哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品機械第1章攪拌機

食品機械

哈爾濱商業(yè)(shāngyè)大學(xué)精品資料第一章攪拌(jiǎobàn)機械第一節(jié)概述一、攪拌操作依靠外力使被攪拌物質(zhì)產(chǎn)生流動，以達到(dádào)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）強化熱交換過程精品資料三、混合的對象（1）牛頓流體

液—液混合物

固—液混合物（2）非牛頓流體

高粘度糊狀物粘滯性面團（3）干散物料混合機攪拌機調(diào)和機精品資料第二節(jié)攪拌機一、攪拌機結(jié)構(gòu)(jiégòu)與組成

組成：攪拌器電動機減速器排料管容器擋板(dǎnɡbǎn)適用物料：低粘度物料精品資料二、混合(hùnhé)機理利用低粘度物料流動性好的特性實現(xiàn)混合1、對流混合在攪拌容器中，通過攪拌器的旋轉(zhuǎn)把機械能傳給液體物料造成液體的流動，屬強制對流。包括兩種形式：（1）主體(zhǔtǐ)對流：攪拌器帶動物料大范圍的循環(huán)流動（2）渦流對流：旋渦的對流運動液體層界面強烈剪切旋渦擴散

對流混合速度取絕被混合物料的湍動程度，湍動程度混合速度精品資料液體分子間的運動微觀混合2、分子擴散混合作用：形成液體分子間的均勻分布對流混合可提高分子擴散混合3、剪切混合攪拌槳直接與物料作用，把物料撕成越來越薄的薄層，達到(dádào)混合的目的。高粘度過物料混合過程，主要是剪切作用。主體對流渦流對流宏觀混合精品資料三、混合(hùnhé)效果的度量ABABab1、調(diào)勻度I設(shè)A、B兩種液體(yètǐ)，各取體積vA及vB置于一容器中精品資料

容器內(nèi)液體A的平均體積濃度CA0為：經(jīng)過攪拌后，在容器各處取樣分析實際體積濃度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）精品資料

引入調(diào)勻度衡量樣品與均勻狀態(tài)的偏離程度定義某液體的調(diào)勻度I為：或（當樣品中CA

CA0時）（當樣品中CA

CA0時）顯然I

≤1

若取m個樣品，則該樣品的平均調(diào)勻度為當混合均勻時精品資料2、混合尺度(chǐdù)設(shè)有A、B兩種液體混合后達到微粒均布狀態(tài)ABABab

設(shè)備尺度混合尺度微團尺度分子尺度精品資料在設(shè)備(shèbèi)尺度上：兩者都是均勻的（宏觀均勻狀態(tài)）在微團尺度上：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微團消失分子尺度的均勻或微觀均勻兩種狀態(tài)(zhuàngtài)

如取樣尺寸遠大于微團尺寸，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中微團尺寸相近時，則b狀態(tài)調(diào)勻度下降，而a狀態(tài)調(diào)勻度不變。即：同一個混合狀態(tài)的調(diào)勻度隨所取樣品的尺寸而變化，說明單平調(diào)勻度不能反映混合物的均勻程度精品資料四、攪拌機主要(zhǔyào)結(jié)構(gòu)1、攪拌器攪拌器由電動機帶動，物料按一定規(guī)律運動（主體對流(duìliú)），槳型不同，物料產(chǎn)生的流型不同。槳作用于物料，物料產(chǎn)生三個方向的速度分量：促進混合

軸向分量經(jīng)向分量切向分量當，槳對中安裝，n液體繞軸整體旋轉(zhuǎn)，不利于混合精品資料a、流型：軸流型，以軸流混合為主，伴有切向流，經(jīng)向流，湍動程度不高。b、循環(huán)量大，適用于宏觀混合c、適用低粘度物料混合，≤2000cp。d、槳轉(zhuǎn)速較高，圓周速度(sùdù)u=5～15m/sn=100～500rpme、dj=(0.2～0.5)D(以0.33居多)特點(tèdiǎn)：（1）旋槳式攪拌器類似于無殼的軸流泵結(jié)構(gòu)：精品資料（2）渦輪式攪拌器相似(xiānɡsì)于無殼的離心泵組成：圓盤、軸、葉片（4～8）特點：①流型：徑向流型伴有軸向流切向流②有兩個回路(huílù)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）精品資料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(qūzhé)，出口速度大，湍動程度強剪切力大，可將微團細化。精品資料（3）槳式攪拌器當攪拌器提供的機械能因粘性阻力而消耗湍動程度主體流動范圍例：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。

水的攪動范圍為4D當＞5000cp時，其攪動范圍為0.5D，離槳較遠處流體流動緩慢，甚至靜止，混合效果不佳?！喈敃r，應(yīng)采用Dn的槳精品資料①槳葉尺寸大,dj/D=0.5～0.8寬度大,b：dj=0.1-0.25②轉(zhuǎn)速低,u=1.5～2m/s;n=1～100rpm③流型：徑向流切向流如槳葉傾斜，可產(chǎn)生小范圍軸向流④適合(shìhé)低粘度物料μ＞5000CP⑤當容器內(nèi)液位較高時，可在同一軸上安裝幾個槳葉。槳式攪拌器特點(tèdiǎn)：精品資料（4）錨刪式攪拌器結(jié)構(gòu)(jiégòu)：特點：①適合μ可達10000cp②dj/D=09-0.98;b/D=0.1;h/D=0.48-1③轉(zhuǎn)速u=0.5-1.5m/sn=1-100rpm④攪動范圍大,不會產(chǎn)生(chǎnshēng)死區(qū)⑤流型：主要是切向流基本不產(chǎn)生(chǎnshēng)軸向流精品資料2、攪拌(jiǎobàn)容器（1）形狀(xíngzhuàn)：圓弧底：有利于產(chǎn)生流型，迅速混合，沒有死角，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)計容器壁厚按壓力容器設(shè)計標準及技術(shù)條件進行設(shè)計。精品資料（3）容器(róngqì)容量及結(jié)構(gòu)尺寸①容器(róngqì)長徑流比H/D根據(jù)實驗一般：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)酵容器精品資料攪拌容器裝滿程度用裝滿系數(shù)(xìshù)η表示η=Vg/V式中:Vg----實際盛裝物料的容積V---容器全容積η=0.6-0.85如攪拌過程中起泡沫或呈沸騰狀態(tài)η=0.6-0.7(取低值)當物料反映平穩(wěn)或粘度較大時η=0.8-0.85(取高值)②攪拌(jiǎobàn)容器裝料量精品資料③容器直徑與高度確定方法(fāngfǎ):先初算(忽略封頭容積),后較核計算.直徑計算:將H/D及V=Vg/η代入注:D應(yīng)圓整為標準(biāozhǔn)直徑精品資料容器高度(gāodù)計算:式中:v—封頭部分(bùfen)容積∴注:H應(yīng)圓整校核:H/D及η值是否在推薦范圍內(nèi)精品資料3、擋板（1）打漩當被攪拌液料出現(xiàn)(chūxiàn)沿圓周做整體旋轉(zhuǎn)運動時，這種流動狀態(tài)叫打旋（2）打旋的危害①幾乎不存在軸向混合，會出現(xiàn)(chūxiàn)分離現(xiàn)象②液面下凹，有效容積降低。③當旋渦較深時，會發(fā)生從液體表面吸氣現(xiàn)象，引起液體密度變化或機械振動精品資料（3）常見(chánɡjiàn)消除打旋的方法①偏心安裝②傾斜(qīngxié)安裝③側(cè)壁安裝

消除打旋最簡單常用的方法是在容器內(nèi)加設(shè)擋板（4）擋板的結(jié)構(gòu)與作用結(jié)構(gòu)精品資料假設(shè)(jiǎshè)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增大液體的湍動程度Wb—擋板寬度(kuāndù)dj—液輪直徑nb—擋板數(shù)目通常（5）充分擋板化實踐證明：實現(xiàn)充分擋板化的條件精品資料是否所有液體攪拌機無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，槳對中按裝時，應(yīng)加擋板，擋板緊貼內(nèi)壁B、中粘度物料，擋板離開壁面安裝，防止死區(qū)C、高粘度物料（μ=12000cp）流體(liútǐ)粘度足以抑制打旋，可不加擋板精品資料4、軸封（1）填料密封特點：①結(jié)構(gòu)簡單②成本低③對軸磨損大④摩擦(mócā)功耗大⑤需經(jīng)常調(diào)解泵軸泵殼密封填料(盤根)壓蓋精品資料（2）機械密封(mìfēng)特點：①密封(mìfēng)可靠②對軸無磨損③摩擦功耗?、苁褂脡勖L⑤無需調(diào)整⑥結(jié)構(gòu)復(fù)雜⑦成本高精品資料5、傳動系統(tǒng)組成(zǔchénɡ)：電機、減速器、聯(lián)軸器、攪拌器五、功率(gōnglǜ)計算1、計算方法結(jié)構(gòu)參數(shù)：dj、D、H、Wb

運動參數(shù)：n

物性參數(shù)：ρ、μ

影響功率因素：N=f(n,dj,ρ,μ,g)找出無因次數(shù)群攪拌功率關(guān)聯(lián)式精品資料式中：K—同一幾何構(gòu)形(ɡòuxínɡ)攪拌器的總形狀因子注：K、X、Y由試驗求得功率(gōnglǜ)準數(shù)：雷諾準數(shù)：弗魯?shù)聹蕯?shù)：用因次分析法找出三者之間的關(guān)系精品資料用式中：φ—功率因素(yīnsù)當加設(shè)擋板時，消除打旋，Y=0,Fr=1.∴φ=Np=kRex對數(shù)式：logNp=logK+XlogRe以φ或Np為縱坐標，以Re為橫坐標繪制功率曲線精品資料（1）Re<10時，(層流區(qū)）為直線,斜率為-1∴l(xiāng)ogNp=logK－logRe將Np,Re代入得N=Kn2dj3試驗測得：k≈1當n=C，N∝μ.dj3（2）10<Re<104時，(過渡流區(qū)）（3）Re>104時，(湍流區(qū))曲線呈水平無擋板,功率消耗少,易打旋,效果差有擋板,功率消耗增加,效果好。注：∵為無因次數(shù)群，不針對特定尺寸∴與曲線描述(miáoshù)的攪拌器幾何尺寸相近的均可用該曲線計算精品資料第三節(jié)調(diào)和(tiáohé)機一、概述(ɡàishù)1、調(diào)和機混合對象粘性高的非牛頓物料2、∵μa流動性對流混合作用渦流對流混合∴混合效果主要依靠攪拌器與物料的直接接觸作用達到混合的目的。∵μa流動性∴要求調(diào)和機的攪拌器必須經(jīng)過容器各個部位，以免造成混合不均的現(xiàn)象，這一點與液體攪拌機不同。注意：精品資料3、分類：按操作(cāozuò)主要用途及習慣分：打蛋機調(diào)和機（調(diào)粉機或和面機）二、打蛋機1、打蛋機結(jié)構(gòu)工作原理組成：電動機、傳動系統(tǒng)、攪拌器、攪拌容器(róngqì)、容器(róngqì)升降機構(gòu)、機座等精品資料精品資料2、攪拌器（1）攪拌頭組成：1—內(nèi)齒輪2—行星輪3—轉(zhuǎn)臂4—攪拌槳公轉(zhuǎn)(gōngzhuàn)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)(gōngzhuàn)轉(zhuǎn)速（70～270rpm)精品資料（2）攪拌(jiǎobàn)槳精品資料3、調(diào)和容器及容器升降機構(gòu)(jīgòu)材料：不銹鋼容器升降機構(gòu)(jīgòu)精品資料4、傳動系統(tǒng)作業(yè)：已知：n電=1450rpm帶輪直徑:D小=120mm、D大=240mm齒輪(chǐlún)齒數(shù)如圖示求：攪拌器的三種自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速？三、調(diào)粉機

1、概述（1）適用對象:粘度較高的物料(wùliào)，如：各種面團功率消耗大；工作轉(zhuǎn)速較低n=20～80rpm,常用：n=30～40rpm精品資料（2）面團種類：①液體面漿：水調(diào)和粘度常用打蛋機②酥性面團：含油含水面筋含量彈性可塑性③韌性面團：含油含水面筋含量彈性可塑性④水面團：油水調(diào)和面筋含量彈性可塑性調(diào)粉機精品資料按容器軸線分臥式：容器軸線水平單軸式雙軸式切分式重疊式立式：容器軸線垂直（3）分類精品資料2、臥式調(diào)粉機組成：攪拌槳、容器(róngqì)、傳動系統(tǒng)、容器(róngqì)翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、機架等精品資料調(diào)粉機：臥式雙軸重疊式4變速(biànsù)可翻轉(zhuǎn)精品資料調(diào)粉機：

臥式雙軸溫控冷卻水套精品資料3、攪拌槳不同形式的攪拌槳：攪拌效果適合面團功率消耗調(diào)和時間不同

（1）Z形與∑形攪拌器整體鍛造強度大有利于面筋形成水面團、韌性面團

（2）槳葉式攪拌器對面團有剪切作用，不利于面筋形成酥性面團

（3）滾籠式攪拌器有利于面筋形成，作用緩和，時間稍長水面團、韌性面團精品資料容器推薦(tuījiàn)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(fángzhǐ)面粉飛濺注：攪拌器回轉(zhuǎn)半徑<R,小于10～20mm4、調(diào)和容器精品資料5、攪拌功率目前尚無理論計算公式，有關(guān)和面機技術(shù)(jìshù)條件規(guī)定：N空≤25%N電機額定功率N負載≥N額定功率推薦不同容量調(diào)粉機功率調(diào)粉機容量（kg)配用電機功率（kw)2550751002.23.04.05.5精品資料6、立式(lìshì)調(diào)粉機精品資料混合對象：固體物料（松散性↑流動性↑）如：谷物、面粉等種類：回轉(zhuǎn)(huízhuǎn)容器型、固定容器型二、回轉(zhuǎn)(huízhuǎn)容器型第四節(jié)混合機一、混合機理三、固定容器型精品資料均質(zhì)是一種特殊的混合操作，包括粉碎、混合雙重作用。作用：通過乳化均質(zhì)處理，使兩種通常不相容的液體(yètǐ)進行密切混合，使一種液體(yètǐ)粉碎成為極細微?；蛐∫旱危稚⒃诹硪环N液體(yètǐ)中，其產(chǎn)物為乳狀液。應(yīng)用：乳品、果汁、冰激淋等。第五節(jié)均質(zhì)機

一、均質(zhì)及均質(zhì)操作(cāozuò)的作用精品資料1、剪切學(xué)說(xuéshuō)：二、均質(zhì)機工作(gōngzuò)原理目前均質(zhì)機工作過程機理有三種假說：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