混合機械與設(shè)備

食品工廠機械與設(shè)備第七章混合機械與設(shè)備第七章混合機械與設(shè)備混合及其設(shè)備均質(zhì)及其設(shè)備第一節(jié)液體混合機械與設(shè)備第二節(jié)固體混合機械與設(shè)備第三節(jié)固液混合機械與設(shè)備第四節(jié)氣液混合機械與設(shè)備本章小結(jié)

思考題

自測題混合及其設(shè)備混合是指使兩種或兩種以上不同物料在外力作用下互相混合，成分濃度達到一定程度均勻狀態(tài)的單元操作?；旌喜僮魉捎玫脑O(shè)備因物料狀態(tài)不同而異。對于低黏度液體，采用的是攪拌機；對于固體粉料，所用的設(shè)備為混合機。介于兩種狀態(tài)之間的物料，既可用攪拌器，也可用混合器，但更經(jīng)常使用的是捏合機。

均質(zhì)及其設(shè)備均質(zhì)是一種使液體分散體系(懸浮液或乳化液)中的分散物(構(gòu)成分散相的固體顆?；蛞旱?微粒化、均勻化的處理過程。除了高壓均質(zhì)機以外，膠體磨、超聲波均質(zhì)器(或稱超聲波乳化器)、高速攪拌器等都有均質(zhì)功能。

第一節(jié)

液體混合機械設(shè)備液體混合主要用于互溶或互不相溶的液體與液體之間的混合，固體懸浮液的制取以及促進液體中固體的溶解、強化熱交換的操作中。一、液體攪拌機二、水粉混合機三、靜態(tài)混合器一、液體攪拌機液體攪拌目的帶有攪拌器的設(shè)備（一）基本結(jié)構(gòu)（二）攪拌器（三）攪拌容器（四）攪拌器的傳動裝置和軸封液體攪拌目的在食品加工中，液體攪拌機主要用于以下方面：促進物料的傳熱，使物料溫度均勻化；促進物料中各成分混合均勻；促進溶解、結(jié)晶、浸出、凝聚、吸附等過程進行；促進酶反應(yīng)等生化反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)過程的進行。帶有攪拌器的設(shè)備食品工業(yè)中典型的帶攪拌器的設(shè)備有：發(fā)酵罐、酶解罐、冷熱缸、溶糖鍋、沉淀罐等。這些設(shè)備雖然名稱不同，但基本構(gòu)造均屬于液體攪拌機。（一）基本結(jié)構(gòu)攪拌機械的種類較多，但其基本結(jié)構(gòu)是一致的。主要由攪拌裝置、軸封和攪拌容器三大部分組成，即：攪拌設(shè)備

軸封

攪拌裝置傳動裝置攪拌軸攪拌器攪拌容器罐體附件傳動裝置傳動裝置是賦予攪拌裝置及其它附件運動的傳動件組合體，在滿足機器所必須的運動功率及幾何參數(shù)的前提下，希望傳動鏈短、傳動件少、電動機功率小，以降低成本。攪拌器攪拌器（或稱攪拌槳）及攪拌軸的主要作用是通過自身的運動使攪拌容器中的物料按某種特定的方式流動，從而達到某種工藝要求。所謂特定方式的流動（流型）是衡量攪拌裝置性能最直觀的重要指標。（二）攪拌器1．攪拌器的類型2．攪拌器的安裝形式3．攪拌器槳葉與流型4．攪拌器的選擇1．攪拌器的類型兩大類型：

小面積葉片高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的攪拌器，屬于這種類型的攪拌器有渦輪式、旋槳式等，多用于低黏度的物料；

大面積葉片低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的攪拌器，屬于此類型的攪拌器有框式、垂直螺旋式等，多用于高黏度的物料。各種典型攪拌器型式

2．攪拌器的安裝形式攪拌器不同的安裝形式會產(chǎn)生不同的流場，使攪拌的效果有明顯的差別。常見的有以下幾種攪拌軸相對于容器的安裝方式。（1）中心立式攪拌安裝形式（2）偏心式攪拌安裝形式（3）傾斜式攪拌安裝形式（4）底部攪拌安裝形式（5）旁入式攪拌安裝形式（6）其它安裝形式的攪拌器（1）中心立式攪拌安裝形式這種安裝形式的攪拌設(shè)備可以將槳葉組合成多種結(jié)構(gòu)形式以適應(yīng)多種用途。特點功率與轉(zhuǎn)速擋板特點這種安裝的特點是攪拌軸與攪拌器配置在攪拌罐的中心線上，呈對稱布局，驅(qū)動方式一般為帶傳動或齒輪傳動，或者通過減速傳動，也有用電動機直接驅(qū)動。功率與轉(zhuǎn)速這種型式的攪拌設(shè)備的攪拌器功率可以從0.1kW至數(shù)百千瓦。常用功率范圍為

0.2~22kW。一般認為，功率小于3.7kW的為小型，5.5~22kW為中型，大于22kW為大型。食品工業(yè)中攪拌設(shè)備中多用中小型的攪拌器。轉(zhuǎn)速低于100r/min的為低速型；100~400r/min

的為中速型；大于400r/min的為高速型。擋板為了防止在攪拌器附近產(chǎn)生渦流回轉(zhuǎn)區(qū)域，往往在立式容器的側(cè)壁上裝擋板。但用于食品料液攪拌的不多見，原因是由于清洗上的不方便。（2）偏心式攪拌安裝形式攪拌器安裝在立式容器的偏心位置。能防止液體打漩，效果與裝擋板相近。中心線偏離容器軸線的攪拌軸，會使液流在各點處壓力分布不同，加強了液層間的相對運動，從而增強了液層間的湍動，使攪拌效果得到明顯的改善。但偏心攪拌容易引起設(shè)備在工作過程中的振動，一般此類安裝形式只用于小型設(shè)備上。（3）傾斜式攪拌安裝形式是將攪拌器直接安裝在罐體上部邊緣處，攪拌軸斜插入容器內(nèi)進行攪拌。對攪拌容器比較簡單的圓筒形或方形敞開立式攪拌設(shè)備，可用夾板或卡盤與筒體邊緣夾持固定。這種安裝形式的攪拌設(shè)備比較機動靈活，使用維修方便，結(jié)構(gòu)簡單、輕便，一般用于小型設(shè)備上，可以防止打漩效應(yīng)。（4）底部攪拌安裝形式將攪拌器安裝在容器的底部。它具有軸短而細的特點，無需用中間軸承，可用機械密封結(jié)構(gòu)，有使用維修方便、壽命長等優(yōu)點。此外，攪拌器安裝在下封頭處，有利于上部封頭處附件的排列與安裝，特別是上封頭帶夾套、冷卻構(gòu)件及接管等附件的情況下，更有利于整體合理布局。由于底部出料口能得到充分的攪動，使輸料管路暢通無阻，有利于排出物料。缺點是，槳葉葉輪下部至軸封處常有固體物料黏積，容易變成小團物料混入產(chǎn)品中影響產(chǎn)品質(zhì)量。（5）旁入式攪拌安裝形式攪拌器安裝在容器側(cè)壁。在同等功率下，能得到最好的攪拌效果。轉(zhuǎn)速一般在360~450r/min之間。驅(qū)動方式有齒輪傳動與帶傳動兩種。主要缺點是軸封比較困難。不同角度的流動效果不同角度的流動效果旁入式攪拌裝置在不同旋槳位置所產(chǎn)生的不同流動狀態(tài)。(1)α=7°~12°

(2)α>12°

(3)α=0°圖6.4旁入式攪拌軸與徑向的夾角及流形

(6)其它安裝形式的攪拌器還有其它安裝形式的攪拌器。如臥式容器攪拌器，是將攪拌器安裝在臥式容器的上方。此類布局可以降低整臺設(shè)備的安裝高度，提高設(shè)備的抗振動能力，改善懸浮液的狀態(tài)，如充氣攪拌就是采用臥式容器的攪拌設(shè)備。

3．攪拌器槳葉與流型流動狀態(tài)與攪拌容器的結(jié)構(gòu)及其附件有一定關(guān)系。攪拌器槳葉的結(jié)構(gòu)形狀與運轉(zhuǎn)情況是決定容器內(nèi)液體流動狀態(tài)最重要的因素。攪拌器件周圍流體的運動方向有三種，即徑向流、軸向流和環(huán)流。普通攪拌器一般只有一種為主導(dǎo)流向。(1)軸向流型或(2)徑向流型

液體由軸向進入葉片，從軸向流出，稱為軸向流型。旋槳式葉片旋轉(zhuǎn)時，以軸向流量最大，也有水平環(huán)流、徑向流。此類槳葉稱為軸流型槳葉。

折葉開啟渦輪式和旋槳式可以產(chǎn)生明顯的軸向流。（1）軸向流型27流體由軸向進入葉輪，從徑向流出。如平直葉的槳葉式、渦輪式葉片，這種高速旋轉(zhuǎn)的小面積槳葉攪拌器所產(chǎn)生的液流方向主要為垂直于罐壁的徑向流動。由于平直葉的運動與液流相對速度方向垂直。當?shù)退龠\轉(zhuǎn)，（2）徑向流型主要為環(huán)向流，當轉(zhuǎn)速增大時，液體的徑向流動就逐漸增大，槳葉轉(zhuǎn)速越高，由平直葉排出的徑向流動越強烈，打漩效應(yīng)也隨之增強，嚴重時會造成液體外溢。4．攪拌器的選擇選擇因素及選擇試驗（1）根據(jù)介質(zhì)黏度高低選型（2）根據(jù)攪拌過程和目的選型選擇因素及選擇試驗一般選擇攪拌時主要應(yīng)從介質(zhì)的黏度高低、容器的大小、轉(zhuǎn)速范圍、動力消耗以及結(jié)構(gòu)特點等幾方面因素綜合考慮。也可以通過小型試驗進行選擇。通?？刹捎媒?jīng)驗類比的方法，以某臺實際使用的機型為參考，在相近的工件條件下進行類比選型。根據(jù)介質(zhì)黏度高低選型是一種基本方法。如圖6.6所示，隨著黏度增高，各種攪拌器選用的順序為旋槳式、渦輪式、槳式、錨式和螺帶式等。對旋漿式指出了大容器量液體時用低轉(zhuǎn)速，小容量液體時用高轉(zhuǎn)速。各類型式使用有重疊性，例如槳式攪拌器由于其結(jié)構(gòu)簡單，用擋板后可以改善流型，所以，在低黏度時也是應(yīng)用得較普遍的。而渦輪式由于其對流循環(huán)能力、湍流擴散和剪切都較強，幾乎是應(yīng)用最廣泛的一種槳型。

（１）根據(jù)介質(zhì)黏度高低選型圖6.6攪拌器選擇曲線1.錨式、螺帶式；2.漿式；3.渦輪式；4、渦輪式；5、旋漿式；R1=1750r/min;R2=1150r/min;R3=420r/min（2）根據(jù)攪拌過程和目的選型這種方法根據(jù)攪拌過程和目的，對照攪拌器的流動效果作出判斷選擇。低黏度均相液－液混合分散操作懸浮液操作有氣體吸收的攪拌結(jié)晶過程的攪拌操作這種混合，攪拌難度小，旋槳式循環(huán)能力強，動力消耗少，最適用。平槳式結(jié)構(gòu)簡單，成本低，適宜小容量液相混合。渦輪式動力消耗大，會增加費用。低黏度均相液－液混合分散操作渦輪式因具有高剪切力和較大循環(huán)能力，所以最適用。其中平直葉渦輪剪切作用大于折葉和后彎葉的剪力作用，因此應(yīng)優(yōu)先選用。為了加強剪切效果，容器內(nèi)可設(shè)置擋板。渦輪式：使用范圍大，其中以彎葉開啟渦輪式最好。它無中間圓盤，上下液體流動暢通，排出性能好，槳葉不易磨損。槳式：速度低，只用于固體粒度小，固液相對密度差小、固相濃度較高、沉降速度低的懸浮液。旋漿式：使用范圍窄，只適用于固液相對密度差小或固液比在5%以下的懸浮液。對于有軸向流的攪拌器，可不加擋板。因固體顆粒會沉積在擋板死角內(nèi)，所以只在固液比很低的情況下才使用擋板。懸浮液操作圓盤式渦輪：最合適。它剪切力強，圓盤下可存在一些氣體，使氣體的分散更平衡。開啟式渦輪：不適用。平槳式及旋槳式：只在少量易吸收的氣體要求分散度不高的場合中使用。有氣體吸收的攪拌36結(jié)晶過程的攪拌操作小直徑的快速攪拌器：如渦輪式，適用于微粒結(jié)晶。大直徑的慢速攪拌器：如槳式，用于大晶體的結(jié)晶。軸封軸封是指攪拌軸及攪拌容器轉(zhuǎn)軸處的密封裝置。為避免食品污染，軸封的選擇必須給予重視。攪拌器的軸封軸封是攪拌軸與罐體之間密封裝置。是否需要，與攪拌容器的壓力狀態(tài)及攪拌軸的安裝位置有關(guān)。真空攪拌設(shè)備和加壓攪拌設(shè)備均有密封機構(gòu)。攪拌軸與罐體軸線垂直安裝的也必須有軸封機構(gòu)。另外，有無菌要求的攪拌罐也需要有相應(yīng)的軸封措施。軸封應(yīng)滿足密封和衛(wèi)生兩方面的要求。常見的軸封有兩種形式，填料密封和機械密封。

（一）基本結(jié)構(gòu)攪拌機械的種類較多，但其基本結(jié)構(gòu)是一致的。主要由攪拌裝置、軸封和攪拌容器三大部分組成，即：攪拌設(shè)備

軸封

攪拌裝置傳動裝置攪拌軸攪拌器攪拌容器罐體附件攪拌容器攪拌容器也稱攪拌槽或攪拌罐。其作用是容納攪拌器與物料在其內(nèi)進行操作。對于食品攪拌容器，除保證具體的工藝條件外，還要滿足無污染、易清洗等專業(yè)技術(shù)要求。罐體

罐體大多數(shù)設(shè)計成圓柱形，其頂部為開放式或密閉式，底部大多數(shù)成碟形或半球形，平底的很少見到，因為平底結(jié)構(gòu)容易造成攪拌時液流死角，影響攪拌效果，同時也不利于料液的完全排放。1．罐體罐體的形狀-支承-壓力-作用罐體的容積-徑高比罐體的換熱結(jié)構(gòu)罐體的形狀-支承-壓力-作用用于低黏度物料的攪拌用罐體一般為立式圓筒形容器，其底可以是平底的，也有碟形底和球形底的。罐體通過支座安裝在平臺上。罐體在規(guī)定的溫度及壓力下，為物料完成其攪拌過程提供一定的空間。罐體的換熱結(jié)構(gòu)需要進行加熱或冷卻操作的攪拌罐，通常為夾層式的。用于蒸汽加熱的夾套應(yīng)當耐壓，此時的攪拌罐是壓力容器。攪拌罐器也可采用其它形式的換熱器，如盤管式等。

附件典型攪拌設(shè)備通常還設(shè)有進出口管路、夾套、人孔、溫度計插套以及擋板等附件。接管口進料管一般設(shè)在攪拌罐蓋部，也有設(shè)在罐體部位的。出料管一般裝在罐底中心或側(cè)面，具體位置要能將所有液體排盡。各種進、出料管的接口形式有螺紋、法蘭、快接活接頭或軟管等幾種。如攪拌罐為負壓，可利用真空吸料原理從下面進料。液體混合機械設(shè)備液體混合主要用于互溶或互不相溶的液體與液體之間的混合，固體懸浮液的制取以及促進液體中固體的溶解、強化熱交換的操作中。一、液體攪拌機二、水粉混合機三、靜態(tài)混合器二、水粉混合機水粉混合機又稱水粉混合器、水粉混合泵、液料混合機、液料混料泵、混合機等，是一種將可溶性粉體溶解分散于水或液體中的混合設(shè)備。外形與結(jié)構(gòu)工作原理適用場合外形與結(jié)構(gòu)其外形及結(jié)構(gòu)，主要由機殼、葉輪、粉料斗及電機構(gòu)成。工作原理工作原理是利用葉輪的高速旋轉(zhuǎn)剪切，將（裝在料斗中的）粉狀物料和（從進液口進入的）液體進行充分拌和，輸送出所需的混合物。通過料斗加入的參與混合的物料，既可以是流動性良好的粉料，也可以是流動性較好的濃度較高的溶液或漿體。工作原理料斗下方的調(diào)節(jié)閥，主要是為了得到不同添加物含量的混合液體。根據(jù)工藝需要，可以將混合機串接在加工管路中進行連續(xù)混合操作，也可與一臺罐器相連接進行間歇式混合操作。水粉混合機特別適用于再制乳制品生產(chǎn)，例如用于乳粉、乳清粉、鈣奶、糊精粉等與液體的混合，也可用于果汁和其它飲料的生產(chǎn)。

適用場合三、靜態(tài)混合器也稱管道混合器。基本構(gòu)成工作原理應(yīng)用場合特點背景情形20世紀70年代初開始發(fā)展的一種先進混合器，1970年美國凱尼斯公司首次推出其研制開發(fā)的靜態(tài)混合器。20世紀80年代我國也開始研究生產(chǎn)，已經(jīng)在環(huán)保和化工領(lǐng)域得到很好應(yīng)用，并且也已經(jīng)在食品行業(yè)得到應(yīng)用。靜態(tài)混合器是一種沒有運動部件的高效混合設(shè)備?；緲?gòu)成十分簡單。主要由帶管道接口的混合器殼體和混合單元構(gòu)成?；旌掀鞯臍んw通常為直管，根據(jù)需要可在直管的不同位置接支管，供各種需要混合的物料進入。殼體混合單元是靜態(tài)混合器的關(guān)鍵，其形式有多種，供不同物性料液和流動條件場合的應(yīng)用。如圖6.9所示為適合于食品業(yè)的SK和SD型的混合單元外型。也可根據(jù)需要選用或設(shè)計其它型式的混合單元。

圖6.9兩種適用于食品物料的混合單元

SK型SD型所謂“靜態(tài)”是指起主要混合作用的混合單元在殼體上是固定不動的，這種混合器也由此取名。雖然混合單元是靜止的，但靜態(tài)混合器需要以流體運動作為混合動力。所有的靜態(tài)混合器的主輸入料液均需要有足夠的壓頭才能正常工作，因此它常常需要與輸送泵配合使用。由外部提供混合能通過固定在管內(nèi)的混合單元件，將流體分層切割、剪切、折向和重新混合，流體不斷改變流動方向，不僅將中心液流推向周邊，而且將周邊流體推向中心，達到流體之間三維空間良好分散和充分混合的目的。工作原理與此同時，流體自身的旋轉(zhuǎn)作用在相鄰元件連接處的界面上亦會發(fā)生。這種完善的徑向環(huán)流混合作用，使流體在管子截面上的溫度梯度、速度梯度和質(zhì)量梯度明顯降低。工作原理可用于各種形態(tài)物料的混合、萃取、氣體吸收、熱交換、溶解、分散等操作。食品加工中已經(jīng)應(yīng)用的方面有：不同組分液體的混合、懸浮液的分散化、濃漿的稀釋以及換熱等。應(yīng)用場合靜態(tài)混合器用來對各種料液進行混合時，不同的進料必須經(jīng)過計量，因此一般用定容積泵作為靜態(tài)混合器的輸送動力（如轉(zhuǎn)子泵等）。圖6.10為利用靜態(tài)混合器對將兩種料液進行混合的系統(tǒng)組合示意。這種系統(tǒng)可用以將果味成分添加混合到攪拌型酸乳中。

不同組分液體的混合63靜態(tài)混合器可接在水粉混合機后，進一步分散固體粉粒，起均質(zhì)作用。這種均質(zhì)作用依靠液體在混合器內(nèi)產(chǎn)生的流速變化實現(xiàn)。此處的靜態(tài)混合器不必用定量泵進料，可以利用一般離心泵，也可利用水粉混合機的輸出壓頭作為分散作用的動力源。這種系統(tǒng)可用以乳粉的加水混合。靜態(tài)混合器后還可再串接高壓均質(zhì)機，以獲得更為穩(wěn)定的再生乳。

圖6.11用靜態(tài)混合器對水粉混合物進一步分散的系統(tǒng)水粉混合機液體粉體水粉混合物靜態(tài)混合器分散化的水粉混合物懸浮液的分散化64靜態(tài)混合器也可用作間接式換熱器（圖6.12），對料液進行加熱或冷卻。用作間接式換熱器的靜態(tài)混合器，一般在混合元件外裝夾套，或者直接利用管線繞制成混合元件，這樣可以進一步提高換熱的效率和均勻性。換熱器作用特點（1）流程簡單，結(jié)構(gòu)緊湊；（2）設(shè)備小、投資少、能耗小，操作彈性大，安裝 維修簡便、混合性能好；（3）應(yīng)用靈活性大等。66第二節(jié) 固體混合機械引言一、容器回轉(zhuǎn)型混合機二、容器固定型混合機引言食品工業(yè)中，混合機應(yīng)用于谷物混合、粉料混合、面粉中加輔料與添加劑、干制食品中加添加劑與調(diào)味粉及速溶飲品的制造等操作中，目的是使兩種或兩種以上的粉料顆粒通過流動作用，成為組分濃度均勻的混合物。在混合機內(nèi)，大部分混合操作都同時存在對流、擴散和剪切三種混合方式，但由于機型結(jié)構(gòu)和混合料物性方面的不同，往往是某一種混合方式起主導(dǎo)作用。混合機通?？砂椿旌先萜鞯倪\動方式不同分為容器固定式和容器回轉(zhuǎn)式兩大類。一、容器回轉(zhuǎn)型混合機基本結(jié)構(gòu)工作原理（一）V形混合機（二）對錐式混合機（三）傾筒式混合機基本結(jié)構(gòu)原理容器回轉(zhuǎn)型混合機工作時容器呈旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，物料隨著容器旋轉(zhuǎn)方向依靠物料本身的重力流動完成混合。容器內(nèi)一般沒有攪拌工作部件，如果安裝攪拌器件，則可以縮短混合時間。70基本結(jié)構(gòu)原理容器的形狀有多種，常以容器形狀命名——V形、對錐式、傾筒式混合機等。是間歇式混合機，裝卸物料時需要停機。間歇式混合機易控制混合質(zhì)量，可適應(yīng)粉粒物料配比經(jīng)常改變操作要求，因此適用于小批量多品種的混合操作。71轉(zhuǎn)速、混合均勻度、混合時間與裝填率容器的回轉(zhuǎn)速度不能太高，否則會因離心力過大，物料緊貼容器內(nèi)壁固定不動，無法進行混合。以擴散混合為主。這種混合機可以達到很高的混合均勻度，沒有殘留現(xiàn)象，但所需的混合時間長。容器的物料裝填率因容器形狀不同而異，但一般不得超過容器有效容積的60％。（一）V形混合機其容器由兩個圓筒呈V形焊合而成，夾角范圍在

60°~90°之間。工作時要求主軸平衡回轉(zhuǎn)，裝料量為兩個圓筒體積的20％~30％。其轉(zhuǎn)速很低，為6~25r/min。V形混合機常用來混合粉料，若在筒內(nèi)安裝攪拌葉輪，可用來混合凝聚性高的食品。（二）對錐式混合機容器由兩個對稱的圓錐形殼體焊接而成，圓錐角呈60°角和

90°角兩種形式。驅(qū)動軸固定在錐底部分，轉(zhuǎn)速為5~20r/min。圓錐體的兩端設(shè)有進出料口，以保證卸料后機內(nèi)無殘留料?；旌蠒r間：若容器內(nèi)未安裝葉輪，一般混合時間為5~20min

；若容器內(nèi)安裝葉輪，混合時間可縮短到2min

左右。

（三）傾筒式混合機傾筒式混合機的容器是一個圓柱筒，常見有水平回轉(zhuǎn)和斜置回轉(zhuǎn)兩種機型。圖6.15傾筒式混合機（1）水平回轉(zhuǎn)滾筒（2）斜置回轉(zhuǎn)滾筒水平回轉(zhuǎn)筒式混合機的圓筒為水平放置，回轉(zhuǎn)軸線與圓筒軸線同軸。水平回轉(zhuǎn)筒式混合機的裝料量均為圓筒容積的30%。缺點是，在筒內(nèi)的物料可能會和圓筒一起回轉(zhuǎn)，尤其是位于圓筒兩端的物料不能充分混合，故不能多裝料，否則影響混合效果。水平回轉(zhuǎn)筒式混合機如果回轉(zhuǎn)軸線與圓筒軸線相交，稱為斜置回轉(zhuǎn)筒式混合機。斜置回轉(zhuǎn)筒式混合機克服了水平回轉(zhuǎn)筒式的缺點，物料在筒內(nèi)作復(fù)雜的運動，即使裝料量較多，其混合效果也較好。主軸轉(zhuǎn)速為40~100r／min。常用于香辛料和啤酒麥芽粉等的混合作業(yè)。

斜置回轉(zhuǎn)筒式混合機77二、容器固定型混合機（一）臥式螺旋環(huán)帶混合機（二）立式螺旋式混合機（三）行星錐形混合機（四）傾斜螺帶連續(xù)混合機結(jié)構(gòu)特點是工作時容器固定不動，內(nèi)部安裝有旋轉(zhuǎn)混合部件。旋轉(zhuǎn)件大多為螺旋結(jié)構(gòu)。混合過程以對流作用為主，適用于物理性質(zhì)差別及配比差別較大的散料混合。固定容器式混合機的操作方式有間歇與連續(xù)兩種，依生產(chǎn)工藝而定。

（一）臥式螺旋環(huán)帶混合機通常簡稱為臥式混合機，是最為常見的間歇式固定容器混合機。大中型混合機多為此種機型。結(jié)構(gòu)特點：混合時間短，混合均勻度相對較差，排料迅速，腔內(nèi)物料殘留量少，但配套動力和占地面積較大。易造成物料破碎。2214353圖6.16臥式螺旋環(huán)帶混合機機體底部呈U形，主要工作部件：兩螺旋帶（旋向相反，兩方向輸送能力相等）。外層螺旋環(huán)帶與殼底之間的間隙一般為2~5mm，以盡量減少腔內(nèi)物料的殘留量。為加快轉(zhuǎn)軸附近物料的流動，有些機型在轉(zhuǎn)軸處安裝有小直徑實體螺旋葉片。一般沿殼體全長或者在占殼體1/3~1/2長度上開設(shè)卸料門，可迅速卸料。蓋板門機體螺帶轉(zhuǎn)子電動機減速器螺帶轉(zhuǎn)子（二）立式螺旋式混合機結(jié)構(gòu)各種物料組分經(jīng)計量后，加入進料斗中，由垂直螺旋向上提升到內(nèi)套筒的出口時，被甩料板向四周拋撒，物料下落到錐形筒內(nèi)壁表面和內(nèi)套筒之間的間隙處，又被垂直螺旋向上提升，如此循環(huán)，直到混合均勻為止，然后打開卸料門從出料口排料?；旌蠒r間一般為10~15min。特點：配用動力小，占地面積少，效率低。混合時間長，料筒內(nèi)物料殘留量較多。多用于混合質(zhì)量和殘留量要求較低的場合，為小型混合機。特點（三）行星錐形混合機結(jié)構(gòu)工作原理混合時間：小容量混合機2~4min，大容量混合機8~10min。

立式行星錐形混合機由圓錐形筒體、傾斜安置的混合螺旋、減速機構(gòu)、電動機、進料口和出料口等組成。結(jié)構(gòu)工作原理從進料口將配制好的一批物料加入機內(nèi)，啟動電動機，搖臂帶動混合螺旋以2~6r/min速度繞混合機中心軸線旋轉(zhuǎn)。同時，混合螺旋又以60~100r/min的速度自轉(zhuǎn)。在機殼外壁可以加水套以加熱或冷卻腔內(nèi)物料。當一批料混合均勻后，打開出料口卸料。（四）傾斜螺帶連續(xù)混合機結(jié)構(gòu)工作過程特點整體呈傾斜狀，進料口設(shè)置于混合機的低端，而出料口設(shè)在高端。主軸在進料口端設(shè)置螺桿，其余部分設(shè)置螺帶及沿螺旋線布置槳葉。結(jié)構(gòu)工作過程工作時，由進料口連續(xù)送入的物料，在進料段被螺桿強制送入混合段，在混合段內(nèi)被螺帶及槳葉向前推動形成翻滾的徑向混合。88工作過程同時在物料自身重力作用下經(jīng)螺帶空隙下滑形成返混的軸向混合，這兩種方式共同構(gòu)成對于物料的連續(xù)混合，混合后的物料連續(xù)地從出料口排出。調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)這種返混的程度，即可控制物料在機內(nèi)停留時間及混合效果。89特點因返混形成的軸向混合作用區(qū)域較小，同時物料停留時間不盡一致，混合質(zhì)量較差，并要求各組分均連續(xù)計量喂料，適用于混合度要求不高的場合。第三節(jié) 固液混合機械設(shè)備捏合概念捏合設(shè)備一、雙臂式捏合機二、臥式和面機三、立式混合捏合設(shè)備捏合概念捏合是指將含液量較少的粉體或高黏度物質(zhì)和膠體物質(zhì)與微量細粉末的混合物加工成可塑性物質(zhì)或膠狀物質(zhì)的操作。典型的例子是用面粉加水等調(diào)和成面團、蛋糕糊及口香糖糕的制備等。捏合操作的實質(zhì)是固體與液體的混合操作，所以，捏合操作有時也稱為固液混合或調(diào)和操作。捏合概念捏合操作多用專門的捏合設(shè)備完成。由于捏合操作所處理的是流動性差的粉體或膠體物性的原料，并且要求得到的是均一的塑性體或高黏度漿體和膠體物，因此，捏合機的攪拌葉片要格外堅固，能承受巨大的作用力，容器的殼體也要具有足夠的強度和剛度。捏合設(shè)備捏合機可按容器是固定還是回轉(zhuǎn)來分類。絕大多數(shù)捏合機都是固定容器型。固定容器型捏合機又可按轉(zhuǎn)軸的位置分為水平軸和垂直軸兩種型式，按軸的數(shù)量分單軸式和雙軸式。多數(shù)捏合機為間歇式。典型攪拌捏合設(shè)備：臥式雙臂捏合機、打蛋機以及和面機等。94一、雙臂式捏合機是典型的用于可塑物混合的間歇操作的捏合設(shè)備。處理對象：面包、餅干制造業(yè)中面粉、水、酵母和其它原輔料的均勻混合與捏合。在巧克力制造工業(yè)中，用于可可液漿、糖粉和奶粉等的捏合混合。主要由一對轉(zhuǎn)子、混合室及驅(qū)動裝置等組成。由于通常使用的兩根攪拌轉(zhuǎn)子呈“Z”字形，因此常稱Z形捏合機。圖6.20雙臂式捏合機（一）混合室?guī)w或不帶蓋，帶蓋的捏合機與槽體具有很好的密封性能，可使混合室在真空或加壓的條件下進行操作。底部呈“W”

形或鞍形的鋼槽。鋼槽多做成夾套式，可通入加熱或冷卻介質(zhì)。（一）混合室一般為可傾式，由人工或電機驅(qū)動將槽體的一側(cè)豎起可供出料或清洗。直接排料和側(cè)傾混合室排料。直接排料：混合室底部設(shè)排料口（或排料門）。側(cè)傾混合室排料：混合室為可翻轉(zhuǎn)式。（二）轉(zhuǎn)子有一對轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子有多種形式轉(zhuǎn)子安裝形式圖6.22捏合機轉(zhuǎn)子形式（1）（2）（3）（4）（5）（6）Z形轉(zhuǎn)子單螺旋轉(zhuǎn)子雙螺旋轉(zhuǎn)子爪形轉(zhuǎn)子刀片形轉(zhuǎn)子X形轉(zhuǎn)子小型捏合機的轉(zhuǎn)子多為實心體，大型捏合機轉(zhuǎn)子設(shè)計成空腔形式，可在轉(zhuǎn)子內(nèi)通入加熱或冷卻介質(zhì)。轉(zhuǎn)子在混合室內(nèi)的安裝形式有相切式和相疊式兩種（圖6.21）。相切式安裝時，兩轉(zhuǎn)子外緣運動跡線是相切的；相疊式安裝時，兩轉(zhuǎn)子外緣運動軌跡線是相交的。轉(zhuǎn)子安裝形式（1）相切式（2）相疊式圖6.21轉(zhuǎn)子安裝形式相切式安裝的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子可以同向旋轉(zhuǎn)，也可相向旋轉(zhuǎn)，常用轉(zhuǎn)子間速比為1.5:1、2:1和3:1。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，物料在兩轉(zhuǎn)子相切處受到強烈剪切。同向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子間的剪切力能達到非常大的數(shù)值。轉(zhuǎn)子外緣與混合室壁的間隙內(nèi)，物料也受到強烈剪切。相切式安裝的捏合機同時在轉(zhuǎn)子之間的相切區(qū)域和轉(zhuǎn)子外緣與混合室壁間的區(qū)域產(chǎn)生混合作用。特別適用于初始狀態(tài)為片狀、條狀或塊狀物料的混合。相疊式安裝的轉(zhuǎn)子相疊式安裝的轉(zhuǎn)子，只能同向旋轉(zhuǎn)，由于運動跡線相交，為避免攪拌臂相碰，兩臂的轉(zhuǎn)速比只能用1:2和1:1。相疊式安裝的轉(zhuǎn)子外緣與混合室壁間隙很小，一般在1mm左右，在這樣小的間隙中，物料將受到強烈剪切、擠壓作用，不僅可以增加混合（或捏合）效果，同時可以有效地除掉混合室壁上的滯料，有自潔作用。適用于粉狀、糊狀或黏稠液態(tài)物料的混合。二、立式混合捏合設(shè)備立式混合捏合設(shè)備常稱為混合鍋，其主體由攪拌器與不帶蓋的容器構(gòu)成。兩種型式：容器固定式和容器轉(zhuǎn)動式，相應(yīng)的兩種型式的具體設(shè)備有立式打蛋機和立式和面機。（一）立式打蛋機（二）立式和面機（一）打蛋機打蛋機結(jié)構(gòu)攪拌器形式攪拌器的行星運動

工作原理應(yīng)用打蛋機結(jié)構(gòu)由攪拌器、鍋體（容器）、傳動裝置及容器升降機構(gòu)等組成。鍋體由一段短圓筒和一個半球形器底制成，可以升降，裝有手柄供人工卸除物料。圖6.28立式打蛋機外型

攪拌器形式形式有多種，使用較多的3種。攪拌器的行星運動

攪拌器在鍋體內(nèi)作行星運動。主軸轉(zhuǎn)速范圍為20~80r/min，其攪拌器自身轉(zhuǎn)速范圍為70~270r/min。由于攪拌器轉(zhuǎn)速高，故打蛋機也常稱為高速調(diào)和機。攪拌器與與鍋壁間隙很小，攪拌作用可遍及鍋內(nèi)全部物料。打蛋機的工作原理攪拌器通過自身高速旋轉(zhuǎn)，強制攪打，使得被攪拌物料充分接觸與劇烈摩擦，以實現(xiàn)對物料的混合、乳化、充氣及排除部分水分的作用，從而滿足某些食品加工工藝的特殊要求。打蛋機在食品生產(chǎn)中常被用來攪打各種蛋白液。主要加工對象是黏稠性漿體，如生產(chǎn)軟糖、半軟糖的糖漿；生產(chǎn)蛋糕、杏元餅的面漿以及花式糕點上的裝飾乳酪等。生產(chǎn)砂型奶糖時，通過攪拌可使蔗糖分子形成微小結(jié)晶體，俗稱“打砂”操作。生產(chǎn)充氣糖果時，將浸泡的干蛋白、蛋白發(fā)泡粉、明膠溶液及濃糖漿等混合攪拌后，可得到潔白、多孔性的充氣糖漿。

打蛋機的應(yīng)用（二）立式和面機結(jié)構(gòu)攪拌器工作過程:應(yīng)用:結(jié)構(gòu)圖6.31所示為立式和面機這一種，主要由鍋體、攪拌器、機架及傳動裝置構(gòu)成。鍋體固定在轉(zhuǎn)動盤上，因而工作時可以轉(zhuǎn)動。圖6.31立式和面機外形圖攪拌器攪拌器（即混合元件）偏心安裝于靠近鍋壁處，作固定的轉(zhuǎn)動。形式有多種，框式最普遍，叉式應(yīng)用也廣，還有做成扭曲狀的槳葉，以增加軸向或其它形式運動。（二）立式和面機工作過程:轉(zhuǎn)盤帶動鍋子作圓周運動，將物料帶到混合元件的作用范圍之內(nèi)而引起局部混合作用。應(yīng)用:在食品工業(yè)上應(yīng)用很廣，特別是用于處理高黏度的食品的混合，如制造面包時調(diào)制面團，生產(chǎn)糕點和糖果時的原料混合等都經(jīng)常采用這種設(shè)備。

本章小結(jié)

食品工業(yè)中，為了使不同組成的配料混合均勻或者促使同一物料的狀態(tài)均勻，可以采用液體攪拌機、水粉混合機、靜態(tài)混合器、粉體混合器、捏合機等機械設(shè)備。為了使分散系物料穩(wěn)定可以采用各種形式的均質(zhì)設(shè)備。食品工業(yè)中典型的液體攪拌設(shè)備有發(fā)酵罐、酶解罐、冷熱缸、溶糖鍋、沉淀罐等。它們之間的差異主要體現(xiàn)在攪拌裝置、軸封和攪拌容器等方面。攪拌裝置中的攪拌槳形式選用，主要取決于液體的黏度。

水粉混合設(shè)備用于將粉體物料配制成懸浮液，而靜態(tài)混合器則用于兩種以上料液的在線連續(xù)混合。粉體物料可用容器回轉(zhuǎn)型和容器固定型兩大類的設(shè)備進行混合。其中前者為間歇式操作設(shè)備，而后者既可間歇操作也可連續(xù)操作。本章小結(jié)高稠度的漿體、塑性體和黏彈性體物料的制備需要采用攪拌混合捏合設(shè)備。典型的攪拌混合與捏合設(shè)備有雙臂式捏合機、打蛋機以及和面機等。為了使懸浮液或乳化液中的分散物微粒化、均勻化，進而獲得較為穩(wěn)定的狀態(tài)或者改善品質(zhì)，可以采用各種均質(zhì)乳化設(shè)備。典型均質(zhì)化設(shè)備有高壓均質(zhì)機、膠體磨和高剪切均質(zhì)乳化設(shè)備等。本章小結(jié)思考題

分別舉例說明液體攪拌設(shè)備、粉體混合設(shè)備、捏合設(shè)備在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

舉例說明均質(zhì)設(shè)備在食品工業(yè)中的應(yīng)用。

如何選擇液體攪拌器的形式？

如何估計攪拌設(shè)備所需的功率？對比討論高壓均質(zhì)機與膠體磨的特點及適用對象?？衫媚男┰O(shè)備提高水粉混合料的混合均勻度？

自測題一、判斷題二、填充題三、選擇題四、對應(yīng)題一、判斷題一般說來，物料的黏度越大，所需的攪拌器功率也越大。

對稀液體物料進行攪拌的主要目的是為了獲得均質(zhì)的液體。

攪拌罐的直徑越大，攪拌器的直徑越大，需要的攪拌功率越大。高壓均質(zhì)機的均質(zhì)壓力通常用手動方式進行調(diào)節(jié)。一般說來,容器回轉(zhuǎn)式混合器多為間歇式操作。高壓均質(zhì)機用的高壓泵全是三柱塞泵。

揉制面團只能用臥式捏合機。膠體磨是轉(zhuǎn)動式均質(zhì)設(shè)備，它的出料有一定的壓頭。由于物料經(jīng)過均質(zhì)閥的節(jié)流作用，所以高壓均質(zhì)機的排料沒有壓頭。分散乳化器是一種旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機械。分散乳化器一般由一個定子與一個轉(zhuǎn)子構(gòu)成，因此物料每經(jīng)過乳化器一次時，就受到一次高速剪切。二、填充題1.液體用的攪拌設(shè)備通常由

裝置、

和

等構(gòu)成。其中攪拌裝置由

、

和

構(gòu)成。用于低黏度液體攪拌的最常見形式有

、

、

、

、

、

、

等。相對于

，攪拌軸的安裝位置有

、

和

。當攪拌軸與攪拌罐軸線相重合時，通常需要在

內(nèi)加裝

，以保證攪拌罐內(nèi)流場的混合效果。

2.打蛋機也稱

，是一種攪拌軸與地坪面

、適用于黏稠物料

與攪拌的設(shè)備。這種設(shè)備的

相對于攪拌容器作

運動，結(jié)構(gòu)上打蛋機有兩種形式，均可以實現(xiàn)攪拌器相對于

的

運動，這兩種形式的打蛋機分別為

固定的，另一種是

運動的。3.捏合機，也稱

、

，一般為

式。用于

物料的調(diào)制。其攪拌器通常較

，最為典型的捏合攪拌器是

攪拌器。捏合機的容器，一般通常是

的，以便完成捏合操作后方便出料。

4.粉體物料混合設(shè)備，從運動方式上分有

和

兩類形式。從操作方式上分有

式和

式兩種。只有

式混合設(shè)備才能實現(xiàn)連續(xù)操作。三、選擇題1.當圓柱形液體攪拌罐的軸線與攪拌器軸

時,需要在罐壁上裝擋板。

A.重合

B.垂直

C.平行

D.斜交2.混合均勻度可以用

表示。

A.方差

B.分離強度

C.分隔尺度

D.A、B和C3.對流混合機制操作下，物料的分離強度

，分隔尺度

。

A.減小，減小

B.不變，減小

C.減小，不變

D.上升，減小4.剪切混合機制操作下，物料的分離強度