物料混合机械课件.ppt
了解混合、搅拌及均质的机理及应用特点 掌握混合机的结构特点、适用的物料及应用特点;掌握胶体磨、高压均质机的结构特点、工作原理和应用特点;了解混合均匀度的检测和计算方法及影响混合均匀度的主要因素.,第六章 物料混合机械,6.1 物料混合的基本概念6.1.1目的和要求6.1.2混合原理6.2 粉体混合机6.2.1粉体混合机理及混合均匀度的表示方法6.2.2固定容器式混合机6.2.3回转容器式混合机6.2.4混合质量影响因素及改善措施6.3 液料搅拌器6.3.1搅拌器形式及液流流型6.3.2搅拌器安装形式,6.3.3搅拌器的结构与选型6.4 均质机6.4.1均质原理6.4.2高压均质机6.4.3高剪切均质机6.5 静态混合机6.5.1静态混合原理6.5.2典型静态混合器6.6 捏和机6.6.1捏和原理6.6.2捏和机的分类6.6.3典型捏和机,6.1 物料混合的基本概念,6.1.1 目的和要求 混合过程-在外力作用下,将两种或两种以上不同物料粒子位置重新配置而呈均匀分布状态的操作.混合料:固体与固体,固体与液体,液体与液体,液体与气体,固体,液体与气体三类物料构成.,6.1 物料混合的基本概念,6.1.1 目的和要求 搅拌:液体与液体物料的混合;混合:以干物料为的主固体物料的混合.混合操作机械:粉粒物料混合机;低粘度液态物料搅拌机;高粘度稠浆料和粘弹性物料捏和机;乳浊液或悬浮液的均质机和胶体磨等.,6.1 物料混合的基本概念,6.1.2 混合原理 混合过程三种方式:对流混合:混合机工作部件表面对物料的相对运动,使物料从一处向另一处做相对群体流动,位置发生转移.,6.1 物料混合的基本概念,6.1.2 混合原理 混合过程三种方式:剪切混合:物料群体中的粒子因对流形成剪切面的滑移和在此剪切面上的冲撞和嵌入作用,引起局部混合.,6.1 物料混合的基本概念,6.1.2 混合原理 混合过程三种方式:扩散混合:互溶组分,以分子扩散形式向四周做无规则运动,达到均匀分布状态.,6.2 粉体混合机,6.2.1.1 粉体混合机理 固体物料混合操作有:谷物的混合,面粉的混合,面粉中加辅料和添加剂,干制食品中加添加剂,汤粉的制造及速溶饮料的制造等.混合机将两种或两种以上粉料颗粒通过流动作用,使之成为组分浓度均匀的混合物.,6.2 粉体混合机,6.2.2 固定容器式混合机 固定容器式混合机:间歇与连续两种操作形式.混合机结构特点:工作时容器固定不动,内部装有旋转混合部件,混合过程,以对流作用为主,适用于物理性质差别及配比差别较大的散料的混合.,6.2 粉体混合机,6.2.2.1 卧式螺旋环带混合机 结构:机体,主轴,左右螺旋环带和传动部分组成.,6.2 粉体混合机,6.2.2.1 卧式螺旋环带混合机,6.2 粉体混合机,6.2.2.2 倾斜螺带连续混合机 整机呈倾斜状,进料口设置于低端,出料口设置于高端,主轴进料口设置螺杆,其余部分设置螺带及沿螺旋线浆叶.,6.2 粉体混合机,6.2.2.2 倾斜螺带连续混合机,倾斜螺带连续混合机,6.2 粉体混合机,6.2.2.3 犁状桨叶高速混合机 结构:混合机内设置双转子,两主轴上装有犁状桨叶,外缘与机槽间隙较小,机槽为双圆筒结构.上部设有进料口和排气口.工作时,物料在离心力作用下呈飞瀑状态而快速混合.,6.2 粉体混合机,6.2.2.3 犁状桨叶高速混合机,WZ系列无重力双轴桨叶混合机,6.2 粉体混合机,6.2.2.4 立式螺旋式混合机 结构:该机主体为圆筒形,内置一垂直螺旋输送器.螺旋叶片和内套筒间隙10mm,转速200300rpm,工作时,物料由垂直螺旋向上提升到内套筒出口,被甩料板抛撒下落锥形筒表面和内套筒间的间隙处,再被垂直向上提升,循环混合均匀,由出料口排料.,6.2 粉体混合机,6.2.2.5 行星锥形混合机 结构:由圆锥形筒体,倾斜安置的混合螺旋,减速机构,电动机,进料口和出料口等组成.,6.2 粉体混合机,6.2.2.5 行星锥形混合机 工作时,摇臂带动螺旋以26rpm速度回绕混合机轴线旋转,混合螺旋以60100rpm自转,机壳外壁加水套以加热或冷却腔内物料,配制好的物料从进料口进入机内,经充分混合后,由出料口卸料.,6.2 粉体混合机,6.2.2.5 行星锥形混合机,WH系列锥形双螺旋混合机,6.2 粉体混合机,6.2.2.6 立式桨叶连续混合机 结构:主轴上安装着桨叶,有较强剪切作用,用于粉料中糖蜜或液体成分添加作业.工作时,粉料,糖蜜各自从顶部进入,在搅拌叶片作用下,由上至下运动,混合后从出料口排出.,6.2 粉体混合机,6.2.3 回转容器式混合机 回转容器式混合机,容器内无搅拌部件,物料随着容器旋转依靠物料自身重力流动完成混合.这种混合机能达到很高混合均匀度,但混合时间长,装填量容器有效容积的60%.常见的混合机:V形混合机,对锥式混合机,倾桶式混合机.,6.2 粉体混合机,6.2.3.1 V形混合机 结构:两个圆筒呈V形焊合,夹角在6090.工作时,主轴平衡回转,装料量为两个圆筒体积的20%30%.其转速为625rpm.若在筒内安装搅拌叶轮,可用来混合凝性食品.,6.2 粉体混合机,6.2.3.2 对锥式混合机 结构:该机由两个对称的圆锥形壳体焊接而成.圆锥角呈60角和90角两种形式,取决于粉料休止角大小.驱动轴固定在锥底角部分,转速为520rpm.一个圆锥顶进料,另一个圆锥顶出料.混合时间为520min若容器内安装叶轮,混合时间可缩短至2min.,6.2 粉体混合机,6.2.3.3 倾筒式混合机 两种机型:水平回转筒式和斜置回转筒式.主轴转速40100rpm.水平回转筒式混合机:圆筒水平放置,回转轴线与圆筒轴线同轴,装料量均为圆筒容积的30%.,6.2 粉体混合机,6.2.3.3 倾筒式混合机 两种机型:水平回转筒式和斜置回转筒式.斜置回转筒式混合机:圆筒轴线与回转轴线相交,斜置式装料量可达60%.,ZF型二维运动混合机,GH型三维运动混合机,6.3 液料搅拌器,6.3.1 搅拌器形式及液流流型 搅拌形式:利用搅拌器实现机械搅拌,利用压缩空气实现气流搅拌,利用超声波实现超声波搅拌.机械式搅拌机:搅拌器(叶轮和转轴),贮液槽,电动机及其他辅助件.液体搅拌的三种流型:轴向流型,径向流型,混合流型.,6.3 液料搅拌器,6.3.1 搅拌器形式及液流流型,6.3 液料搅拌器,6.3.2 搅拌器安装形式 搅拌器安装形式:立式中心安装,底部安装,偏心式安装,旁入式安装,倾斜式安装,行星式安装.,6.3 液料搅拌器,6.3.3 搅拌器的结构与选型 搅拌器的典型结构形式:桨叶式液体搅拌器,涡轮式搅拌器,旋桨式搅拌器.,6.3 液料搅拌器,6.3.3 搅拌器的结构与选型 桨叶式液体搅拌机由桨叶式搅拌器,圆桶形容器等组成.其叶轮叶片径向尺寸大,由轴延伸至叶轮外缘,只有一对平直结构叶片.搅拌轴与电动机用直联方式,设置46块挡板,用于使料液产生涡流,提高热交换效率.,6.3 液料搅拌器,6.3.3 搅拌器的结构与选型 桨叶式液体搅拌机搅拌器转速20150 rpm,叶轮为容器直径的1/23/4,宽度为1/10 1/6,桨叶边缘与容器底部间距以3050mm,高浓度物料5mm.,6.3 液料搅拌器,6.3.3.2 搅拌器的选型 搅拌器的选型:按物料粘度选型,按搅拌过程的目的选型,根据操作目的和主要影响因素选型.搅拌器选用顺序:螺旋桨,涡轮,桨式,锚式和螺带式等.,6.4 均质机,6.4.1 均质原理 乳化均质是特殊的混合操作,包含粉碎和混合双重作用,是将两种通常互不相溶的液体粉碎成为小球滴而后分散在另一种液体中,获得粒子很小且均匀一致的混合液料.乳化均质机械有:胶体磨和均质机.均质原理:冲击,剪切,空穴等.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 高压均质机是将料液压力提高到一定程度,并在极高压差作用下瞬间通过狭缝,形成冲击,剪切,与空穴作用完成均质操作的机器.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 均质机柱塞泵为三柱塞高压泵,泵体是不锈钢长方体结构,曲柄滑块机构驱动柱塞作往复运动.活塞为圆柱状,其中开有三个孔,用填料涵聚四氟乙烯密封,压力可达3060 MPa,超高压柱塞可达150MPa.高压泵料液出口处安装均质阀,构成均质机.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 三柱塞高压均质机系统均质阀结构:由阀座,阀杆和冲击环构成.阀杆和阀座用钨,铬,钴等耐磨合金钢制造.均质阀有:单级阀和双级阀.调节手柄可调整阀杆与阀座间的接触压力.可调节液体排出泵腔的压力.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 均质阀结构:常用双级均质阀.牛奶均质时,第一级压力2025MPa;第二级压力约3.5MPa.流体以200300m/s流速通过高度100m均质阀缝隙,产生巨大的流速梯度,形成强烈的挤压和剪切作用.形成更为细小的脂肪球微粒,表面活性物质围绕细小的脂肪球微粒外层形成不再互粘合的膜.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 常见均质阀的类型:平面均质阀和非平面均质阀.平面均质阀:阀座,阀杆端面为平面结构,形状简单,加工,修复方便,使用最为普遍.a.整体阀杆,结构简单,适用于中小流量均质;b.阀杆有导向杆,流动方向稳定,用于大流量.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 平面均质阀:阀座,阀杆端面为平面结构,形状简单,加工,修复方便,使用最为普遍.c.组合阀杆,适用于磨蚀性强的料液;d.阀座,阀杆工作端面覆盖有耐磨合多孔罩,强化均质.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 平面均质阀:阀座,阀杆端面为平面结构,形状简单,加工,修复方便,使用最为普遍.e.非平面均质阀:阀座及阀杆工作端面开有多个同心圆齿形沟槽,工作时,互相嵌合,形成的纵横断面锯齿形间隙构成多个均质区,均质效果好.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机 平面均质阀:阀座,阀杆端面为平面结构,形状简单,加工,修复方便,使用最为普遍.,6.4 均质机,6.4.2 高压均质机,GJB1.5-25高压均质泵系列,GJB2.5-25高压均质泵系列,6.4 均质机,6.4.3.2 胶体磨 胶体磨:具有粉碎,分散,混合,乳化和均质功能.立式胶体磨结构:进料斗,静磨盘,动磨盘,调整机构,密封装置,冷却系统,排料口,电动机和机座等组成.,6.4 均质机,6.4.3.2 胶体磨 胶体磨:动齿盘呈锥体柱形,安装在主轴上.锥形的外面有倾斜的纵向齿槽,分粗细若干个环带,其下设计有排料叶轮,用优质不锈钢等制造.,6.4 均质机,6.4.3.2 胶体磨 胶体磨:静压盘内表面形状与动压盘相对应.经水套,顶盖,调节盖和螺钉与磨体固定为一体.调节手柄可调整动,静磨间轴向间距.立式胶体磨主轴由电动机轴直接传动,转速2800 2950 rpm;经变速机构传动时,最高可达12000rpm.磨后细度为5 20m,最细可达1m.,6.5 静态混合器,静态混合器是一种借助于流体管路特殊结构,使其在很宽的雷诺范围内完成流体的混合,而又没有运动机械部件的流体管路结构.6.5.1 静态混合原理 液体在混合器内的混合有:层流混合和湍流混合形式.层流混合三要素:分割位置移动重新汇合.,6.5 静态混合器,6.5.1 静态混合原理 液体在混合器内的混合有:层流混合和湍流混合形式.湍流混合:分割位置移动重新汇合,还有剧烈涡流,强烈剪切,细微部分分割混合.静态混合器可用于各种形态物料的混合,萃取,气体吸收,热交换,溶解,分散等操作.,6.5 静态混合器,6.5.1 静态混合原理,6.5 静态混合器,6.5.2 典型静态混合器 卧式和立式糖蜜连续稀释器 卧式糖蜜连续稀释器:水平圆筒结构,其内部设置若干个隔板和筛板分隔成若干部分.各隔板配置为通孔上下交错,使料液呈湍流流动而混合.,6.5 静态混合器,6.5.2 典型静态混合器 立式糖蜜连续稀释器:由高为1.5m,用45mm厚的不锈钢板制成立式圆筒体,筒内有若干交错配置半圆缺口间隔为125mm隔板,上,下封头均为锥形结构,糖液速度0.080.1m/s 此混合器有:错板式,胀缩式,变管径式.,6.6 捏和机,捏和操作是液体与粉料捏和,调和,糅合等的混合操作.应用于面粉制品,巧克力制品,鱼肉香肠,人造奶油和混合干酪等操作.,6.6 捏和机,6.6.1 捏和原理 捏和过程中,通过桨叶移动对物料进行挤压与剪切,促使物料自身拉延,撕裂,折叠,包裹,嵌入等变化,如此反复,经过一段时间即可得到合格的均匀产品.,6.6 捏和机,6.6.2 捏和机的分类 按整体结构特征分:立式和卧式捏和机;按搅拌轴数量分:单轴式与多轴式捏和机;按主要用途分:打蛋机,调粉机及和面机.,6.6 捏和机,6.6.3 典型捏和机6.6.3.1 打蛋机 打蛋机结构:由搅拌器,容器,传动装置及容器升降机构等组成.有立式打蛋机和卧式打蛋机.搅拌器结构:由搅拌头和搅拌桨组成.搅拌头的作用:使搅拌桨按一定运动轨迹在容器中运动;搅拌桨直接与物料接触,通过自身运动完成物料的搅拌.,6.6 捏和机,6.6.3 典型捏和机6.6.3.1 打蛋机,6.6 捏和机,6.6.3.1 打蛋机 工作原理:打蛋机通过自身搅拌器高速旋转强制搅打,使得被搅拌物料充分接触与剧烈磨擦,实现物料的混合,乳化,充气及排除部分水分,满足某些食品加工工艺的特殊要求.搅拌器桨叶形状:转速70,125,200rpm.,6.6 捏和机,6.6.3.2 双臂式捏和机 双转子结构,转速:1560 rpm,转子安装方法:相切安装和相交安装.相切安装:两转子外缘运动迹线为外切圆,转速比:1.5:1,2:1,3:1三种.两转子分别与机槽壁之间相切区域及转子间相切区域为捏和区域,强烈的剪切作用使得其具有良好的捏和性能.,6.6 捏和机,6.6.3.2 双臂式捏和机 相交安装:两转子同步转动,外缘运动迹线相交物料在转子与机槽壁之间的缝隙处剪切与挤压混合捏和.,6.6 捏和机,6.6.3.2 双臂式捏和机 双臂式捏和机有底部料门排料,底部螺杆排料,翻转机槽排料三种.,6.6 捏和机,6.6.3.2 双臂式捏和机,6.6 捏和机,6.6.3.3 滚筒式捏和机 滚筒式捏和机:转子由多个可转轴或套管通过辐板安装在主轴上,其轴线与主轴平行或交叉,工作时,随主轴旋转,辊轴或套管对面团作用方式有:碾压,拉延,折叠,打击,举起等,形成对面团的捏和.,6.6 捏和机,6.6.3.4 和面机 两种类型:双作用和面机和立式和面机。a.双作用和面机结构:由筒体,主轴和驱动机构组成.工作时主轴上旋转桨叶揉捏和切割面团,筒体内壁的固定桨叶拉断面团.左侧电动机驱动主轴,右侧电动机用于翻缸出料和筒体复位.,和面机,思考题:3 4 5 7,
