000r/min以上 大型400800r/min 大型400800r/min 旋

21、桨直径：旋桨直径：容器直径的1/3l/4 容器直径的1/3l/4 圆周速度：圆周速度：35m/s以内35m/s以内4.搅拌器安装型式搅拌器安装型式 立式中心搅拌 安装形式 偏心式搅拌安装形式 偏心式搅拌安装形式 倾斜式搅拌安装形式 倾斜式搅拌安装形式 底部搅拌安装形式 底部搅拌安装形式 旁入式搅拌安装形式旁入式搅拌安装形式第三节 第三节 调和机 调和机 搅拌机主要用于多相液态物料的均一化，处理较低粘度的混 搅拌机主要用于多相液态物料的均一化，处理较低粘度的混 合。对于粘弹性较大的浆体状和塑性固体类的食品物料需要 合。对于粘弹性较大的浆体状和塑性固体类的食品物料需要 用调和机来完成物料的混合。用

22、调和机来完成物料的混合。1.调和机理 调和机理 如前所述，主要有对流混合、扩散混合和剪切混合，通常这 如前所述，主要有对流混合、扩散混合和剪切混合，通常这 三种混合过程同时并存，由于调和的原料通常是高粘度的非 三种混合过程同时并存，由于调和的原料通常是高粘度的非 牛顿流体牛顿流体，对流混合和扩散混合不易发生，混合过程以剪切，对流混合和扩散混合不易发生，混合过程以剪切 混合为主混合为主。利用工作部件对物料进行剪切，挤压使其先局部。利用工作部件对物料进行剪切，挤压使其先局部 混合再达到整体混合的过程叫混合再达到整体混合的过程叫捏合。捏合。2.分类 分类 容器轴线的位置：容器轴线的位置：主要用途 主

23、要用途 搅拌机数量 搅拌机数量 立式 立式 卧式 卧式 打蛋机 打蛋机 调粉机调粉机单轴式 单轴式 多轴式多轴式常用来搅打各种蛋白液。主要加工对 常用来搅打各种蛋白液。主要加工对 象是粘稠性浆体，其搅拌器转速在 象是粘稠性浆体，其搅拌器转速在 70270r/min范围之内，故常称为 70270r/min范围之内，故常称为 高速调和机高速调和机。应用 应用 3.打 打 蛋 蛋 机 机 电机把动力传到传动装置，再传到搅拌器，搅拌器与容器具 电机把动力传到传动装置，再传到搅拌器，搅拌器与容器具 有一定规律的相对运动，使得被搅拌物料充分接触与剧烈摩 有一定规律的相对运动，使得被搅拌物料充分接触与剧烈摩

24、 擦，以实现对物料的混合、乳化、充气及排除部分水分的作 擦，以实现对物料的混合、乳化、充气及排除部分水分的作 用，从而满足某些食品加工工艺的特殊要求。用，从而满足某些食品加工工艺的特殊要求。搅拌效果的 搅拌效果的 好坏由搅拌器运动规律限制。好坏由搅拌器运动规律限制。工作过程工作过程结构 结构 主要结构有调和容器、搅拌 主要结构有调和容器、搅拌 器，调和容器、传动装置、容 器，调和容器、传动装置、容 器升降机构和机架等 器升降机构和机架等 搅拌器 容器 传动机构 容器 升降 机构 机座 调和容器 调和容器 调和容器的结构特征与搅 调和容器的结构特征与搅 拌机容器相似，为圆柱形 拌机容器相似，为圆

25、柱形 桶桶身下接球形底身下接球形底，两体接，两体接 成形或以整体模压成形成形或以整体模压成形由由搅拌头搅拌头和和搅拌桨搅拌桨两部分组成 两部分组成 搅拌头搅拌头的作用是使搅拌浆在容器内形成行星运动轨迹 的作用是使搅拌浆在容器内形成行星运动轨迹 搅拌器搅拌器搅拌桨的搅拌桨的作用是直接与被搅拌物接触，并通过自身的运 作用是直接与被搅拌物接触，并通过自身的运 动达到搅拌的目的。动达到搅拌的目的。不锈钢丝编织而成 不锈钢丝编织而成 优点:易于造成液体的湍动 优点:易于造成液体的湍动 缺点:强度较低，缺点:强度较低，适用于适用于工作阻力小的稀蛋白液 工作阻力小的稀蛋白液 a.a.鼓形搅拌浆鼓形搅拌浆b.

26、b.网形搅拌浆 网形搅拌浆 c.钩形搅拌浆 c.钩形搅拌浆 锻造成与容器侧壁相同的钩 锻造成与容器侧壁相同的钩 形，强度比上述两种的高，这 形，强度比上述两种的高，这 种搅拌浆能够借助搅拌的回转 种搅拌浆能够借助搅拌的回转 运动，使各点在容器内形成复 运动，使各点在容器内形成复 杂的运动，适用于高粘度物料 杂的运动，适用于高粘度物料 的调和。的调和。整体铸锻而成整体铸锻而成，强度比鼓形 强度比鼓形 搅拌浆高搅拌浆高，作用面积大作用面积大，适 适 用于如糖浆用于如糖浆、蛋白浆等中等 蛋白浆等中等 黏度物料的搅拌。黏度物料的搅拌。轴封 轴封 作用：防止搅拌头内的传动机构中的润滑油油脂漏入容 作用：

27、防止搅拌头内的传动机构中的润滑油油脂漏入容 器内 器内?采用高可靠性的密封装置，如机械密封等 采用高可靠性的密封装置，如机械密封等?设计上采用圈形间隙式结构 设计上采用圈形间隙式结构?采用耐高温的食品机械润滑剂 采用耐高温的食品机械润滑剂?采用封闭轴承或含油轴承以 采用封闭轴承或含油轴承以 减少润滑剂的加入量减少润滑剂的加入量容器升降机构和机架 容器升降机构和机架 手柄 手柄 调和容器支 调和容器支 架 架 机座机座第四节 第四节 均质机 均质机 将食品原料的浆将食品原料的浆、汁汁、液进行细化液进行细化、混和混和、均质处 均质处 理理，防止或减少液状食品原料的分层防止或减少液状食品原料的分层、

28、改善外观改善外观、色 色 泽等，以提高食品质量和档次，增加经济效益。泽等，以提高食品质量和档次，增加经济效益。作用 作用 工作原理 工作原理 通过机械作用或流体力学效应造成通过机械作用或流体力学效应造成高压、高压、挤压冲击挤压冲击、失 失 压压等等，使料液在高压下挤压研磨使料液在高压下挤压研磨、在强冲击下发生剪 在强冲击下发生剪 切切、在失压下膨胀，在失压下膨胀，在这三重作用下达到细化、在这三重作用下达到细化、混和均 混和均 质的目的。质的目的。1.概述离心均质机 离心均质机 超声波均质机 超声波均质机 胶体磨均质机 胶体磨均质机 分类分类：高压均质机 高压均质机 按构造按构造2.高压均质机

29、2.高压均质机 工作原理 工作原理 物料在高压作用下通过非常狭窄的 物料在高压作用下通过非常狭窄的 间隙间隙（0.1mm0.1mm）,造成高速流体 造成高速流体（150-200m/s150-200m/s）,料液滴受到强大 料液滴受到强大 的的剪切力剪切力，同时同时，由于料液中颗粒 由于料液中颗粒 同机件发生高速同机件发生高速撞击撞击以及高速液料 以及高速液料 流在通过均质阀时的流在通过均质阀时的旋涡旋涡作用作用，使 使 之破裂成微小的颗粒并混合均匀之破裂成微小的颗粒并混合均匀，达到均质目的。达到均质目的。工作机理学说：工作机理学说：剪切作用 剪切作用 料液在高速流动时，在均质阀的缝隙处，产生强

30、大剪切作 料液在高速流动时，在均质阀的缝隙处，产生强大剪切作 用而均质。料液流速很快，物料在缝隙处先是被压伸，在液 用而均质。料液流速很快，物料在缝隙处先是被压伸，在液 流通过均质阀时的涡动作用下，使延伸部分被剪切为细小的 流通过均质阀时的涡动作用下，使延伸部分被剪切为细小的 脂肪微粒。脂肪微粒。撞击作用 撞击作用 由于柱塞往复泵的高压作用，使液流中的脂肪球和均质阀 由于柱塞往复泵的高压作用，使液流中的脂肪球和均质阀 的冲击环产生高速撞击现象，从而将料液中的脂肪球碎裂，的冲击环产生高速撞击现象，从而将料液中的脂肪球碎裂，撞击成细小微粒。撞击成细小微粒。空穴作用 空穴作用 当料液高速流过均质间缝

31、隙处时，发生类似高频振动的 当料液高速流过均质间缝隙处时，发生类似高频振动的 现象，在其缝隙处瞬间引起现象，在其缝隙处瞬间引起“空穴空穴”作用，使脂肪球碎裂。作用，使脂肪球碎裂。剪切、撞击及空穴的作用，是瞬间同时发生的，所以，剪切、撞击及空穴的作用，是瞬间同时发生的，所以，均质是上述三个作用的综合作用结果均质是上述三个作用的综合作用结果。结构 结构 主要由高压泵、均质阀主要由高压泵、均质阀、传动机构、壳体构成、传动机构、壳体构成?高压泵 高压泵 高压泵是一个往复式柱塞泵，使料液产生高压能量 高压泵是一个往复式柱塞泵，使料液产生高压能量 泵体泵体是长方体是长方体（不锈钢不锈钢），），三 三 个柱

32、塞孔个柱塞孔，共三个柱塞共三个柱塞，六个 六个 阀门阀门，三个吸入阀门三个吸入阀门，三个排 三个排 出阀门出阀门，交替工作完成吸入交替工作完成吸入、排出动作。排出动作。?均质阀 均质阀 均质阀是高压均质机上最重要的零件，最典型的均质阀由 均质阀是高压均质机上最重要的零件，最典型的均质阀由 阀座阀座、阀芯阀芯和和冲击环冲击环组成，由耐磨的合金钢制成。组成，由耐磨的合金钢制成。均质机一般都设有两级 均质机一般都设有两级 均质操着：均质操着：第一级中第一级中，流体的压力调 流体的压力调 节为节为202025MPa25MPa，主要 主要 使脂肪球破碎。使脂肪球破碎。第 二 级 中 第 二 级 中，压

33、力 减 至 压 力 减 至 3.5MPa3.5MPa，使破碎的脂肪 使破碎的脂肪 球分布得更加均匀一些。球分布得更加均匀一些。产生均质效应 产生均质效应 立体模型原理图 立体模型原理图 切面模型原理图切面模型原理图?压力调节装置 压力调节装置 调节压力调节装置可以改变阀座与阀芯间缝隙大小。调节压力调节装置可以改变阀座与阀芯间缝隙大小。最常用的方式是采用手动压力调节装置，手控压力调节 最常用的方式是采用手动压力调节装置，手控压力调节 装置一般由手柄、弹簧、调节杆、锁紧螺母等零件组成。当 装置一般由手柄、弹簧、调节杆、锁紧螺母等零件组成。当 柱塞泵泵出的液体压力一定时。旋转手柄可调节弹簧的预压 柱

34、塞泵泵出的液体压力一定时。旋转手柄可调节弹簧的预压 力，控制缝隙大小，均质压力随缝隙值的变化而变化。力，控制缝隙大小，均质压力随缝隙值的变化而变化。碟形弹簧碟形弹簧 螺旋形弹簧a.a.压力对均质效果的影响 压力对均质效果的影响 空穴现象解释 空穴现象解释 液体内部汽化，产生无数气泡，随 液体内部汽化，产生无数气泡，随 压力差逐渐增大压力差逐渐增大，液泡被压裂而形成空 液泡被压裂而形成空 穴。穴。均质效果的影响因素 均质效果的影响因素 空穴发生的区域与背压大小空穴发生的区域与背压大小、阀的结 阀的结 构及液体介质的粘度有关构及液体介质的粘度有关，背压减小背压减小，空 空 穴发生区域会移向缝隙出口

35、处穴发生区域会移向缝隙出口处，并可能引 并可能引 起空穴失控起空穴失控；背压增大背压增大，空穴发生区域会 空穴发生区域会 移向进口处移向进口处，背压过大背压过大，会引起空穴减 会引起空穴减 少。少。为了控制背压的大小为了控制背压的大小，在均质阀后在 在均质阀后在 串连一只均质阀，改变后一只均质阀的缝 串连一只均质阀，改变后一只均质阀的缝 隙大小隙大小，就可以改变前一只均质阀的背压大小就可以改变前一只均质阀的背压大小，同时也有 同时也有 利于减少已分散颗粒重新聚集的程度，使分布更加均匀。利于减少已分散颗粒重新聚集的程度，使分布更加均匀。料液压力迅速降低，料液压力迅速降低，b.b.温度对均质效果的

36、影响 温度对均质效果的影响 温度对均质效果的影响很大温度对均质效果的影响很大，温度高温度高，饱和蒸汽压也 饱和蒸汽压也 高高，均质时空穴也容易形成均质时空穴也容易形成，所以为了提高均质效果所以为了提高均质效果，在 在 保证液体物料不变性的前提下保证液体物料不变性的前提下，均质温度高一些是可取 均质温度高一些是可取 的。牛奶的均质温度为50-70.的。牛奶的均质温度为50-70.流量特性与生产能力流量特性与生产能力3.胶体磨均质机 3.胶体磨均质机 胶体磨一种磨制胶体或近似胶体物料的超微粉碎设备 胶体磨一种磨制胶体或近似胶体物料的超微粉碎设备 分类分类：卧式和立式 卧式和立式 工作原理：工作原理

37、：当料液进入定盘和动盘的间隙中 当料液进入定盘和动盘的间隙中（一般在一般在5050150150mm），动磨随电机 动磨随电机 作高速旋转作高速旋转（其转速达其转速达3000300012000 12000 r/minr/min），带动其表面料液高速运 带动其表面料液高速运 动动，与定磨及其表面物料产生强 与定磨及其表面物料产生强 烈的冲击烈的冲击、剪切剪切、摩擦摩擦、分散及 分散及 混合作用混合作用，从而实现物料的乳 从而实现物料的乳 化、均质。化、均质。立式胶体磨立式胶体磨（适于高粘度物料适于高粘度物料）结构：结构：定盘与动盘 定盘与动盘 定、动盘均为不锈钢件，定盘 定、动盘均为不锈钢件，定盘

38、 的外形和动盘的内腔均为截锥 的外形和动盘的内腔均为截锥 体，锥度为体，锥度为1：2.5左右。左右。工作表面有齿，齿纹按物料流 工作表面有齿，齿纹按物料流 动方向由疏到密排列，并有一定 动方向由疏到密排列，并有一定 的倾角，两磨上的倾斜方向也是 的倾角，两磨上的倾斜方向也是 相反的。相反的。附于旋转面上的物料速度最大附于旋转面上的物料速度最大，而附于定盘上 而附于定盘上 的物料速度为零的物料速度为零，其间产生急剧的速度梯度其间产生急剧的速度梯度，从而使物料受到强烈的剪切从而使物料受到强烈的剪切、摩擦摩擦、撞击和高 撞击和高 频振动等复合力的作用而被粉碎频振动等复合力的作用而被粉碎、分散分散、研

39、 研 磨磨、细化和均质细化和均质。调节装置 调节装置 胶体磨可根据物料的性质、需 胶体磨可根据物料的性质、需 要细化的程度和出料等因素进行 要细化的程度和出料等因素进行 调节。调节。调节时调节时，可以通过转动调节手，可以通过转动调节手 柄调整环带动定盘轴向位移而使 柄调整环带动定盘轴向位移而使 间隙改变间隙改变。顺时针转动。顺时针转动，固定磨 固定磨 下降，两磨间隙变小；下降，两磨间隙变小；若逆时针 若逆时针 转动，固定磨上升，两磨间隙变 转动，固定磨上升，两磨间隙变 大。大。操作调节轮时，其调节程度 操作调节轮时，其调节程度 可在其刻度上显示，旋转磨直接 可在其刻度上显示，旋转磨直接 固联在

40、电动机轴上。固联在电动机轴上。为避免无限度地调节而引起 为避免无限度地调节而引起 定、动盘相碰，定、动盘相碰，在调整环下方设 在调整环下方设 有限位螺钉，当调节环顶到螺钉 有限位螺钉，当调节环顶到螺钉 时便不能再进行调节。时便不能再进行调节。卧式卧式（低粘度低粘度）转动件随水平轴旋转 转动件随水平轴旋转 结构部件立式胶 结构部件立式胶 体磨相同体磨相同4.其他均质机 4.其他均质机 离心式均质机 离心式均质机 是一种兼有均质及净化功能的均质机。是一种兼有均质及净化功能的均质机。工作原理 工作原理 离心式均质机是以一高速回转鼓使液料在惯性离心力的 离心式均质机是以一高速回转鼓使液料在惯性离心力的

41、 作用下分成密度大、中、小三相，使密度大的物料成分 作用下分成密度大、中、小三相，使密度大的物料成分(包括杂质(包括杂质)趋向鼓壁，密度中等的物料顺上方管道排)趋向鼓壁，密度中等的物料顺上方管道排 出，密度小的脂肪类被导入上室，上室内有一块带尖齿 出，密度小的脂肪类被导入上室，上室内有一块带尖齿 的圆盘，使物料以很高的速度围绕该盘旋转并与其产生 的圆盘，使物料以很高的速度围绕该盘旋转并与其产生 剧烈的相对运动，使得局部产生旋涡，引起脂肪球破裂 剧烈的相对运动，使得局部产生旋涡，引起脂肪球破裂 而达到均质的目的而达到均质的目的结构 结构 主要由转鼓、带齿圆盘、传动机构组成 主要由转鼓、带齿圆盘、

42、传动机构组成 一般装有数十块碟 一般装有数十块碟 片片，碟片形式与离 碟片形式与离 心机的碟片相似心机的碟片相似 盘上有突出的尖齿，一 般为12齿。齿的前端边 缘呈流线型，后端边缘 则削平。超声波均质机 超声波均质机 声波和超声波在遇到物体时会迅速地交替压缩和 声波和超声波在遇到物体时会迅速地交替压缩和 膨胀，在料液中会出现膨胀，在料液中会出现“空穴空穴”现象，又随着振幅 现象，又随着振幅 的变化和外压的不平衡而消失。在空穴消失的瞬 的变化和外压的不平衡而消失。在空穴消失的瞬 时，液体的周围引起非常大的压力和温度增高，时，液体的周围引起非常大的压力和温度增高，起着非常复杂的强有力的机械搅拌作用

43、，从而达 起着非常复杂的强有力的机械搅拌作用，从而达 到均质的目的。同时，对到均质的目的。同时，对“空穴空穴”产生有密度差的 产生有密度差的 界面上，超声波将反射，在这种反射声压的界面 界面上，超声波将反射，在这种反射声压的界面 上也产生激烈的搅拌。上也产生激烈的搅拌。工作原理工作原理分类：分类：按超声波发生器的形式 按超声波发生器的形式 机械式机械式、磁控式、压电晶式、磁控式、压电晶式第五节 第五节 固体混合机械与设备 固体混合机械与设备 1.分类 1.分类 间歇式 间歇式 混合机 混合机 混合操 混合操 作方式 作方式 连续式 连续式 容器运 容器运 动方式 动方式 固定容器式 固定容器式

44、 回转容器式 回转容器式 混合机混合机是将两种或两种以上的粉料颗粒通过流动作用，使之 是将两种或两种以上的粉料颗粒通过流动作用，使之 成为组分浓度均匀混合物的机械。成为组分浓度均匀混合物的机械。作用对象是颗粒状的固体作用对象是颗粒状的固体?对流混合对流混合通常发生在混合的初始阶段，混合速度较快，但 通常发生在混合的初始阶段，混合速度较快，但 是混合均匀程度较差，在固定容器式混合机中表现得非常明 是混合均匀程度较差，在固定容器式混合机中表现得非常明 显显?扩散混合扩散混合通常发生在混合的中后期，混合速度较慢，但是 通常发生在混合的中后期，混合速度较慢，但是 最终达到得均匀程度较高，在旋转容器式混

45、合机中表现得特 最终达到得均匀程度较高，在旋转容器式混合机中表现得特 别明显别明显剪切混合剪切混合在液体和固体混合的捏合机和高粘度液体的搅拌机 在液体和固体混合的捏合机和高粘度液体的搅拌机 中表现的非常明显中表现的非常明显.2.混合机理 2.混合机理 靠机械力，使两种或两种以上的粉料颗粒通过流动作用，成 靠机械力，使两种或两种以上的粉料颗粒通过流动作用，成 为组分浓度均匀的混合物 为组分浓度均匀的混合物 对流、扩散和剪切混合三种形式同时存在，只是所表现的主 对流、扩散和剪切混合三种形式同时存在，只是所表现的主 导混合形式不同，在固体混合时，由于固体粒子具有自动分 导混合形式不同，在固体混合时，

46、由于固体粒子具有自动分 级的特性，混合的同时常常伴随着产生离析现象。级的特性，混合的同时常常伴随着产生离析现象。3.混合过程 3.混合过程 初始阶段 初始阶段 均匀阶段 均匀阶段 平衡阶段 平衡阶段 CVT/s混合时间混合时间 初始阶段 均匀阶段 平衡阶段 混合刚开始的一段时间，混合变异系 混合刚开始的一段时间，混合变异系 数数在短时间内迅速下降，以对流混合为 在短时间内迅速下降，以对流混合为 主，离析作用不明显。主，离析作用不明显。混合变异系数下降缓慢，对流混合和扩散混合共同作用，混合变异系数下降缓慢，对流混合和扩散混合共同作用，离析现象发生。离析现象发生。混合变异系数达到一定值，混合作用和

47、离析作用达到动态 混合变异系数达到一定值，混合作用和离析作用达到动态 平衡 平衡 CVt曲线图曲线图4.影响混合效果的因素 4.影响混合效果的因素?混合机的混合作用方式 混合机的混合作用方式 混合作用方式不同，混合强度也有很大差异。混合作用方式不同，混合强度也有很大差异。例如，以对流作用为主的卧式螺带混合机比以扩散为主的 例如，以对流作用为主的卧式螺带混合机比以扩散为主的 立式螺旋混合机在混合时间、混合质量以及残留等方面都 立式螺旋混合机在混合时间、混合质量以及残留等方面都 具有优越性具有优越性。因此，选择合适的混合机是极其重要的。因此，选择合适的混合机是极其重要的。?粉料特性 粉料特性 物理

48、特性主要是指物料的密度、粒度、颗粒表面粗糙 物理特性主要是指物料的密度、粒度、颗粒表面粗糙 度、水分、散落性、结团情况等。这些物理特性差异越 度、水分、散落性、结团情况等。这些物理特性差异越 小，混合效果越好小，混合效果越好，混合后越不易再度分离；此外，某，混合后越不易再度分离；此外，某 组分在混合物中所占比例越小，即稀释的比例越大，越 组分在混合物中所占比例越小，即稀释的比例越大，越 不易混合。不易混合。5.旋转容器式混合机 5.旋转容器式混合机 结构结构：由旋转容器及驱动转轴、机架、减速传动机构和 由旋转容器及驱动转轴、机架、减速传动机构和 电动机组成。电动机组成。旋转容器旋转容器的形状决

49、定了混合操作的效果。的形状决定了混合操作的效果。容器内表面要求光滑干整，以减少粉料对器壁的粘附、摩 容器内表面要求光滑干整，以减少粉料对器壁的粘附、摩 擦等影响。有时为了加大粉料的翻腾混合，减少混合时 擦等影响。有时为了加大粉料的翻腾混合，减少混合时 间，在器壁或旋转容器内安装几个固定抄板间，在器壁或旋转容器内安装几个固定抄板。工作过程工作过程：（以扩散混合为 以扩散混合为 主）主）容器是不固定的，容器内没有搅拌工作部件，物料随容器 容器是不固定的，容器内没有搅拌工作部件，物料随容器 旋转依靠自身重力作垂直运动，使被混粉料在器壁或容器 旋转依靠自身重力作垂直运动，使被混粉料在器壁或容器 内的固

50、定抄板上引起折流，造成上下翻滚及侧向运动，不 内的固定抄板上引起折流，造成上下翻滚及侧向运动，不 断进行扩散，而达到混合的目的。断进行扩散，而达到混合的目的。主要参数 主要参数 混合量 混合量 容器体积的容器体积的3050，如投入量大，混合空间减，如投入量大，混合空间减 少，离析作用大于混合倾向 少，离析作用大于混合倾向 与被混合粉料的性质及混合机型有关，多数与被混合粉料的性质及混合机型有关，多数10min 左右 左右 混合转速 混合转速 工作转速必须低于临界转速 工作转速必须低于临界转速 混合时间混合时间类型 类型 圆筒型混合机 圆筒型混合机?水平型 水平型 容器轴线与回转轴线重合，效 容器