第六章混合均质机械与设备ppt课件.ppt

食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,食品工厂机械与设备,第六章 混合均质机械与设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第六章 混合均质机械与设备,混合及其设备均质及其设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,混合及其设备,混合是指使两种或两种以上不同物料互相混合，成分浓度达到一定程度均匀性的单元操作。混合操作所采用的设备因物料状态不同而异。对于低黏度液体，采用的是液体搅拌与混合机械设备；对于粉料，所用的设备为混合器。介于两种状态之间的物料，既可用搅拌器，也可用混合器，但更经常使用的是捏合机。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,均质及其设备,均质(也称匀浆)是一种使液体分散体系(悬浮液或乳化液)中的分散物(构成分散相的固体颗粒或液滴)微粒化、均匀化的处理过程。除了高压均质机以外，胶体磨、超声波均质器(或称超声波乳化器)、高速搅拌器等都有均质功能。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第六章 混合均质机械与设备,第一节 液体搅拌与混合机械设备第二节 粉体混合机械第三节 搅拌混合与捏合机械设备第四节 均质机械设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第一节液体搅拌与混合机械设备,除了间歇式的液体搅拌设备以外，还可利用水粉混合机及静态混合器等设备，以连续或半连续化的方式制备液体混合物。一、液体搅拌机二、水粉混合机三、静态混合器,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,一、液体搅拌机,液体搅拌目的带有搅拌器的设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,液体搅拌目的,在食品加工中，液体搅拌机主要用于以下方面：促进物料的传热，使物料温度均匀化；促进物料中各成分混合均匀；促进溶解、结晶、浸出、凝聚、吸附等过程进行；促进酶反应等生化反应和化学反应过程的进行。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,带有搅拌器的设备,食品工业中典型的带搅拌器的设备有：发酵罐、酶解罐、冷热缸、溶糖锅、沉淀罐等。这些设备虽然名称不同，但基本构造均属于液体搅拌机。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,一、液体搅拌机,（一）基本结构（二）搅拌器（三）搅拌容器（四）搅拌器的传动装置和轴封,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）基本结构,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,搅拌器,搅拌器（或称搅拌桨）及搅拌轴的主要作用是通过自身的运动使搅拌容器中的物料按某种特定的方式流动，从而达到某种工艺要求。所谓特定方式的流动（流型）是衡量搅拌装置性能最直观的重要指标。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,搅拌容器,搅拌容器也称搅拌槽或搅拌罐。其作用是容纳搅拌器与物料在其内进行操作。对于食品搅拌容器，除保证具体的工艺条件外，还要满足无污染、易清洗等专业技术要求。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,罐体,罐体大多数设计成圆柱形，其顶部为开放式或密闭式，底部大多数成碟形或半球形，平底的很少见到，因为平底结构容易造成搅拌时液流死角，影响搅拌效果，同时也不利于料液的完全排放。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,传动装置,传动装置是赋予搅拌装置及其它附件运动的传动件组合体，在满足机器所必须的运动功率及几何参数的前提下，希望传动链短、传动件少、电动机功率小，以降低成本。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,轴封,轴封是指搅拌轴及搅拌容器转轴处的密封装置。为避免食品污染，轴封的选择必须给予重视。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,附件,典型搅拌设备通常还设有进出口管路、夹套、人孔、温度计插套以及挡板等附件。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）搅拌器,1搅拌器的类型2搅拌器的安装形式3搅拌器桨叶与流型4搅拌器的选择,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,1搅拌器的类型,两大类型：小面积叶片高转速运转的搅拌器，属于这种类型的搅拌器有涡轮式、旋桨式等，多用于低黏度的物料；大面积叶片低转速运转的搅拌器，属于此类型的搅拌器有框式、垂直螺旋式等，多用于高黏度的物料。各种典型搅拌器型式,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,2搅拌器的安装形式,搅拌器不同的安装形式会产生不同的流场，使搅拌的效果有明显的差别。（1）中心立式搅拌安装形式（2）偏心式搅拌安装形式（3）倾斜式搅拌安装形式（4）底部搅拌安装形式（5）旁入式搅拌安装形式(6)其它安装形式的搅拌器,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（1）中心立式搅拌安装形式,这种安装形式的搅拌设备可以将桨叶组合成多种结构形式以适应多种用途。为了防止在搅拌器附近产生涡流回转区域，往往在立式容器的侧壁上装挡板。这种安装的特点是搅拌轴与搅拌器配置在搅拌罐的中心线上，呈对称布局，驱动方式一般为带传动或齿轮传动，或者通过减速传动，也有用电动机直接驱动。食品工业中搅拌设备中多用中小型的搅拌器。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（2）偏心式搅拌安装形式,搅拌器安装在立式容器的偏心位置。能防止液体打漩，效果与装挡板相近。中心线偏离容器轴线的搅拌轴，会使液流在各点处压力分布不同，加强了液层间的相对运动，从而增强了液层间的湍动，使搅拌效果得到明显的改善。但偏心搅拌容易引起设备在工作过程中的振动，一般此类安装形式只用于小型设备上。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（3）倾斜式搅拌安装形式,是将搅拌器直接安装在罐体上部边缘处，搅拌轴斜插入容器内进行搅拌。对搅拌容器比较简单的圆筒形或方形敞开立式搅拌设备，可用夹板或卡盘与筒体边缘夹持固定。这种安装形式的搅拌设备比较机动灵活，使用维修方便，结构简单、轻便，一般用于小型设备上，可以防止打漩效应。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（4）底部搅拌安装形式,将搅拌器安装在容器的底部。它具有轴短而细的特点，无需用中间轴承，可用机械密封结构，有使用维修方便、寿命长等优点。此类搅拌设备的缺点是，桨叶叶轮下部至轴封处常有固体物料黏积，容易变成小团物料混入产品中影响产品质量。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（5）旁入式搅拌安装形式,搅拌器安装在容器侧壁。在同等功率下，能得到最好的搅拌效果。转速一般在360450r/min之间。驱动方式有齿轮传动与带传动两种。主要缺点是轴封比较困难。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,3搅拌器桨叶与流型,流动状态与搅拌容器的结构及其附件有一定关系。搅拌器桨叶的结构形状与运转情况是决定容器内液体流动状态最重要的因素。搅拌器件周围流体的运动方向有三种，即径向流、轴向流和环流。普通搅拌器一般只有一种为主导流向。(1)轴向流型 或(2)径向流型,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,液体由轴向进入叶片，从轴向流出，称为轴向流型。旋桨式叶片旋转时，产生的流动状态不但有水平环流、径向流，而且也有轴向流动，其中以轴向流量最大。此类桨叶称为轴流型桨叶。,（1）轴向流型,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,流体由轴向进入叶轮，从径向流出。如平直叶的桨叶式、涡轮式叶片，这种高速旋转的小面积桨叶搅拌器所产生的液流方向主要为垂直于罐壁的径向流动。由于平直叶的运动与液流相对速度方向垂直。,（2）径向流型,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,4搅拌器的选择,（1）根据介质黏度高低选型（2）根据搅拌过程和目的选型,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,随着黏度增高，各种搅拌器选用的顺序为旋桨式、涡轮式、桨式、锚式和螺带式等。桨式搅拌器由于其结构简单，用挡板后可以改善流型，所以，在低黏度时也是应用得较普遍的。而涡轮式由于其对流循环能力、湍流扩散和剪切都较强，几乎是应用最广泛的一种桨型。,（）根据介质黏度高低选型,图6.6 搅拌器选择曲线1.锚式、螺带式；2.浆式；3.涡轮式；4、5.涡轮式、旋浆式；R1=1750r/min;R2=1150r/min;R3=420 r/min,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（三）搅拌容器,1罐体2附件,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,1罐体,罐体的形状-支承-压力-作用罐体的容积-径高比罐体的换热结构,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,罐体的形状-支承-压力-作用,用于低黏度物料的搅拌用罐体一般为立式圆筒形容器，其底可以是平底的，也有碟形底和球形底的。罐体通过支座安装在基础或平台上。罐体在常压或规定的温度及压力下，为物料完成其搅拌过程提供一定的空间。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,罐体的容积-径高比,罐体容积由装料量决定，根据罐体容积选择适宜的高径比，确定筒体的直径和高度。选择罐体的高径比应考虑物料特性对罐体高径比的要求、对搅拌功率的影响和对传热的影响等因素。当罐内物料为液-固相或液-液相物料时，搅拌罐的高径比为 11.3，当罐内物料为气-液相物料时，搅拌罐的高径比为12。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,罐体的换热结构,需要进行加热或冷却操作的搅拌罐，通常为夹层式的。用于蒸汽加热的夹套应当耐压。此时的搅拌罐是压力容器，必须由具备生产压力容器许可证的厂商提供。搅拌罐器也可采用其它形式的换热器，如盘管式等。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,2附件,在搅拌设备基本结构的基础上，可以在搅拌罐体或罐盖上接装各种需要的附件。可根据工艺或操作要求提出。常见附件：各种进出料和工作介质的管接口、各种传感器（如温度计、液位计、压力表、真空表、pH计）的接插件管口、视镜、灯孔、安全阀、内置式加热（冷却）盘管等。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,接管口,进料管一般设在搅拌罐盖部，也有设在罐体部位的。出料管一般装在罐底中心或侧面，具体位置要能将所有液体排尽。各种进、出料管的接口形式有螺纹、法兰、快接活接头或软管等几种。对于需要在搅拌过程中将固体物料加入到搅拌容器的情形，可在罐盖上适当位置设置投料口，如搅拌罐为负压，可利用真空吸料原理从下面进料。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,温度计的插孔管的位置、长度及数量要视罐体大小而定。对于容积较小的罐体，一般只在盖上装一根垂直于液面的长管；对于高、大的罐体，则往往在罐体的侧面的不同位置安装数个温度计插管，如果是夹套式，在温度计的插管位置必须避开夹套。,温度插管,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,传动装置,搅拌器传动装置的基本组成有：电动机、齿轮传动机构（有的还设一级带轮）、搅拌轴支架。立式搅拌器分为同轴传动和倾斜安装传动两种。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,搅拌器的轴封,轴封是搅拌轴与罐体之间密封装置。是否需要，与搅拌容器的压力状态及搅拌轴的安装位置有关。真空搅拌设备和加压搅拌设备均有密封机构。搅拌轴与罐体轴线垂直安装的也必须有轴封机构。另外，有无菌要求的搅拌罐也需要有相应的轴封措施。轴封应满足密封和卫生两方面的要求。常见的轴封有两种形式，填料密封和机械密封。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第二节粉体混合机械,食品工业中，混合机应用于谷物混合、粉料混合、面粉中加辅料与添加剂、干制食品中加添加剂与调味粉及速溶饮品的制造等操作中，目的是使两种或两种以上的粉料颗粒通过流动作用，成为组分浓度均匀的混合物。在混合机内，大部分混合操作都同时存在对流、扩散和剪切三种混合方式，但由于机型结构和混合料物性方面的不同，往往是某一种混合方式起主导作用。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第二节粉体混合机械,一、容器回转型混合机二、容器固定型混合机,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,基本结构原理与形式,这种混合机工作时容器呈旋转状态，物料随着容器旋转方向依靠物料本身的重力流动完成混合。容器内一般没有搅拌工作部件，如果安装搅拌器件，则可以缩短混合时间。容器的形状有多种，常以容器形状命名V形、对锥式、倾筒式混合机等。是间歇式混合机，装卸物料时需要停机。间歇式混合机易控制混合质量，可适应粉粒物料配比经常改变操作要求，因此适用于小批量多品种的混合操作。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,转速、混合均匀度、混合时间与装填率,容器的回转速度不能太高，否则会因离心力过大，物料紧贴容器内壁固定不动，无法进行混合。这种混合机可以达到很高的混合均匀度，没有残留现象，但所需的混合时间长。容器的物料装填率因容器形状不同而异，但一般不得超过容器有效容积的60。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,一、容器回转型混合机,（一）V形混合机（二）对锥式混合机（三）倾筒式混合机,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）V形混合机,其容器由两个圆筒呈V形焊合而成，夹角范围在 6090之间。工作时要求主轴平衡回转，装料量为两个圆筒体积的2030。其转速很低，为625r/min。,V形混合机常用来混合多种粉料以构成混合物，若在筒内安装搅拌叶轮，可用来混合凝聚性高的食品。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）对锥式混合机,容器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，它取决于粉料的休止角大小。驱动轴固定在锥底部分，转速为520r/min。圆锥体的两端设有进出料口，以保证卸料后机内无残留料。,混合时间：若容器内未安装叶轮，一般混合时间为 5 20min；若容器内安装叶轮，混合时间可缩短到2min 左右。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（三）倾筒式混合机,倾筒式混合机的容器是一个圆柱筒，常见有水平回转和斜置回转两种机型。,图6.15 倾筒式混合机,（1）水平回转滚筒,（2）斜置回转滚筒,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,水平回转筒式混合机的圆筒为水平放置，回转轴线与圆筒轴线同轴。水平回转筒式混合机的装料量均为圆筒容积的30%，斜置式可达60%。前者的缺点是，在筒内的物料可能会和圆筒一起回转，尤其是位于圆筒两端的物料不能充分混合，故不能多装料，否则影响混合效果。,水平回转筒式混合机,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,如果回转轴线与圆筒轴线相交，称为斜置回转筒式混合机。斜置回转筒式混合机克服了水平回转筒式的缺点，物料在筒内作复杂的运动，即使装料量较多，其混合效果也较好。这类混合机常用于香辛料和啤酒麦芽粉等的混合作业。,斜置回转筒式混合机,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,二、容器固定型混合机,（一）卧式螺旋环带混合机（二）立式螺旋式混合机（三）行星锥形混合机（四）倾斜螺带连续混合机,结构特点是工作时容器固定不动，内部安装有旋转混合部件。旋转件大多为螺旋结构。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混合。固定容器式混合机的操作方式有间歇与连续两种，依生产工艺而定。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）卧式螺旋环带混合机,结构工作过程特点,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,图6.16 卧式螺旋环带混合机,机体底部呈 U 形，主要工作部件：机体、主轴、左右螺旋带（旋向相反，两方向输送能力相等）、传动部分。,盖板门,机体,螺带转子,电动机,减速器,螺带转子,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）卧式螺旋环带混合机,特点：混合时间短，混合质量高，排料迅速，腔内物料残留量少，但配套动力和占地面积较大。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）立式螺旋式混合机,结构工作过程特点,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,圆柱形料筒高螺旋直径螺距螺旋叶片和内套筒间隙。主轴转速。,结 构,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）立式螺旋式混合机,工作时，各种物料组分经计量后，加入料斗中，由垂直螺旋向上提升到内套筒的出口时，被甩料板向四周抛撒，物料下落到锥形筒内壁表面和内套筒之间的间隙处，又被垂直螺旋向上提升，如此循环，直到混合均匀为止，然后打开卸料门从出料口排料。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）立式螺旋式混合机,特点：配用动力小，占地面积少，混合时间长，料筒内物料残留量较多。多用于混合质量和残留量要求较低的场合，为小型混合机。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（三）行星锥形混合机,结构工作过程特点,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,立式行星锥形混合机由圆锥形筒体、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。,结 构,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（三）行星锥形混合机,工作时，从进料口将配制好的一批物料加入机内，启动电动机，通过减速机构驱动摇臂，摇臂带动混合螺旋绕混合机中心轴线旋转。与此同时，混合螺旋自转。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（四）倾斜螺带连续混合机,结构工作过程特点,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,整体呈倾斜状，进料口设置于混合机的低端，而出料口设在高端。主轴在进料口端设置螺杆，其余部分设置螺带及沿螺旋线布置桨叶。,结 构,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,工作过程,工作时，由进料口连续送入的物料，在进料段被螺杆强制送入混合段，在混合段内被螺带及桨叶向前推动形成翻滚的径向混合，同时在物料自身重力作用下经螺带空隙下滑形成返混的轴向混合，混合后的物料连续地从出料口排出。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,特点,因返混形成的轴向混合作用区域较小，同时物料停留时间不尽一致，混合质量较差，并要求各组分均连续计量喂料，适用于混合度要求不高的场合。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第三节搅拌混合与捏合机械设备,捏合概念捏合设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,捏合概念,捏合是指将含液量较少的粉体或高黏度物质和胶体物质与微量细粉末的混合物加工成可塑性物质或胶状物质的操作。捏合操作多用专门的捏合设备完成。由于捏合操作所处理的是流动性差的粉体或胶体物性的原料，并且要求得到的是均一的塑性体或高黏度浆体和胶体物，因此，捏合机的搅拌叶片要格外坚固，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。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,捏合设备,捏合机可按容器是固定还是回转来分类。回转容器式捏合机不多，只有球磨机和某种研磨机等。绝大多数捏合机都是固定容器型。固定容器型捏合机又可按转轴的位置分为水平轴和垂直轴两种型式，按轴的数量分单轴式和双轴式。捏合混合设备可分为间歇式和连续式两类。连续式捏合混合设备的通用性不强，一台设备往往只适用某类型的物料的混合，并且需要较精确的进料定量配合。因此多数捏合机为间歇式。典型搅拌捏合设备：卧式双臂捏合机、打蛋机以及和面机等。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第三节搅拌混合与捏合机械设备,一、双臂式捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,一、双臂式捏合机,是典型的用于可塑物混合的间歇操作的捏合设备。处理对象广泛：面包、饼干制造业中面粉、水、酵母和其它原辅料的均匀混合与捏合。在巧克力制造工业中，用于可可液浆、糖粉和奶粉等的捏合混合。主要由一对转子、混合室及驱动装置等组成。由于通常使用的两根搅拌转子呈“Z”字形，因此常称Z形捏合机。（一）混合室（二）转子,图6.20双臂式捏合机,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）混合室,带盖或不带盖，带盖的捏合机与槽体具有很好的密封性能，可使混合室在真空或加压的条件下进行操作。底部呈“W”形或鞍形的钢槽。钢槽多做成夹套式，可通入加热或冷却介质。一般为可倾式，由人工或电机驱动将槽体的一侧竖起可供出料或清洗。小型设备人工操纵即可，中型或大型设备则在支承轴上装齿轮，由电动或手动手柄进行操作。直接排料和侧倾混合室排料。直接排料：混合室底部设排料口（或排料门）。侧倾混合室排料：混合室为可翻转式。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）转子,有一对转子。转子有多种形式转子安装形式,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,图6.22 捏合机转子形式,Z形转子,单螺旋转子,双螺旋转子,爪形转子,刀片形转子,X形转子,小型捏合机的转子多为实心体，大型捏合机转子设计成空腔形式，可在转子内通入加热或冷却介质。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,转子在混合室内的安装形式有相切式和相叠式两种（图6.21）。相切式安装时，两转子外缘运动迹线是相切的；相叠式安装时，两转子外缘运动轨迹线是相交的。,转子安装形式,（1）相切式（2）相叠式图6.21转子安装形式,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,相叠式安装的转子,相叠式安装的转子，只能同向旋转，由于运动迹线相交，为避免搅拌臂相碰，两臂的转速比只能用1:2和1:1。相交式安装的转子外缘与混合室壁间隙很小，一般在1mm左右，在这样小的间隙中，物料将受到强烈剪切、挤压作用，不仅可以增加混合（或捏合）效果，同时可以有效地除掉混合室壁上的滞料，有自洁作用。适用于粉状、糊状或黏稠液态物料的混合。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,相切式安装的转子,转子可以同向旋转，也可相向旋转，常用转子间速比为1.5:1、2:1和3:1。转子旋转时，物料在两转子相切处受到强烈剪切。同向旋转的转子或转速比大的转子间的剪切力可能达到很大的数值。转子外缘与混合室壁的间隙内，物料也受到强烈剪切。相切式安装的捏合机同时在转子之间的相切区域和转子外缘与混合室壁间的区域产生混合作用。特别适用于初始状态为片状、条状或块状物料的混合。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,二、卧式和面机,和面机的作用是将原料面粉加水搅拌调制成既符合产品质量要求，又适合后续机械运转需要的面团。按主轴的安装形式，和面机可分为立式和卧式和面机两大类。立式和面机属混合锅类设备。卧式和面机有单轴与双轴两种型式。（一）单轴卧式和面机（二）双轴卧式和面机,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）单轴卧式和面机,WT-7型和面机结构特点与适用性滚笼式和面机搅拌器结构特点与适用性,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,WT-7型和面机结构,它主要由混合槽体、带桨搅拌主轴和驱动机构等组成。可倾“U”形槽单独由电机驱动。内有3把固定不动的横切刀。主轴上安装了4个桨叶，按圆周等分安装在主轴上。当主轴进行回转时，桨叶和横切刀便对物料产生压缩、剪切、捏合与对流混合等作用，物料在上述4种作用的协同作用下，很快便能混合均匀。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,在和面过程中对物料的剪切作用很强。但拉伸作用弱，对面筋的形成具有一定破坏作用。搅拌轴装在容器中心，近轴处物料运动速度低，若投粉量少或操作不当易造成抱轴及搅拌不匀的现象。桨叶式搅拌器结构简单，成本低，适用于揉制酥性面团。,WT-7型和面机特点与适用性,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,主要由连接板、46个直辊及搅拌轴组成。直辊分有活动套管和无活动套管两种。活动套管在和面时可自由转动，减少直辊与面团间的摩擦及硬挤压，从而可以降低功率消耗，减少对面筋的破坏。,滚笼式搅拌器,直辊可平行于或倾斜于搅拌轴线安装。后者倾角为 5左 右，各辊对回转轴心的半径不同，作用是促进面团的轴向流动。直辊在连接板上的分布有X形、S形和Y形。其中Y形搅拌器两连板间无中心轴，可避免面团抱轴或中间调粉不均匀的现象。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,滚笼式搅拌器和面时，对面团有举、打、折、揉、压、拉等操作，有助于面团的捏合，如果搅拌器结构参数选择合适，还可利用搅拌的反转将捏合好的面团自动抛出容器，可省去一套容器翻转机构，降低设备成本。,滚笼式搅拌器和面机操作过程,图6.25 滚笼式搅拌器调和面团操作流程示意图,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,滚笼式搅拌器的特点是：结构简单、制造方便、机械切割作用弱，有利于面筋网络的生成。但操作时间长，面团形成慢。滚笼式搅拌器适用于调和水面团、韧性面团等经过发酵或不发酵的面团。,特点与适用性,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）双轴卧式和面机,该机有两根卧式旋转轴，每根轴上垂直安装了数个桨叶，构成两个平行、以相同方向转动的搅拌器。双轴卧式和面机因其桨叶均匀分布在圆周的各个位置上，可以均匀地进行搅拌，使面团得到良好的拉伸和揉捏，适于调制韧性面团。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,三、立式混合捏合设备,立式混合捏合设备常称为混合锅，其主体由搅拌器与不带盖的容器构成。两种型式：容器固定式和容器转动式，相应的两种型式的具体设备有立式打蛋机和立式和面机。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）打蛋机,打蛋机结构搅拌器形式搅拌器的行星运动 工作原理应用,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,打蛋机结构,由搅拌器、锅体（容器）、传动装置及容器升降机构等组成。锅体由一段短圆筒和一个半球形器底制成，可以升降，装有手柄供人工卸除物料。,图6.28 立式打蛋机外型,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,搅拌器形式,形式有多种，使用较多的3种如图6.29所示。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,搅拌器的行星运动,搅拌器在锅体内作行星运动。由于搅拌器转速高，故打蛋机也常称为高速调和机。搅拌器与与锅壁间隙很小，搅拌作用可遍及锅内全部物料。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,打蛋机的工作原理,搅拌器通过自身高速旋转，强制搅打，使得被搅拌物料充分接触与剧烈摩擦，以实现对物料的混合、乳化、充气及排除部分水分的作用，从而满足某些食品加工工艺的特殊要求。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,打蛋机在食品生产中常被用来搅打各种蛋白液。主要加工对象是黏稠性浆体，如生产软糖、半软糖的糖浆；生产蛋糕、杏元饼的面浆以及花式糕点上的装饰乳酪等。生产砂型奶糖时，通过搅拌可使蔗糖分子形成微小结晶体，俗称“打砂”操作。生产充气糖果时，将浸泡的干蛋白、蛋白发泡粉、明胶溶液及浓糖浆等混合搅拌后，可得到洁白、多孔性的充气糖浆。,打蛋机的应用,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）立式和面机,结构搅拌器工作过程应用,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,结构,主要由锅体、搅拌器、机架及传动装置构成。锅体固定在转动盘上，因而工作时可以转动。,图6.31 立式和面机外形图,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,搅拌器,搅拌器偏心安装于靠近锅壁处，作固定的转动。形式有多种，框式最普遍，叉式应用也广，还有做成扭曲状的桨叶，以增加轴向或其它形式运动。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）工作过程,工作过程:转盘带动锅子作圆周运动，将物料带到混合元件的作用范围之内而引起局部混合作用。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）立式和面机,应用:在食品工业上应用很广，特别是用于处理高黏度的食品的混合，如制造面包时调制面团，生产糕点和糖果时的原料混合等都经常采用这种设备。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,第四节均质机械设备,均质及其设备均质设备类型：压力式和旋转式一、高压均质机二、胶体磨三、高剪切均质乳化设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,均质是一种使液体分散体系中的分散物微粒化、均匀化的处理过程，其目的是降低分散物的尺寸，提高分散物分布的均匀性。狭义的均质仅指利用高压均质机对物料进行处理。然而，除了高压均质机以外，胶体磨、超声波均质器（或称超声波乳化器）、高速剪切搅拌器，甚至本章第一节所介绍的静态混合器等都对料液有均质功能。,均质及其设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,均质在现代食品加工业中的作用越来越重要，非均相液态食品的分散相物质在连续相中的悬浮稳定性，与分散相的粒度大小及其分布均匀性密切相关，粒度越小，分布越均匀，其稳定性越大。包括乳、饮料在内的绝大多数的液态食品的悬浮（或沉降）稳定性都可以通过均质处理加以提高，从而改善此类食品的感官品质。均质过程的本质是一种破碎过程，所以均质也是破碎生物细胞，提高细胞提取物得率的重要手段。,均质与食品工业,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,压力式均质设备首先使料液获得高压能，液体的高压能在机内转化为动能，使料液中的分散物受到流体力学上的剪切作用、空穴作用和撞击作用而得到破碎。这种类型的常见设备有高压均质机和超声波乳化器等。,压力式均质设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,旋转均质设备由转子与定子系统构成，直接将机械动能传递给受处理的介质，是以剪切作用为主的均质过程。胶体磨是典型的旋转式均质设备。此外，搅拌机、乳化磨也属于旋转均质设备范围。,旋转式均质设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,一、高压均质机,典型高压均质机的组成形式：有多种，基本组成相同，主要差异表现在高压泵类型、均质阀级数以及压强控制方式方面。（一）高压柱塞泵（二）均质阀（三）其它组成部分（四）高压均质机的应用,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,主要由柱塞式高压泵和均质阀两部分构成。总体上，它只是比高压泵多了起均质作用的均质阀而已，所以有时也将高压均质机称为高压均质泵。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（一）高压柱塞泵,柱塞泵可分为单柱塞泵和多柱塞泵。在高压均质机中均有使用。单柱塞泵输出的波动性，因而它多用于实验规模的小型高压均质机。生产规模的均质机使用的是多柱塞泵，目前以流量输出较为稳定的三柱塞泵用得最多。高压均质机也有采用多达六七个柱塞的高压柱塞泵，流量输出更为稳定。高压均质机的最大工作压强是其重要性能之一，主要由其结构强度及所配备的电机功率所规定。不同均质机的最大工作压强可有很大差异，一般在7.0104MPa 之间。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（二）均质阀,均质阀与高压柱塞泵的输出端相连，是对料液产生均质作用、对压强进行调节的部件。均质阀有单级和双级两种。主要阀件包括阀座、阀芯和均质环。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,均质阀工作原理,当流体压入均质阀并冲向阀芯，通过一个由阀座与芯构成的狭窄的缝隙时，流体发生由高压、低流速向低压、高流速的能量转化，并产生空穴作用，自缝隙出来的高速流体最后撞在外面的均质环上，使已经碎裂的粒子进一步得到分散作用。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,均质压强的大小一般是靠手轮对弹簧的压缩程度来调节的。弹簧力作用下的阀芯，只有当流体获得足以与弹簧力相抗衡的压力条件下，才能被顶开并让流体通过缝隙而产生均质作用。,均质压强的调节,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（三）高压均质机的其它组成部分,冷却水系统：对往复运动的柱塞进行冷却，使泵体在恒定温度范围内工作。高压均质机已结合到无菌化生产线中，在这种场合，配接的冷却水首先必须是无菌的，这样才能保证料液在均质工段不受到二次污染。高压压力表，以为操作人员进行压力调整提供压力指示。过滤器件：装在进料口，阻隔杂质，为了防止对均质阀的意外损伤及延长其使用寿命。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（四）高压均质机的应用,可用来加工许多食品。选择适当均质工作压力。根据配方、货架寿命以及其它指标而定。不同产品及所应用的均质压力范围。必要时可重复均质或采用双级均质阀进行处理。吸程有限，一般要求正压供料（利用位差或离心泵）。使用中应避免中途断料，以免高压冲击载荷而使均质设备受到损伤。物料夹入过多空气也会引起冲击载荷效应，有些先要进行脱气处理。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,表6-1 应用不同均质压力的产品举例,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,二、胶体磨,以剪切作用为主的均质设备，均质部件由高速旋转的磨盘（转动件）与固定的磨盘（固定件）构成。胶体磨形式胶体磨结构胶体磨磨盘传动轴及转速工作过程均质效果及应用,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,（1）卧式（2）立式（3）分体立式,图6.37 胶体磨外形,胶体磨形式,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,主要由机壳、磨盘、进料斗、调节盘、叶轮等构成。,胶体磨结构,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,胶体磨盘,是胶体磨的关键部件，由定盘与动盘组成。动盘与传动轴相连，定盘固定在调节盘上。通过转动调节盘手柄，可以调整定盘与动盘之间的工作面间距，从而也可以调节胶体磨的产量。固定件与转动件之间的间隙范围为50150m。磨盘工作面一般为锥台面状，但在锥角大小及磨齿形状方面不同的机型会有差异。胶体磨的磨面通常为不锈钢光面，但也有金刚砂毛面型的，以此对固体粒子磨碎并促进均质效果。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,带动动磨盘转动的传动轴，可直接与电机相连（如卧式和轴联立式），也可通过皮带轮与电动机相连（如分体式）。轴的转速与磨盘的直径有关，一般直径小的磨片要求高的转速，这样才能获得与较低转速下大直径磨盘胶体磨相同的均质效果。,传动轴及转速,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,物料在间隙中通过时，由于转子的高速旋转，附在旋转面上的物料速度最大，附于定子表面上的物料速度最小，因此产生很大的速度梯度，使物料受到强烈的剪切作用而发生湍动，从而使物料均质化。,工作过程,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,胶体磨处理后的分散相粒度最低可达1m以下。胶体磨通常适用于处理较黏稠的物料。胶体磨有时可以与高压均质机通用，但一般说来，在表6-2所列的产品中，只有所用均质压力大于20MPa 的产品（或相类似的产品）才适合用胶体磨进行处理。胶体磨与高压均质机的性能参数比较。,均质效果及应用,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,表6-2 均质机与胶体磨性能参数比较,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,三、高剪切均质乳化设备,性质与工作原理不同形式的高速剪切机械设备与胶体磨比较均质头的安装,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,不同形式的高速剪切机械设备,基于转子-定子原理的均质乳化机械设备有多种形式，如涡轮均质机、涡轮乳化机、高剪切均质机、管线式乳化机、高剪切均质泵、搅拌分散罐等。尽管名称不同，但均质原理基本相同。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,性质与工作原理,这是一类转子-定子型均质机械设备。其工作原理是利用转子与定子间高相对速度旋转时产生的剪切作用使料液得以乳化，或使悬浮液进一步微粒化、分散化。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,高速剪切均质头的关键部件是定子与转子。它们是两个相互配合在一起的齿环。转子定子的形式有多种，主要差异存在于齿形、齿圈数以及相互配合方式等方面。,转子定子,图6.41 高速剪切均质器头的转子与定子,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,图6.42 管线式乳化均质机原理示意图,管线式乳化均质机,将高速剪切均质器的转子对装于泵形外壳中，就构成了所谓的管线式乳化均质机。图6.42所示为一种由三对转子定子构成的管线式乳化均质机工作原理，物料从轴向进入，经过转子定子对的剪切作用后，最后由另一端的径向流出。,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,工作原理与胶体磨的相似，因此它们处理的料液性状与胶体磨的相似，总体上适合于处理较黏稠的物料。,与胶体磨比较,食品工厂机械与设备第六章 混合均质机械与设备,本章小结,食品工业中，为了使不同组成的配料混合均匀或者促使同一物料的状态均匀，可以采用液体搅拌机、水粉混合机、静态混合器、粉体混合器、捏合机等机械设备。为了使分散系物料稳定可以采用各种形式的均质设备。食品工业中典型的液体搅拌设备有发酵罐、酶解罐、冷热缸、溶糖锅、沉淀罐等。它们之间的差异主要体现在搅拌装置、轴封和搅拌容器等方