食品机械考研资料

.第5章搅拌和均质机械、第5.1搅拌混合机构、搅拌混合机及其类型：混合粉粒状材料、低中粘度材料的机械称为混合机(多指固)或搅拌机(多指液或液固)。 一种是混合高粘稠浆料和塑性固体材料的机械设备，被称为捏合机(或调合机)。 另一种将液体和气体混合的设备称为气液混合机。由混合机构的两种以上不同成分构成的混合物在混合机或罐内，通过外力混合，从最初的部分混合到达整体的均匀混合状态，在某一时刻达到动态平衡，然后混合均匀度不会提高，但分离和混合交替重复。 在整个混合过程中，将(1)对流混合(2)扩散混合(3)剪切混合、(1)对流混合：混合机工作部件表面相对于材料的相对运动、混合机内所有粒子从一处向另一处相对流动、位置移动，产生整体流动称为对流混合。 (二)扩散混合：在混合过程中，以分子扩散的形式在周围作不规则的运动，形成均匀的分布状态。 称为扩散混合。 (三)剪切混合：材料集团中的粒子之间形成剪切面滑动和碰撞作用，引起局部混合，称为剪切混合。 粘稠度高的流变材料(面团和糖蜜等)主要依赖剪切混合，一般称为混炼。 实际上，材料多在混合机中存在上述三种混合方式，单一的混合方式很少，但多以其中一种混合方式为主。二、固体混合机的作用对象为，具有一定流动性的粉体粒子为两种以上，通过混合机的混合作用使各成分的浓度均匀的混合物。 混合机按混合容器是否旋转分为旋转容器式混合机和固定容器式混合机.(1)旋转容器式混合机间歇操作的混合机械。 该混合机用驱动轴水平支撑容器，在容器内装入2种以上的粉粒材料，驱动轴使容器自身旋转，完成材料的混合。 机构简单，混合效果好，应用广泛。旋转容器和驱动旋转轴、框架、减速传动机构和电动机组成。 旋转容器是这种混合机的重要部件，其形状决定了混合操作的效果。 容器内表面光滑平整，需要减少器壁对材料的摩擦、粘结作用。 旋转容器内部没有搅拌动作部件。 正常工作时，容器内的材料被容器拉动向上移动，然后因自重下降，引起上下和横向运动，不断扩散，达到混合的目的。 为了加强材料混合和减少混合操作时间，容器内可能安装了一些固定栅栏。 1、基本结构、2、主要形式(1)圆筒型混合机圆筒型混合机适于混合调味料和啤酒原料麦芽等.水平型混合机圆筒容器水平放置，作业时两端的材料未完全混合，混合效率低，一般不采用。 倾斜型混合机由于圆筒容器倾斜放置，材料在容器内运动的情况复杂，混合效果好。(2)双锥型搅拌器容器由两个锥底相连的锥形构成，驱动轴固定在锥底部分。 一个圆锥顶是原料的入口，另一个圆锥顶是混合材料的出口。 容器呈圆锥形，材料能起到强烈的滚动作用，具有容易流动和混合快的优点，同时材料完全排出。 为了完全混合，容器内可以设置搅拌叶片。 双锥型混合机转速为5-20rpm。(3)V型混合机也称为双方型混合机。 混合容器角度在：6090间，投入量为两个圆筒体积的10%30% . 其转速为625r/min。 由于容器的不对称性，操作时材料会花费时间分散，产生比双锥型混合机更好的混合效果。适用于各种干燥粉状食品(面粉、玉米粉、麦麸等)的混合。、(4)立方体型混合机、混合容器呈立方体形状。 材料在空间力的作用下进行三维复杂运动，增强了混合效果，消除了混合死角，大大缩短了混合时间。 这种混合机适合混合咖啡等贵重粉体食品。(5)由于滚筒型混合机的圆筒型混合机的变形，圆筒变成滚筒而消除了混合死角。 搅拌器容器小，投入少。 适用于小食品包装调味料或糖衣的操作。 (3)由于容器转速低、动力消耗少，混合功率一般为使用额定电机功率的50%-60%。(2)固定容器的搅拌器，特征：固定容器。 内部设有旋转的搅拌叶片和绞车螺旋，强制分散、切断材料。 物料在容器内有一定的流动方向，属于对流混合。 适用于材料性质差异大、混合大、混合精度高的情况。 由于容器是固定的，因此资料的出入容易，某种类型的固定容器式混合机可以连续操作。 1、螺旋式混合机，搅拌容器内加入薄的细长螺旋式带状叶片，通过叶片的旋转完成材料的混合作业。 这样的混合机型号多，根据带的数量分为单带混合机和多带混合机，根据带的安装位置分为卧式带混合机、立式带混合机、倾斜式带混合机等。水平、卧式单螺杆混合机主要通过材料的径向运动实现混合，但由于材料轴向运动减弱，混合精度不高。双螺纹：在驱动轴上安装两个螺旋方向相反的螺钉，两个螺钉外缘的旋转半径不同，旋转半径大的称为外螺纹，旋转半径小的称为内螺纹。 驱动轴旋转时，两个螺钉同时切掉材料。 另外，内外螺纹材料的反复速度不同，有利于材料的径向混合。 同时，内外螺纹反转，推动材料在混合容器内反复运动，产生强轴向混合，混合效果大大增强。倾斜、纵型、2、垂直螺旋混合器、结构容器为纵型，容器中央设置有螺旋状的驱动轴(垂直螺旋)。 轴的周围有套筒，容器的上部设置了驱动轴的投掷板。 工作过程：工作时，螺旋状驱动轴将材料从套筒底部向上提起，通过浇注板的旋转，落入容器周围，慢慢落下，到达底部后，被螺旋状驱动轴提起。 如此循环往复，直至混合到规定程度为止从下部的排出口被排出。3、立式行星混合机、混合容器为倒圆锥形，螺旋输送机沿圆锥母线放置在容器内部。 容器的上部设置有驱动装置，螺旋输送机在臂的下方一边自转一边沿着圆锥的内面慢慢地公转。 广泛应用于食品工业，可以使用奶粉、面粉、砂糖、咖喱粉等混合物。 如果某些食品材料在混合操作中需要加热或冷却，可以在混合容器中安装夹克。 4、瞬间连续混合机、作用原理：驱动轴使c、d两个圆盘高速旋转运动，混合的粉体食品b和a分别从中心供给口和环状供给口进入混合室，分别落入c盘和d盘，在离心力的作用下摆动到周围配置的导流板e，挡板将两种材料导入出口混合流出。 5.1搅拌机、液体-液体和液体-固体成分的混合称为液体搅拌，所采用的机械设备称为液体搅拌机。 这种搅拌机和粉体混合机的不同点在于，前者调制不相互溶解或不相互溶解的液态混合物，后者加工不相互溶解的固体粉体，得到不相互溶解的粉体混合物。如果作用对象为2种以上具有一定流动性的粉体粒子，成分浓度均匀的机械为固体混合机，则液体混合机为使不同颜色和比重大致相同的液体成为均匀的混合物使固体粒子在液体中浮游或混浊的状态从饱和溶液中析出结晶粒子； 在液体中均匀混合微量成分促进液体与罐容器之间的热交换，防止局部过热。 机械搅拌机、喷气式搅拌机、喷气式搅拌机、真空搅拌机等机械搅拌机的应用最广泛。(1)是液体被搅拌的液体流型，液体具有流动性和非压缩性。 在叶轮(由叶片和旋转轴等构成)的旋转作用下，机械能传递给液体，在叶轮附近的区域的流动中产生涡流的同时，产生高速喷射，使液体沿着一定的路径在容器内循环流动。 该流动被称为液体的“流动型”，分为轴向流动型、径向流动型、在容器侧壁设置挡板等障碍物使流动方向变化而形成的各种混合流动型。 因此，流动模型依赖于叶片的几何形状和构造、容器内有无障碍物等，叶片的几何形状受对流模型的影响最大。1.轴向流型液体从轴向进入叶片，从轴向流出。 2 .径向流动型流体从轴向进入叶轮，从径向流出。 3 .混合流型叶片的流动有轴向速度、半径方向速度、切线方向速度三种速度。 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。(二)机械式液体搅拌机适用于处理低粘度或中粘度液体的机械式搅拌机。 按搅拌叶片类型分为1 .叶片式搅拌机2 .涡轮式搅拌机3 .螺旋桨式搅拌机、平桨式搅拌机的主要特征结构简单，制造容易桨式搅拌机的旋转速度慢(20-150r/min )。 流径向速度大，轴向速度低。 混合效果差局部剪切作用弱，不易发生乳化作用适用性广。 1 .平桨式搅拌机，为加强轴向混合，减少切向速度引起的表面涡流，通常在容器侧壁设置挡板。 为了提高搅拌效果，还可以增加叶片的对数。 为了加热材料，一般把容器底部做成夹克。 叶片种类，2 .涡轮式搅拌机类似叶片式搅拌机，叶片多短，是高速旋转径向流动式搅拌机。 液体通过涡轮叶片沿驱动轴吸引人。 它主要产生放射状流动，液体高速排放到涡轮周围，沿着槽壁上升流动。 涡轮叶片为46片，直径小于叶片，为容器直径的0.30.5倍，转速为4002000r/min，圆周速度在8m/s以内。涡轮式搅拌机的主要特点：适用于搅拌多种材料，尤其对中粘度液体特别有效混合产能高、能耗低、搅拌效率高具有高局部剪切效果清洗容易、成本高。 涡轮式搅拌机常用于制备低粘度乳浊液、悬浊液和固体溶液。 螺旋桨式搅拌机又称螺旋桨式搅拌机，多用于混合两种不溶性液体制备乳浊液。 低粘性材料，如油和水的混合物。 螺旋桨式搅拌机适用于低粘度液体的高速搅拌。 螺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。 螺旋桨搅拌机的主要特点：生产能力高，但互不流过溶液，生产细液滴乳化液，液滴直径范围狭窄时，生产能力受到限制；结构简单，易于维护；经常卷入空气形成气泡和离心涡旋；适合搅拌低粘度和中粘度的液体将喷嘴向内插入贮存槽的下部，其形状为直线或y形，对搅拌液施加喷流，使液流在容器内循环，发挥搅拌作用。(3)喷雾式搅拌机、1 .散布式搅拌机2 .空气升起式、(4)喷射式搅拌机、5 )真空搅拌机是为了保持材料的香味而在真空下操作的搅拌设备。 常用于制造中粘度和高粘度的酱，例如午餐肉罐等，该设备是为了在真空状态下混合搅拌肉糜而提供的。 四、气液混合机、食品工业最常见的气液混合操作是碳酸饮料生产中的碳酸化。 碳酸化是指使CO2与冷水和糖浆充分接触，溶解在液体中，制成含有CO2的饮料。 生产碳酸饮料的气液混合设备被称为碳酸化器，常用的碳酸化器有薄膜式碳酸化器、喷雾式碳酸化器、喷射式碳酸化器3种。调合机又称捏合机，主要加工高粘胶材料和粘性固体材料。 在粉体材料中加入少量液体，在高粘度材料中加入少量粉体、液体，完成形成均匀的塑料材料、糊、糊混合物等工艺。 完成混炼、充气等操作。 调味机广泛应用于烘烤食品和糖果、人造黄油、鱼肉制品和混合干酪的生产。 5.2调节机械、(1)调节原理调节机械处理的材料多为粘度极高的浆料或塑性固体。 由于流动性极小，混合器引起的材料局部运动不能波及整个容器，因此，它们是通过对流混合、扩散混合和剪切作用同时发生的。 调和操作取决于搅拌器与材料之间的充分接触，搅拌器的运动范围必须延伸到调和容器的各个部分。 其作用面积和转速随材料粘度而异，材料粘度越高，混合器的作用面积越大，转速越慢。 一般煎蛋卷的转速在70-270rpm范围内较高。 另一方面，调制机转速低，多为25-35rpm。1、立式蛋卷、立式蛋卷结构图1-机架2-马达3-容器升降机构4-皮带轮5-齿轮变速机构6-螺旋齿轮7-主轴8-锥齿轮9-行星齿轮10-搅拌头11-搅拌叶片12-搅拌容器，(二)主要设备，蛋卷搅拌粘稠性浆料材料。 在食品工业中经常用来输送蛋白液和奶油，在蛋糕生产中调配糊，在软糖生产中搅拌糖浆等。 蛋卷的转速比烤面包机的转速高，所以蛋卷也被称为高速调合机。1 )混合器、蛋包混合器的结构形状取决于所调制材料的性质和工艺要求。 典型的是搅拌机由搅拌桨和搅拌头组成三种结构。 搅拌桨在运动中搅拌材料。 搅拌头使搅拌桨相对于容器形成公转和自转运动规律。 (1)搅拌叶片、钩形搅拌叶片的单侧形状与容器侧壁的弧相同，前端为钩状。 该桨强度高，运转时各点可在容器内形成复杂的运动轨迹。 主要用于调配高粘度的材料，例如制作蛋糕所需要的糊。 网搅拌叶片：叶片外缘与容器内壁形状一致。 有一定强度，作用面积大，可增加剪切作用。 适用于中粘度材料的调配。 例如蛋白浆、糖浆、糖果等。滚筒式搅拌桨：搅拌时会引起材料液的紊乱，但由于搅拌线细，强度低。 只适用于工作阻力小的低粘度材料的搅拌，如稀蛋白液。(2)搅拌头、搅拌头由行星运动机构组成。 内齿轮1固定在框架上，当旋转臂3与主轴5旋转时，行星齿轮2通过内齿轮1与旋转臂3的协作，主轴的公转与内齿轮的啮合而自转，实现行星运动。 内齿轮的齿数比行星齿轮的齿数多，因此搅拌叶片的自转转速比公转转速大，即局部运动速度比整体运动速度高，自转方向与公转方向相反。 在、2、双臂式捏合机、主轴有断裂螺旋捏合机壳体的内壁，齿形凸部发挥强化混炼的作用。 5、球核混炼机(连续式混炼机)、乳浊液、悬浊液一边破碎一边混合的过程称为均质。 一般采用的机器叫均质机和胶体磨。均质的目的是得到均匀的混合物，使产品的粒子微细一致，不发生分离。 例如，在液体乳制品加工中防止产品脂肪的分离，有利于消化和吸收。 奶粉加工有利于后期雾化。 冰淇淋加工得到组织勺，细腻的产品。 提高带肉混浊蔬菜汁的稳定性等。 5.4均质机(湿式粉碎)、19.6-25.4MPa、1、均质原理(1)均质机的工作原理，(1)剪切在液体材料高速流动时，突然遇到狭窄的间隙，会产生较大的速度梯度，产生较大的剪切力，破碎材料。 三个角色合作。 不同类型均质机的工作原理各有重点。 “剪切冲击孔”，(2)冲击液体材料和均质阀发挥高速冲击作用，使脂肪球等撞击微小粒子。如果，(3)霍尔液体在均质阀的间隙中高速流