物料混合机械课件

物料混合机械一、均质原理二、高压均质机三、高剪切均质机

均质是一种特殊的混合操作，包括粉碎、混合双重作用。作用：

通过乳化均质处理，使两种通常不相容的液体进行密切混合，使一种液体粉碎成为极细微粒或小液滴，分散在另一种液体中，其产物为乳状液。应用：乳品、果汁、冰激淋等。

均质及均质操作的作用均质的目的

(1)减缓混合液分离混合液中轻液（颗粒）有上浮并在表面形成一层乳脂层的倾向，利用此特性可以进行牛乳分离。但果汁必须避免轻颗粒上浮分离。均质是有效防止产品中轻颗粒上浮的基本方法。

(2)获得稳定的、液相均匀的产品均质处理可使脂肪球的平均直径缩小到原来的1/10，而脂肪球数则比未经处理的乳液中多1000倍。脂肪球与乳液之间的总界面增加约100倍。在此情况下，分子和微小颗粒之间形成了一种粘合作用力，使微粒稳定均匀地分散在液体介质中，不发生分离，从而获得稳定的、液相均匀的液体混合物。(3)有利于消化和吸收

由于均质后的脂肪球质点很细小，与其他营养素混合时消化率可高达95%左右，因此有利于人体的消化和吸收。均质前后的脂肪球一、均质原理均质机理（一）剪切学说（二）冲击学说（破裂）（三）空穴学说目前均质机工作过程机理有三种假说：（一）剪切学说流体在高速流动时，在均质机头隙缝处，产生剪切作用而均质脂肪球通过三拄塞往复泵吸入泵体内，从弹簧座的凹槽流向阀门时产生剪切作用阀门缝隙的宽度不超过0.1mm，通过此缝隙的流速为150--200m/s剪切作用颗粒高速度通过均质头中的窄缝时，由于涡流而对脂肪产生剪切作用，使脂肪球破碎一般：在缝隙中心处液体流速最大，在缝隙避面处液体流速最小速度梯度剪切力脂肪球破裂均质均质头结构（二）撞击学说（破裂）三柱塞往复泵高压作用，使液流中的脂肪球和均质阀发生高速撞击现象，使料液中的脂肪球碎裂撞击学说高压作用脂肪球与均质阀发生高速撞击脂肪球破裂均质撞击作用当颗粒以高速度冲击均质阀时，使之破碎。高压均质机中前后设置两个均质头进行双级均质处理来提高均质效果。（三）空穴学说高压作用使料掖高速流过均质阀缝隙处，造成相当于高频振动，在瞬间引起空穴现象，使脂肪球碎裂空穴学说高压液料高速流动高频振动液料交替压缩与膨胀引起空穴脂肪球破裂均质空穴作用

液体静压能降至扩散相的蒸汽压力之下，在液体内部产生局部瞬时真空，形成空穴现象，使颗粒爆裂而粉碎。二、高压均质机高压均质机利用高压泵产生高压，物料通过一级或几级均质阀后，实现物料均质。

(一)主要结构主要由泵体、均质阀或安全阀、电动机、传动机构与机架几个部分组成。

高压均质机是由高压泵和均质阀组成的一种持殊形式的高压泵。目前的高压均质机为同一类型的三柱塞往复泵。高压泵和均质机的差别在于排出口安装的阀门不同，前者配安全阀，当压力过高时可使液体回到吸入口，后者配均质阀，液体通过均质阀后恢复至常压。

均质机19.6-25.4MPa

1、泵体泵体为一长方形，用不锈钢块锻造，开有三个活塞孔，配有活塞及阀活塞为圆柱状，不锈钢制造，为防止液体泄漏及空气渗入，采用垫料密封单作用泵工作时，流量有起伏，不均匀采用三柱塞泵时，流液量就克服了上述缺点，排液量也比较均匀。作用：是随着柱塞往复运动而周期的开启和关闭，完成吸入和排出过程，实现对物料的输送。2、泵阀（吸入阀和排出阀）大多数均质机上配备双级均质阀，在第一级中，料液压力为19.6-25.4MP.a,主要使脂肪球破碎，第二级料液压力减为3.43MPa,主要使脂肪球均匀分散。阀和阀座采用耐磨合金钢制造.三柱塞泵的特点是排液量比较均匀。(二)高压均质机的基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，从而达到颗粒减小、分散均匀的目的。均质前脂肪球所受压力为P0，流速为V0，通过均质阀缝隙受到压力为P1，使脂肪球在缝隙处先是被延伸，同时又存在着液流通过均质阀时的涡动作用，使延展部分被剪切为更细小的脂肪球微粒又因为流流中存在着表面活性物质(含有的卵磷脂及胆碱的磷脂)，它围绕在更细小时脂肪球微粒外层形成一种使这些微粒不再互相粘合的膜由这里不断的离开，这时后面部分的脂肪滴还没有流进缝隙中来。当它到达均质阀活门缝隙处，因同样的剪切作用继续形成更细小的脂肪球微粒，并不断地由此流去均质技术装备均质技术装备三、高剪切均质机结构与特点1、结构2、原理3、特点工作时，转子叶片高速回转，在叶片作用下流入的液体通过窄小的缝隙，在很高的剪切力作用下破碎、分散、混合。(1)粒度可达到1µm以上；(2)稳定性好；(3)能耗低，对材质无特殊要求

分类工业中使用的高剪切均质机可分为轴流式和径流式。

1.轴流式高剪切均质机轴流式剪切均质机的流型如图一所示。转子由类似蜗轮的结构组成，定子则沿轴向开有大小不同的孔。转子的高速旋转，均质头上下部位形成压力差，流体从底部或顶部被不断地吸入，经过定子、转子之间的间隙流至定子流道，并以极大的动能冲向上部折流板或容器底，流体被折回，返回均质头，由于料液不断受到反复的强制循环，同时在均质头内部受到高速旋转的转子与定子间的强烈剪切作用，使料液在极短时间内达到微粒化和均匀化。轴流式高剪切均质机转子的典型结构如图二所示，a型用于低粘度；b型用于高粘度。图一轴流式高剪切均质机流型图图二轴流式转子示意图(a)-为低粘度用(b)-为高粘度用2、胶体磨卧式胶体磨立式胶体磨胶体磨

一、胶体磨主要由料斗、定磨盘和动磨盘、排料口和传动机构组成。按安装方式可分为卧式胶体磨和立式胶体磨。胶体磨工作流程立式胶体磨卧式胶体磨定、动磨盘的锥度不同，间隙由大到小，可以调节。定、动磨盘之间间隙为0.5—1.5mm，动磨盘转速3000～15000r/min。立式胶体磨用粘度为10Pa.s左右料液的均质作业，卧式胶体磨多用于粘度较低的物料。胶体磨的特点是：①结构比较简单，操作方便，容易清洗②适用于粘度高的物料；③转速高，要求动磨盘平衡性能好。胶体磨胶体磨与剪切均质机都是以高剪切力为主，进行乳化分散的乳化器，在果汁加工中使用较为广泛。

(１)原理与结构胶体磨如图所示。定、转子为同轴构件，内层转子绕外层定子做相对高速旋转运动，物料在自重力和螺旋斜齿的抽吸作用下被吸入分散和研磨区域，在转子的旋转作用下加下加速，由此产生的强剪切力而使物料分散、均质和研磨。

胶体磨按照传动轴的空间安装位置可分为立式与卧式两种。定、转子是其主要部件，转子转速一般在1000～10000rpm，最高可达20000rpm。定转子的工作表面可以是光滑的，也可以是齿面(直齿、斜齿、菱形齿），当定子齿形倾角为900、、转子齿形倾角在450～750时，分散效率最高，功耗最低。型号材质粒度（um）生产率（L/h）动力（kw）定转子直径（mm）SSUS3041～530～10002.295LSUS3041～5100～72015178SLSUS3041～550～200022254(二)应用胶体磨用于冰淇淋、炼乳和奶粉等乳制品的生产。用于炼乳的生产，目的是粉碎炼乳中的脂肪球，防止炼乳在贮藏期易于上浮成“脂肪游离”。对于高粘度物料，胶体磨更加适宜。经加工后，组织状态均匀且有光泽。如生产可可饮料。应用胶体磨可用于冰淇淋、豆奶、炼乳的生产。安装简单，根据物料粘度大小，可选用泵、压缩空气、高位槽或其他技术装备供料。胶体磨用于炼乳生产，目的是粉碎炼乳中的脂肪球，防止炼乳在贮藏期易于上浮成“脂肪游离”。与均质机相比，胶体磨可把炼乳中的脂肪球粉碎得更小，一般不大于2μm，对防止“脂肪游离”有显著效果。第五节静态混合器一、静态混合原理二、典型静态混合器一、静态混合原理静态混合器定义：是一种借助于流体管路的不同结构，得以在很宽的雷诺数范围内进行流体的混合，而又没有运动机械部件的流体管路结构体；原理：液体在混合器内的混合主要有层流混合和湍流混合两种形式；二、典型静态混合器典型静态混合器卧式糖蜜连续稀释器；立式糖蜜连续稀释器；第六节捏和机一、捏和原理二、捏和机的分类三、典型捏和机一、捏和原理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捏合。捏合机用于一般粉体混合机和液体搅拌机不能加工的高粘度浆体或塑性固体的捏合，如面团和蜂蜜等。这些物料的粘度高达2000Pa.s以上。流动性极差。此外，通常将工作部件对物料先是局部混合，进而达到整体混合谓之捏合、揉合或调合。捏合机具有混合搅拌的功能，又具有对物料造成挤压力、剪切力、折叠力等综合作用，因此，捏合机的叶片格外坚固，能承受巨大的作用力，容器的壳体也要具有足够的强度和刚度。捏合机理，如前所述，主要有对流混合、扩散混合和剪切混合，通常这三种混合过程同时并存，但以剪切混合为主。常用的捏合机有如下几种：一、分批式捏合机（一）双臂式捏合机（二）波尼式捏合机（三）行星式捏合机二、连续式捏合机二、捏和机的分类三、典型捏和机三、打蛋机(一)工作原理工作时，搅拌器高速旋转，强制搅拌，被调和物料充分接触并剧烈摩擦，从而实现混合、乳化、充气及排出部分水分的作用。(二)打蛋机结构及主要零部件一般由搅拌器、容器、传动装置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润滑油漏入容器内)3、调和容器4、机座一、分批式捏合机

（一）双臂式捏合机

捏合机（二）波尼式捏合机

（三）行星式捏合机

二、连续式捏合机

（一）可氏捏合机主轴上有断开的螺旋，捏合机外壳内壁有齿形凸起部分起增强捏合作用。轴封

（1）填料密封特点：

①结构简单

②成本低

③对轴磨损大

④摩擦功耗大

⑤需经常调解泵轴泵壳密封填料(盘根)压盖机械密封

特点：

①密封可靠

②对轴无磨损