粉碎均質(zhì)及混合機(jī)械與設(shè)備

2024/3/12粉碎均質(zhì)及混合機(jī)械與設(shè)備第三章粉碎、均質(zhì)及混合機(jī)械與設(shè)備

第一節(jié)粉碎機(jī)械

本節(jié)主要講述在加工過程中常用的食品粉碎機(jī)械。具體內(nèi)容包括以下四個方面：一、食品粉碎的基本知識二、錘式粉碎機(jī)三、輥式磨粉機(jī)四、其他粉碎機(jī)一、食品粉碎的基本知識（一）粉碎的概念利用機(jī)械的方法使固體物料由大塊分裂成小塊直至細(xì)粉的操作成為粉碎。粉碎是食品加工中對原料進(jìn)行預(yù)處理的基本操作之一。（二）粉碎的目的有利于不同組分物料的均勻混合；便于對原料顆粒內(nèi)的成分進(jìn)行分離；提高物料的流動性；提高物料的工藝能力。（三）粉碎的方法粉碎的方法主要有五種：①擠壓②撞擊③折斷④研磨⑤剪切。實(shí)際上，粉碎是一個復(fù)雜的過程，各種粉碎機(jī)械往往是采用兩種或兩種以上的方法對物料進(jìn)行粉碎的。（四）粉碎比式中：ｉ———平均粉碎比；Ｄ———物料粉碎前的平均直徑，ｍｍ；ｄ———物料粉碎后的平均直徑，ｍｍ。常用其允許的最大進(jìn)料口尺寸與最大出料口尺寸之比作為粉碎比，稱為公稱粉碎比。一般破碎機(jī)械的公稱粉碎比為３～１０，而粉磨機(jī)械則可達(dá)３０～１０００以上。（五）粉碎操作（１）粉碎的級數(shù)當(dāng)工藝要求的粉碎比較大時，由于一次粉碎比很大，常采用多級粉碎，使每一級負(fù)擔(dān)一定的粉碎比。多級粉碎的總粉碎比為：ｉ０＝ｉ１·ｉ２·ｉ３··ｉｎ（２）粉碎流程粉碎工藝的流程有開路粉碎和閉路粉碎兩種。二、錘式粉碎機(jī)

錘式粉碎機(jī)是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片對于物料施加強(qiáng)烈的作用而將物料粉碎的機(jī)器。其工作原理主要是撞擊粉碎，同時還存在摩擦和剪切，所以既適用脆性物料，也適用于韌性物料，故也叫萬能粉碎機(jī)。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是作用機(jī)理復(fù)雜，粒度不能嚴(yán)格控制，粉碎比變化大。錘式粉碎機(jī)在食品中應(yīng)用十分廣泛，主要用于食品原料和中間產(chǎn)品的粉碎，如玉米、小麥、谷類、食鹽、糖等。（一）錘式粉碎機(jī)的工作過程及結(jié)構(gòu)型式錘式粉碎機(jī)主要由進(jìn)料裝置、機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、齒板、篩板、風(fēng)機(jī)和排料裝置等組成。１—吸料管；２—錘架板；３—風(fēng)機(jī)；４—回料管；５—出料管；６—集料筒；７—齒板；８—轉(zhuǎn)子；９—錘片；１０—篩板錘片形狀由被破碎的物料而定，錘片棱角多，粉碎力強(qiáng)，耐磨性差，尖角適合粉碎纖維性物料，環(huán)形錘片磨損均勻。錘片的長度一般不超過２００ｍｍ。由于工作時不斷地與物料撞擊、摩擦，錘片的磨損很大，一般壽命為２００～５００ｈ。錘片的材料常為１０、２０低碳鋼，為了延長使用壽命，一般要做表面滲碳和滲硼處理，或在工作面上堆焊碳化鎢或耐磨合金等。篩板是錘式粉碎機(jī)的排料裝置，一般用１～１．５ｍｍ厚的優(yōu)質(zhì)鋼板沖孔制成。通常設(shè)在轉(zhuǎn)子下半周的位置。篩孔的直徑一般分為四個等級，小孔１～２ｍｍ，中孔３～４ｍｍ，粗孔５～６ｍｍ，大孔８ｍｍ以上。錘式粉碎機(jī)可分為三種型式：切向喂料式、軸向喂料式和徑向喂料式。切向喂料式軸向喂料式徑向喂料式（二）錘式粉碎機(jī)的主要性能參數(shù)１．粉碎比錘式粉碎機(jī)有很高的粉碎比，單轉(zhuǎn)子式錘碎機(jī)的粉碎比在１０～１５之間。由于產(chǎn)品粒度的大小主要取決于篩孔的尺寸，縮小篩孔尺寸可加大粉碎比，減小產(chǎn)品粒度。但縮小篩孔尺寸會影響粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力。２．轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速錘式粉碎機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于錘片破碎物料時所需的動能。因此，轉(zhuǎn)速的大小與錘片的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，則其破碎能力越強(qiáng)，但旋轉(zhuǎn)時的離心力也越大。故錘片及其圓周速度的增大受到粉碎機(jī)零件強(qiáng)度的限制。單轉(zhuǎn)子式錘碎機(jī)的圓周速度為４０～５０ｍ／ｓ，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為７００～１３００ｒ／ｍｉｎ。３．生產(chǎn)能力錘式粉碎機(jī)的生產(chǎn)能力與轉(zhuǎn)子的長度、篩板的孔隙大小、錘片的質(zhì)量、轉(zhuǎn)速、粉碎比、加料情況及物料的性狀有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可用下式概略計算：Ｇ＝（３０～４５）ＤＬρＧ———生產(chǎn)能力，ｋｇ／ｈ；Ｄ———按錘片外緣計算的轉(zhuǎn)子直徑，ｍ；Ｌ———轉(zhuǎn)子長度，ｍ；ρ———物料粉碎前的密度，ｋｇ／ｍ３。（三）錘式粉碎機(jī)的使用與維護(hù)（１）錘式粉碎機(jī)工作時，應(yīng)先起動機(jī)器，再投入物料。切忌在滿負(fù)荷時起動。（２）進(jìn)入錘式粉碎機(jī)的物料，應(yīng)通過電磁離析器去除金屬雜質(zhì)，以免損壞機(jī)件。（３）要根據(jù)產(chǎn)品的粒度選擇篩板，篩板與錘片之間的間隙要根據(jù)物料性質(zhì)加以調(diào)整。我國設(shè)計的粉碎機(jī)推薦錘篩間隙為：谷物４～８ｍｍ；通用型１２ｍｍ。（４）篩板和錘片工作時會因強(qiáng)大沖擊力及磨損而損壞，要注意其使用情況，經(jīng)常檢查，隨時更換。篩板的壽命不應(yīng)以篩面破損為準(zhǔn)，應(yīng)視篩孔邊緣的磨損程度而定。（５）錘式粉碎機(jī)對濕度大的物料粉碎效果較差，故進(jìn)入機(jī)器的物料濕度不要大于１５％。（６）停機(jī)前，應(yīng)先停止進(jìn)料，待機(jī)內(nèi)物料基本排空后再停機(jī)。三、輥式磨粉機(jī)

輥式磨粉機(jī)是食品工作中廣泛使用的一種粉碎設(shè)備，最常見于面粉工業(yè)，在啤酒生產(chǎn)中的麥芽粉碎操作、油料的軋胚、方便食品的軋片操作、巧克力及糖粉的加工中均有使用。（一）輥式磨粉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作過程輥式磨粉機(jī)主要由機(jī)架、成對磨輥、喂料機(jī)構(gòu)、松合閘機(jī)構(gòu)、輥面清理裝置、傳動機(jī)構(gòu)及吸風(fēng)機(jī)構(gòu)組成。其中，磨輥是磨粉機(jī)的主要部件。根據(jù)磨輥表面特性的不同，可以將磨輥分為齒輥和光輥兩種。磨輥要求有足夠的強(qiáng)度、剛度和高的硬度、表面耐磨性和均勻性。

（二）輥式磨粉機(jī)的特點(diǎn)及主要形式１．輥式磨粉機(jī)的特點(diǎn)（１）適合熱敏性物料的粉碎輥式磨粉機(jī)對輥的軸線相互平行，同時磨輥的線速度較高，兩輥間所形成的粉碎區(qū)很短，因而物料通過粉碎區(qū)的時間短，避免了粉碎過程中因物料溫升過高而導(dǎo)致蛋白質(zhì)熱變性，故特別適合于熱敏性物料的粉碎。（２）可控制物料粉碎的粒度輥式磨粉機(jī)能夠通過調(diào)整軋距來控制物料粒度，避免過度粉碎，節(jié)省能源，保證粉碎質(zhì)量。（３）能夠進(jìn)行選擇性粉碎通過快慢輥速差的選擇、磨輥表面幾何形狀和參數(shù)的選擇、一次粉碎比的選擇，輥式磨粉機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對物料的選擇性粉碎。（４）粉碎過程穩(wěn)定，便于控制由于對輥表面上每一點(diǎn)的幾何參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)均相同，整個粉碎區(qū)的工作條件一致，故而粉碎過程穩(wěn)定，也便于控制并實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)。２．輥式磨粉機(jī)的型式（１）等速旋轉(zhuǎn)的光輥以擠壓的方法粉碎物料或使物料擠壓成片狀。典型設(shè)備是軋麥片機(jī)、軋米片機(jī)等。（２）差速旋轉(zhuǎn)的光輥以擠壓和研磨的方法粉碎物料。典型設(shè)備是面粉生產(chǎn)的心磨系統(tǒng)中使用的光輥磨粉機(jī)和巧克力精磨機(jī)等。（３）差速旋轉(zhuǎn)的齒輥以剪切、擠壓和研磨的方法粉碎物料。典型設(shè)備是磨粉生產(chǎn)的皮磨、渣磨及尾磨系統(tǒng)中使用的齒輥磨粉機(jī)。（三）輥式磨粉機(jī)的使用與維護(hù)（１）要根據(jù)產(chǎn)品要求的不同粒度調(diào)整磨輥軋距。同時進(jìn)入輥式磨粉機(jī)的物料粒度要控制在一定的范圍內(nèi)。（２）磨輥的轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)物料的性態(tài)來選擇，被粉碎物料的粒度越大、硬度越大，則轉(zhuǎn)速應(yīng)越低。（３）工作時喂料門開啟程度需能阻止一定大小的異物通過，同時嚴(yán)防金屬和硬雜物進(jìn)入磨輥之間，以免造成機(jī)器的損壞。（４）手動磨粉機(jī)開機(jī)時要先給料后合閘，停機(jī)時要先松閘后斷料。（５）磨輥的磨齒在長時間工作后會磨損變鈍，降低磨粉效率，應(yīng)將磨輥卸下重新拉絲，以保證磨粉機(jī)始終處于良好的工作狀態(tài)。四、其他粉碎機(jī)簡介在食品工業(yè)生產(chǎn)中，對固態(tài)物料進(jìn)行粉碎的設(shè)備還有氣流粉碎機(jī)、振動磨、冷凍粉碎機(jī)等。（１）氣流粉碎機(jī)該類機(jī)器利用空氣、蒸汽或者其他氣體通過一定壓力的噴嘴噴射產(chǎn)生高速的湍流和能量轉(zhuǎn)換流，物料顆粒在這種高能氣流作用下懸浮輸送，相互發(fā)生劇烈的沖擊、碰撞和摩擦，加上高速噴射氣流對顆粒的剪切沖擊作用，使得物料顆粒間得到充分的研磨而粉碎成細(xì)小粒子。氣流粉碎機(jī)可對熱敏性物料進(jìn)行超微粉碎，并且可以實(shí)現(xiàn)無菌操作、衛(wèi)生條件好。（２）振動磨振動磨工作時，筒體內(nèi)裝填著粒度較小的被粉碎物料和球狀或圓柱狀的研磨體，磨機(jī)系統(tǒng)作高頻振動，利用筒體內(nèi)的研磨體對物料的高頻撞擊和研磨將物料粉碎至超細(xì)。振動磨粉碎效率高、適應(yīng)性強(qiáng)，可用于任何物料的超細(xì)磨，干磨、濕磨均可。（３）冷凍粉碎機(jī)有些物料在常溫下具有熱塑性或者非常強(qiáng)韌，粉碎起來非常困難。冷凍粉碎機(jī)可將物料冷凍，使物料成為脆性材料然后再粉碎。第二節(jié)均質(zhì)

機(jī)均質(zhì)機(jī)是食品的精細(xì)加工機(jī)械，在乳品、果汁、植物蛋白飲料等的生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。一、均質(zhì)的目的及原理（一）目的均質(zhì)的目的在于將液態(tài)的混合物料中粗大的脂肪球或較大的顆粒破碎細(xì)化，提高食品的均細(xì)度，防止或延緩物料分層，使其成為液相均勻、穩(wěn)定的混合物。均質(zhì)后的食品在口感、外觀及消化吸收率等方面均有提高。（二）均質(zhì)機(jī)工作原理（１）剪切（２）沖擊（３）空穴（三）溫度對均質(zhì)的影響均質(zhì)時容易形成空穴。所以，在均質(zhì)前可將物料加熱。例如牛乳的均質(zhì)溫度一般為５０～７０℃，５０℃是牛乳有效均質(zhì)的最低溫度，超過７０℃就會在均質(zhì)機(jī)中產(chǎn)生“汽窩”。均質(zhì)溫度高，不利于蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性。二、高壓均質(zhì)機(jī)

（一）結(jié)構(gòu)及工作過程高壓均質(zhì)機(jī)主要由高壓泵、均質(zhì)閥、調(diào)節(jié)裝置及傳動系統(tǒng)組成。其中高壓泵由進(jìn)料腔、吸入活門、排出活門、柱塞等組成。均質(zhì)閥由閥座、閥芯、彈簧、調(diào)節(jié)手柄等組成。其工作過程包括吸料和排料兩個過程。高壓泵結(jié)構(gòu)簡圖１—進(jìn)料腔；２—吸入活門；３—活門座；４—排出活門；５—泵體；６—冷卻水管；７—柱塞；８—填料；９—墊片

高壓均質(zhì)機(jī)傳動系統(tǒng)１—柱塞；２—電動機(jī)；３—連桿；４—曲柄；５—大齒輪；６—小齒輪；７—帶輪單作用泵排液曲線三柱塞泵排液曲線

雙級均質(zhì)閥工作簡圖１—閥座；２—閥芯；３—擋板環(huán)；４—彈簧；５—調(diào)節(jié)手柄；６—第一級閥；７—第二級閥（二）高壓均質(zhì)機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)１．生產(chǎn)能力式中：Ｇ———生產(chǎn)能力，ｍ３／ｈ；ｄ———柱塞直徑，ｍ；ｓ———柱塞行程，ｍ；ｎ———柱塞每分鐘往復(fù)次數(shù)，次／ｍｉｎ；ｚ———柱塞數(shù)，個；ψ———泵的容積系數(shù)，一般?。埃浮埃?。

（三）高壓均質(zhì)機(jī)的使用與維護(hù)（１）高壓均質(zhì)機(jī)安裝時必須裝旁通管，用以排除氣體、殘存液、洗液、消毒水等。但出料管處不得安裝節(jié)流閥，進(jìn)料管道里安裝管間過濾器，防止雜質(zhì)進(jìn)入，避免均質(zhì)閥嚴(yán)重磨損。（２）高壓均質(zhì)機(jī)不得空轉(zhuǎn)，起動前應(yīng)先接通冷卻水。（３）起動時均質(zhì)機(jī)壓力不穩(wěn)，應(yīng)在起動后將其調(diào)整到預(yù)定值。在壓力穩(wěn)定之前流出的料液要讓其回流以保證均質(zhì)的質(zhì)量。（４）均質(zhì)機(jī)正常工作時要注意觀察壓力表，保證壓力處于正常工作范圍內(nèi)。有時壓力表會出現(xiàn)指針嚴(yán)重跳動的情況，可能是泵體密封嚴(yán)重滲漏，使泵腔內(nèi)的料液中混入大量空氣，應(yīng)及時處理。

（５）工作中如果發(fā)現(xiàn)均質(zhì)機(jī)流量不足、壓力達(dá)不到工藝要求的情況，應(yīng)檢查活門與活門座、閥芯與閥座的密合面是否密合良好，如出現(xiàn)溝槽、磨紋要及時修復(fù)或更換；安全閥或均質(zhì)閥彈簧壓力不夠也會導(dǎo)致上述情況，此時應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整使設(shè)備恢復(fù)正常。（６）高壓均質(zhì)機(jī)的運(yùn)動部件需要良好的潤滑，工作時要注意曲軸箱里潤滑油的油位，使其保持在最低油位線以上；要經(jīng)常在機(jī)體連接軸處加一些潤滑油，以免機(jī)體前端的填料缺油（７）柱塞密封圈處于高溫和壓力周期性變化的條件下，很容易損壞，應(yīng)保證柱塞冷卻水的連續(xù)供應(yīng)，以降低柱塞密封圈的溫度，延長其使用壽命。同時，應(yīng)隨時檢查密封圈，發(fā)現(xiàn)損壞及時修復(fù)、更換。（８）均質(zhì)機(jī)停止使用應(yīng)立即拆洗，以免物料殘留。拆洗后，將機(jī)器重新裝配好，用９０℃以上的熱水連續(xù)對泵體及管路消毒１０ｍｉｎ以上。三、離心均質(zhì)機(jī)

離心均質(zhì)機(jī)常用于乳品生產(chǎn)，它不僅能進(jìn)行均質(zhì)，還可以去除牛乳中的雜質(zhì)并分離細(xì)奶油，又稱為凈化均質(zhì)機(jī)。（一）離心均質(zhì)機(jī)的工作原理離心均質(zhì)機(jī)有一個高速離心的轉(zhuǎn)鼓，物料流至轉(zhuǎn)鼓后受到強(qiáng)烈的離心作用，不同密度的組分便會被分離。例如：牛乳在離心均質(zhì)機(jī)中會分成三相，密度最大的雜質(zhì)被甩到轉(zhuǎn)鼓四周，應(yīng)定期排渣；密度適中的的脫脂乳從上部的均質(zhì)出口排出；密度最小的稀奶油被導(dǎo)入稀奶油室，室內(nèi)有一個帶尖齒的圓盤恒速旋轉(zhuǎn)，與稀奶油發(fā)生激烈的相對運(yùn)動并產(chǎn)生空穴作用，將脂肪球打碎，均質(zhì)后的稀奶油可同脫脂乳一起流出。（二）離心均質(zhì)機(jī)的主要結(jié)構(gòu)（1）分離轉(zhuǎn)鼓離心均質(zhì)機(jī)的主要工作部件是分離轉(zhuǎn)鼓，由轉(zhuǎn)軸、碟片等組成。轉(zhuǎn)軸上有數(shù)十塊錐形碟片，使液體物料在碟片間形成薄層流動，由于碟片作用，減少了液體的攪動，減小了沉降距離，增加了沉降面積，從而大大增強(qiáng)了分離效率和生產(chǎn)能力。離心均質(zhì)機(jī)一般工作時轉(zhuǎn)鼓以6000r/min的速度轉(zhuǎn)動。（2）帶齒圓盤帶齒圓盤處于稀奶油室中，與轉(zhuǎn)鼓一起回轉(zhuǎn)，是均質(zhì)的關(guān)鍵構(gòu)件。帶齒圓盤邊緣上均勻分布有突出的尖齒，一般為12個。齒的前端邊緣呈流線型，后端邊緣則削稍平。改變帶齒圓盤的直徑和齒數(shù)，可得到不同的破碎度。離心式均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)鼓１—稀奶油室；２—帶齒圓盤；３—蝶片；４—轉(zhuǎn)鼓；５—轉(zhuǎn)軸四、超聲波均質(zhì)機(jī)（一）超聲波均質(zhì)機(jī)的工作原理超聲波均質(zhì)是利用超聲波遇到物體時會迅速交替壓縮和膨脹的原理設(shè)計的。如果將超聲波導(dǎo)入料液，當(dāng)處于膨脹的半個周期時，料液受到拉力，其中的氣泡便膨脹，而在壓縮的半個周期內(nèi)，氣泡被壓縮。當(dāng)壓力振幅變化很大時，就會生產(chǎn)空穴作用和強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作用，使大的脂肪球回大顆粒破碎，從而達(dá)到粉碎的目的。（二）超聲波均質(zhì)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

超聲波均質(zhì)機(jī)的主要構(gòu)件是超聲波發(fā)生器。超聲波發(fā)生器有機(jī)械式、磁控式和壓電晶體式，其中機(jī)械式最為常見。機(jī)械式超聲波均質(zhì)機(jī)的主要工作部件是噴嘴和簧片?；善挥趪娮斓那胺?，它是一個邊緣呈楔形的金屬片，被兩個或兩個以上的節(jié)點(diǎn)夾住。當(dāng)料液在0.4～1.4MPa的壓力作用下經(jīng)噴嘴高速噴射到簧片上時，簧片便發(fā)生頻率為18～30kHz的震動，所生產(chǎn)的超聲波傳給料液，使料液被均質(zhì)，然后從出口排出。機(jī)械式超聲波發(fā)生器原理示意圖１—縫隙；２—簧片；３—節(jié)點(diǎn)

機(jī)械式超聲波均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖１—本體；２—調(diào)節(jié)器；３—噴嘴；４—簧片；５—節(jié)點(diǎn)五、膠體磨

膠體磨是一種磨制膠體或近似膠體物料的機(jī)械。它可以在極短的時間內(nèi)對懸浮液中的固體進(jìn)行超微粉碎，同時兼有混合、攪拌、分散和乳化作用，成品粒徑可達(dá)1um以下。膠體磨廣泛應(yīng)用于果汁、果醬、植物蛋白、乳品、油脂及一些調(diào)味品、添加劑的生產(chǎn)中。（一）膠體磨的工作原理膠體磨的工作構(gòu)件由固定磨體（定子）和高速旋轉(zhuǎn)的磨體（轉(zhuǎn)子）組成。兩個磨體之間有可以調(diào)動的間隙。當(dāng)料液通過間隙時，由于轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，使附著于轉(zhuǎn)子上面的物料運(yùn)動速度最大，而附著于定子面上的物料速度為零，在液流中生產(chǎn)巨大的速度梯度，使物料受到劇烈的剪切、摩擦和湍流作用，物料因而被磨碎、混合、分散和乳化。（二）膠體磨的型式膠體磨結(jié)構(gòu)示意圖１—進(jìn)料口；２—工作面；３—轉(zhuǎn)動磨體；４—固定磨體；５—卸料口；６—鎖緊裝置；７—調(diào)整環(huán)；８—帶輪立式膠體磨１—底座；２—電動機(jī)；３—磨體；４—旋轉(zhuǎn)磨；５—固定磨套；６—固定磨；７—冷卻水套；８—限位螺釘；９—調(diào)節(jié)輪；１０—蓋板；１１—冷卻水接口；１２—連接螺釘；１３—料斗；１４—循環(huán)管；１５—調(diào)節(jié)輪手柄；１６—出料（三）膠體磨的主要結(jié)構(gòu)膠體磨主要由進(jìn)料口、外殼、定子、轉(zhuǎn)子、電動機(jī)、調(diào)節(jié)裝置和底座等構(gòu)成。1.轉(zhuǎn)子和定子定子和轉(zhuǎn)子的配合有一定的錐度（一般在1：2.5），其間隙可以調(diào)動。2.間隙調(diào)節(jié)裝置通過定子的升降可以改變間隙的大小。3.回流與冷卻裝置膠體磨轉(zhuǎn)速較高，為了達(dá)到理想效果，一般要多磨幾次。所以需要回流裝置。物料在摩擦過程會生產(chǎn)熱，在定子和轉(zhuǎn)子之間可以形成一環(huán)行水槽，使熱量被帶走。第三節(jié)混合機(jī)械

本節(jié)主要講述食品加工過程中常用的混合機(jī)械。具體內(nèi)容包括粉料混合機(jī)和氣液混合機(jī)。粉料混合機(jī)的作用對象是兩種或兩種以上具有一定流動性的粉料顆粒，通過混合機(jī)的混合作用使其成為各組分濃度均勻的混合物。食品工業(yè)中常見的氣液混合操作是碳酸飲料的碳酸化。一、粉料混合機(jī)

粉料混合機(jī)按混合容器是否旋轉(zhuǎn)分旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)和固定容器式混合機(jī)。（一）旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)是間歇操作的混合機(jī)械，這種混合機(jī)用驅(qū)動軸水平地支撐著容器，容器內(nèi)放入兩種以上的物料，驅(qū)動軸帶動容器自身回旋而完成物料的混合。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、混合效果好。1.基本結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)由旋轉(zhuǎn)容器及驅(qū)動轉(zhuǎn)軸、機(jī)架、減速傳動機(jī)構(gòu)和電動機(jī)組成。工作時，容器內(nèi)物料在容器的帶動下向上運(yùn)動，然后在自重下回落，造成上下翻動和側(cè)向運(yùn)動，從而不斷進(jìn)行擴(kuò)散，達(dá)到混合的目的。注意減速裝置要求減速比要大。２．主要形式（１）圓筒型混合機(jī)水平型傾斜性（2）雙錐形混合機(jī)（3）V型混合機(jī)（４）立方體型混合機(jī)（５）輪筒型混合機(jī)３．旋轉(zhuǎn)容器式混合機(jī)的使用（１）此類混合機(jī)的一次投料量為容器體積的３０％～５０％。如果投料量過大，則混合空間減小，攪拌效果不理想。（２）在容器旋轉(zhuǎn)過程中，內(nèi)部的物料會受到重力和離心力的雙重作用。當(dāng)離心力大于重力時，固體顆粒會在離心力的作用下緊貼器壁不下落，達(dá)不到混合效果。物料所受離心力的大小與容器的轉(zhuǎn)速有關(guān)，設(shè)顆粒物料所受的離心力等于重力時容器的轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速，臨界轉(zhuǎn)速ｎｃｒ由下式計算：式中：ｎｃｒ———臨界轉(zhuǎn)速，ｒ／ｍｉｎ；Ｄ———容器內(nèi)徑，ｍ。為了獲得好的混合效果，容器的轉(zhuǎn)速應(yīng)低于臨界轉(zhuǎn)速ｎｃｒ，最佳的轉(zhuǎn)速一般等于臨界轉(zhuǎn)速的８０％。（３）因容器的旋轉(zhuǎn)速度較低，動力消耗不大，故混合功率一般為配用額定電動機(jī)功率的５０％～６０％。（二）固定容器式混合機(jī)這種混合機(jī)的特征是容器固定，內(nèi)部有回轉(zhuǎn)的攪拌漿葉或螺旋，強(qiáng)制性的分散、切割物料，物料在容器內(nèi)有確定的流動方向，屬于對流混合。適用于物料的性質(zhì)差別較大及混合比較大，混合精度高的場合。1.螺帶式混合機(jī)螺帶式混合機(jī)的內(nèi)部有螺旋帶狀槳片，靠槳片的回旋來完成對物料的混合。

臥式單螺帶混合機(jī)１—螺帶；２—混合室；３—驅(qū)動裝置；４—機(jī)架；５—上蓋；６—卸料口臥式雙螺帶混合機(jī)１—螺帶；２—進(jìn)料口；３—混合室；４—物料流動方向；５—出料口；６—驅(qū)動軸斜式單螺帶混合機(jī)１—輸送螺桿；２—加料斗；３—螺帶；４—混合室；５—排料口立式螺帶混合機(jī)2.垂直螺旋混合機(jī)其容器為立式，中央有螺旋式的驅(qū)動軸，軸的四周是一個套筒，上部有一由驅(qū)動軸帶動的甩料板。工作時，驅(qū)動軸將物料從套筒底部提升到上部，在甩料板的作用下被甩到容器四周，慢慢落下，到底部有被驅(qū)動軸提升。如此循環(huán)往復(fù)，直到預(yù)定的混合效果，由下部出口排出。１—料斗；２—料筒；３—內(nèi)套筒；４—垂直螺桿；５—甩料板；６—出料口3.立式行星式混合機(jī)該設(shè)備的容器呈倒圓錐型，螺旋輸送機(jī)沿圓錐的母線置于容器的內(nèi)部。上部設(shè)有驅(qū)動裝置，輸送機(jī)在搖臂的帶動下轉(zhuǎn)動，小容量混合時間為2～4min，大容量混合時間為8～10min。應(yīng)用：比較廣泛，如小麥粉，奶粉等。１—圓錐體；２—減速器；３—帶輪；４—電動機(jī)；５—搖臂；６—混合絞龍4.瞬間連續(xù)混合機(jī)驅(qū)動軸帶動Ｃ、Ｄ兩個圓盤做高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，被混合的粉料食品Ｂ和Ａ分別從中心加料口和環(huán)形加料口進(jìn)入混合室，并分別落在Ｃ盤和Ｄ盤上，在離心力的作用下被甩向四周布置的導(dǎo)流擋板Ｅ，擋板將兩種物料引至出口處混合后流出。這種設(shè)備的驅(qū)動軸轉(zhuǎn)速為１５００～５４００ｒ／ｍｉｎ。二、氣液混合機(jī)

食品工業(yè)中常見的氣液混合操作是碳酸飲料的碳酸化。碳酸化是指CO2與冷凈水或糖漿充分接觸，讓CO2溶解在液體中，制成含CO2的飲料。生產(chǎn)碳酸飲料的氣液混合設(shè)備叫碳酸化器，常用有三種：薄膜式碳酸化器、噴霧式碳酸化器和噴射式碳酸化器。（一）薄膜式碳酸化器薄膜式碳酸化器的主體是一個壓力容器，經(jīng)過濾、減壓處理后的CO2氣體恒定地向壓力容器輸入，容器內(nèi)的CO2的壓力控制在0.4～0.6MPa。容器內(nèi)部有多組圓盤，當(dāng)水流過圓盤時，形成薄層，使充滿在容器中的CO2與水充分接觸，可以延長水在CO2氣體中的停留時間，又?jǐn)U大了接觸面積，在水流動過程中完成碳酸化。薄膜式碳酸化器１—機(jī)架；２—吸收圓盤；３—壓力容器；４—壓力表；５—排氣管；６—液位計（二）噴霧式碳酸化器噴霧式碳酸化器由雙作用式活塞泵、碳酸化罐、機(jī)座和管道組成。在工作時，CO2充滿罐內(nèi)，活塞泵將水泵入碳酸化罐中央的豎管，形成高壓水，通過噴霧器將水噴成小水滴，在CO2氣體中落下，與CO2氣體充分接觸，形成碳酸水。其特點(diǎn)是管道密封好，便于拆裝及清洗，結(jié)構(gòu)簡單，混合效果好。１—雙缸活塞泵；２—貯水缸；３—二氧化碳鋼瓶；４—壓力表；５—止逆閥；６—碳酸化罐；７—壓力表；８—噴嘴；９—入氣閥；１０—液位顯示控制器；１１—碳酸水；１２—接安全閥；１３—放碳酸水截止閥；１４—排放閥

（三）噴射式碳酸化器噴射式碳酸化器是一種高效氣液混合設(shè)備，主要構(gòu)件是文丘里管。其工作原理是處理水經(jīng)過加壓后進(jìn)入流體通道，當(dāng)水流至收縮的噴嘴處時，流速增加。隨水流增加，水的內(nèi)部壓力迅速下降，形成低壓區(qū)，這樣就不斷吸收CO2。當(dāng)水離開噴嘴時，周圍的環(huán)境壓力與水的內(nèi)部壓力形成較大的壓差。為了維持平衡，水會爆裂成細(xì)小的水滴，同時，水與氣體間有很大的相對速度，使水滴變得更加細(xì)微，增加了水與CO2的接觸面積，提高了混合效果。文丘里噴射管噴射式混合器１—水進(jìn)口；２—壓縮空氣閥；３—節(jié)流閥（調(diào)節(jié)水量）；４—調(diào)節(jié)閥（調(diào)節(jié)貯漿）；５—糖漿進(jìn)口；６—平衡量；７—文丘里管；８—噴嘴

（四）碳酸化器的使用（1）工作時要定時開啟氣閥，以排出罐內(nèi)空氣，并定時檢查成品含氣量。（2）經(jīng)常觀察玻璃液位計顯示的罐內(nèi)水位。（3）注意壓力表讀數(shù)在正常工作時應(yīng)不大于0.8MPa。（4）定時檢查安全閥，防止調(diào)整彈簧失靈，發(fā)生事故。（5）注意二氧化碳瓶的放置位置，避免陽光直射，遠(yuǎn)離明火，搬運(yùn)時要輕拿輕放。（6）隨時用溫水或涼水澆灑，除去二氧化碳鋼瓶減壓閥上的霜。第四節(jié)調(diào)和機(jī)械本節(jié)主要講述食品加工過程中常用的調(diào)和機(jī)械。具體內(nèi)容包括以下三個方面：一、調(diào)和原理及調(diào)和機(jī)分類二、打蛋機(jī)三、調(diào)粉機(jī)

一、調(diào)和原理及調(diào)和機(jī)分類

調(diào)和機(jī)主要是加工高黏度糊狀物料及黏液性固體物料，它可以完成在粉狀物料中加入少量液體或在高黏度物料中加入少量粉體、液體，形成均勻的塑性物料或膏、糊狀混合物等工藝操作，并根據(jù)需要完成捏合、充氣等操作。調(diào)和機(jī)械廣泛應(yīng)用于焙烤食品及糖果、人造奶油、魚肉和混合干酪的生產(chǎn)。（一）調(diào)和原理調(diào)和機(jī)械所處理的物料大多數(shù)是黏度極高的漿體或塑性物料，流動性極小，攪拌器造成的物料局部運(yùn)動不能波及到整個容器，所以調(diào)和操作不能像高流動性物料混合那樣依靠對流擴(kuò)散或分子擴(kuò)散，而是對流混合、擴(kuò)散混合和剪切作用同時發(fā)生的過程。（二）調(diào)和機(jī)的分類（1）按攪拌容器軸線位置的不同可分為立式調(diào)和機(jī)和臥式調(diào)和機(jī)。（2）按攪拌軸數(shù)量的不同可分為單軸調(diào)和機(jī)、雙軸調(diào)和機(jī)和多軸調(diào)和機(jī)。（3）根據(jù)操作方式的不同可分為間歇式調(diào)和機(jī)和連續(xù)式調(diào)和機(jī)。（4）根據(jù)攪拌軸轉(zhuǎn)速的不同可分為高速調(diào)和機(jī)和低速調(diào)和機(jī)。（5）根據(jù)被調(diào)和物料的不同可分為打蛋機(jī)和調(diào)粉機(jī)。二、打蛋機(jī)

打蛋機(jī)用于攪打粘稠性漿體物料。在食品工業(yè)中常用于打發(fā)蛋白液、奶油，在蛋糕生產(chǎn)中用