《第四章搅拌及均质机械精编版》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四章搅拌及均质机械精编版(26页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 搅拌及均质机械,第一节 搅拌器 一搅拌的目的 强化传热、传质、强化化学反应,取得一种均匀混合物。 二、搅拌方法 机械搅拌-利用搅拌器进行搅拌; 气流搅拌-利用压缩空气进行搅拌; 超声波搅拌利用超声波的作用进行搅拌; 三搅拌器的类型与构造: 根据浆叶构造的特征,可分成四类:平浆式搅拌器、旋浆式搅拌器、涡轮式搅拌器、特种搅拌器。,、平浆式搅拌器: 是最常用的一种,用于粘稠性和 一般液体物料搅拌。在结构上最简单, 它的浆叶用条钢制造,浆叶装置成与 旋转方向相垂直,或与旋转的方向成 一倾斜角(45度以下)(当叶面与容 器底面平行时,由于不能使物形成涡 流,搅拌效果差;当叶面与旋转方向 垂直时,
2、造成阻力又很大。因此通常 都使浆叶与旋转方向成一夹角,减小 了阻力,提高了搅拌效果。)当轴沿 浆叶倾角方向转动时,可搅起沉渣, 反之可使悬浮物搅拌至底部。,浆叶固定在轴上的方法有四种: (1)焊接法:制造方便,但强度不大,拆 卸困难,常用于直径小的容器中。 (2)螺钉连接法:螺钉把浆叶固定在轴上, 中间有垫片。当轴是圆形时,主要靠浆叶与 轴的摩擦力而使浆叶旋转,拆卸方便,但功 率大时,容易产生滑动,故只适用于功率小 的场合。 (3)方轴、螺钉连接,目的是克服浆叶与 轴的滑动,但方轴加工不便,浆叶与轴的 连接也比较麻烦。,(4)键固定法:浆叶焊在轴套上,轴套与 轴之间销以键固定,能克服以上缺点,
3、被广 泛采用,为了使搅拌更有效,可装置好几排 浆叶,每一排上浆叶为两个或四个,相邻两 排浆叶应互相垂直,以增加搅拌效率,浆叶的大小约为容器直径的1/32/3,宽度为长度的1/101/6。转速一般为2080转/分,低速搅拌。 特点:构造简单,搅拌效果良好。 注意:当叶面与容器底面平行时,由于不 能使物料形成涡流, 搅拌效果差;当叶 面与旋转方向垂直时,造成阻力又很大。 因此通常都使桨叶与旋转方向成一夹角,,、框式搅拌器: 其与浆式的完全相似,其水平 浆叶用垂直的浆叶把它们彼此联成 一起,成为钢性的框子。这样的结 构比较坚固,而且在搅拌时能搅动 大量的物料。适用于高浓度的物料, 框的大小取容器直径
4、的2/39/10倍。 浆叶式搅拌器的转速较慢,所产生 的液流除斜浆外主要为径向户切线速度。液体流离浆叶之 后,外趋近器壁,然后向上或向下折流。 当顺从容器壁上除去结晶或沉淀物时,或利用搅拌作 用,把已受热的容器附近的物料搅拌至其它地方,而处于 其它地方的较冷物料搅拌至容器壁附近加热,以提高传热 速率,则可将浆叶外缘作成与容器内壁形状相一致。其间 间隙甚小,就成为锚式搅拌器,在夹套加热器用的较多。,浆叶的外形与容器底的轮廓相似,浆叶外缘至容器底部的距离要适当,以3050mm为宜,但由于高浓度物料搅拌时只能取5mm,这时要求加工及安装的精度却高,不然外片可能碰上器壁而损坏设备。 液流的径向速度较大
5、,而轴向速度甚低,为了加强轴向混合,并减小因切线速度所产生的表面旋涡,通常加装挡板。 浆式搅拌器的主要特征是: 1、混合效率较差; 2、局部剪器效应有限,不易产生乳化作用。 3、因为浆叶易于制造和更换,适宜于有特殊触液材料要求的料液(主要是金属污染和腐蚀问题)。,、涡轮式搅拌器: 其结构与离心泵的叶轮相似(叶片多 而短),安装在中央的旋转轴上,以较高 的速度旋转,一般转速为1002000rpm。 平直叶片产生强烈的径向和切线流动,通 常加挡板以减小中央旋涡,同时增强因折 流而起的轴向流,工作时,搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮内,有各小叶片工作因而加热,然后再以高速度偶轮*抛出。 涡轮式搅拌器适宜
6、处理多种物料,对中等粘度的物料特别有效。 它的主要特征是: (1)混合生产能力较高; (2)按一定的设计形式,有较高的局部剪力效应; (3)易清洗,价格较高(制造复杂);,、旋浆式搅拌器: 由23片旋转浆所组成,浆叶是用螺 母固定在轴上,螺母的拧紧方向与浆叶旋 转方向相反,才能借阻力作用使螺母在搅 拌器运转时愈来愈紧,旋浆的直径为容器 直径的0.20.3倍,搅拌浆的转速一般为 3001000rpm,高速推进,不需安装复杂的传动装置。旋浆高速转动所造成的液体速度主要为轴向和切线速度,所以液体作螺旋状运动,旋桨使液体受到强烈的切割或剪切,由于流动非常强烈,这种搅拌器使用大容器低粘度的液体的搅拌,该
7、搅拌不使用粘稠性物料。 特征: 1、混合生产能力较高,组对不互溶液体,产生细液滴乳 化液而液滴直径范围不大的情况下,生产能力受限制; 2、结构简单,易形成离心旋涡。 3、限于粘度不大的液体的混合。,、特殊形式-行星搅拌器 行星传动搅拌器旋转浆的轴,不仅自转,而且还绕容器旋转。 其优点是搅拌速度很高,传热导数高,缺点是结构复杂。 适用于搅拌粘稠性的液体。,二 搅拌器的功率计算: 搅拌器所消耗的功率分为启动功和运转时克服摩擦阻力消耗功率。 启动功率一般近似取其等于运转功率的23倍,,第二节 均质机 目的:破碎物料中的 小微粒,得到均匀混合物提高产品质量。如牛奶加工使脂肪球破裂,促进人体对脂肪的消化
8、,提高乳的稳定性(不发生如油与脱脂奶的分层现象),果汁生产使小微粒破碎,减少沉淀等。 均质机按构造分类有:高压均质机、离心均质机、超声波均质机三种。,生产型均质机,高速分散机、高速均质机,分散机、均质机,一、高压均质机结构与工作原理 结构:高压均质机主要由高压泵和均质阀所组成。 高压泵目前多采用三柱塞往复泵,均质阀安装在高压泵的排出路上,均质乳化作用在此发生。(三柱塞式高压泵是一种三作用泵,三作用泵是由共用一根曲轴的三个单作用泵所组成,三个单作用泵的曲柄互相错开120度,其吸液泵和排液泵也是三个泵共用。这样,在曲轴旋转一周的周期里,各泵的吸液或排液依次相差1/3周期,大大提高排液泵流量的均匀性
9、。三作用泵的流量各为单作用的三倍。) 泵体为一长方形不锈钢块锻造而成,开有三个柱塞孔,并配有柱塞和活门,柱塞也由不锈钢制造,为防止液体泄露及空气渗入,采用填料*密封,其材料可用石棉绳等。每个泵配有两只活阀,在液体压力作用下自动开启或关闭,减压时在弹簧或阀体重力作用下自动关闭或开启,共有六个活阀,其中吸入活阀三个,压出活阀三个。,均质阀原理图,工作原理: 剪切理论:当高压物料在阀盘与阀座间流过时,在缝隙中心流速最大(150-200m/s)。而附于盘和座上的物料为零,则形成了急剧的速度梯度,而产生强烈的剪切力,使液滴发生变形和破裂达到乳化均质。 撞击学说:由于三柱塞往复泵的高压作用,使流体中的脂肪
10、球和均质阀发生高速撞击现象,因而使料液中的脂肪球破裂。,阀式均质机的缺点 闹式均质机的生产能力受到一定限制,活阀缝隙易被堵塞,均质机头易磨损,卫生处理也很不方便。,二、高压均质机的计算 1、生产能力 式中:d柱塞直径(m) s柱塞冲程(m) Z柱塞个数(个) N柱塞往复次数(次/分) 填充系数 0.80.9 2、功率 式中:H泵的压头(m液柱) V每小时物料体积(m /h) 液体密度(Kg/m ) 泵效率 0.70.8,三、其他均质机,(一)喷射式均质机 1操作原理 利用蒸汽或压缩空气流来供给物料均质的能量,借高速运动的物料颗粒间相互碰撞或使颗粒与金属表面高速撞击,使颗粒粉碎成更细小的粒子,而
11、达到均质的目的。 2生产流程 3、 优缺点 设备结构简单,尤其是无运动部件,操作和维修容易,但由于料液和蒸汽直接混合,给产品带来异味。这种设备虽然可以应用于各种强度的固体物料的均质,但对于水果、蔬 菜等植物原料的细胞组织,因它们有一定的坚度及弹性,生产上仍存在问题,不甚理想,尚需不断研究,以求进一步完善。,(二)离心式均质机 通过高速离心机使杂质被分离叫做净化,在净化的时候又能均质,故称净化均质机,亦称离心均质机。 主要特点: 1、在同一台设备内,一次操作可完成净化和均质两个过程,耗电为净化和均质两设备的总和的30%,投资也小。 2、均质度非常一致,也不必象阀式均质机需精密阀头。 3、可用同样
12、机器同样流程来分离稀奶油,在同样的设备和流程中,用来净化消毒乳。,1、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。20.8.2120.8.21Friday, August 21, 2020 2、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。20:46:0620:46:0620:468/21/2020 8:46:06 PM 3、越是没有本领的就越加自命不凡。20.8.2120:46:0620:46Aug-2021-Aug-20 4、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的错儿。20:46:0620:46:0620:46Friday, August 21, 2020 5、知人者智,自知者明。胜人者有力,自胜者强。20.8
13、.2120.8.2120:46:0620:46:06August 21, 2020 6、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。2020年8月21日星期五下午8时46分6秒20:46:0620.8.21 7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。2020年8月下午8时46分20.8.2120:46August 21, 2020 8、业余生活要有意义,不要越轨。2020年8月21日星期五8时46分6秒20:46:0621 August 2020 9、一个人即使已登上顶峰,也仍要自强不息。下午8时46分6秒下午8时46分20:46:0620.8.21 10、你要做多大的事情,就该承受多大的压力。
14、8/21/2020 8:46:06 PM20:46:062020/8/21 11、自己要先看得起自己,别人才会看得起你。8/21/2020 8:46 PM8/21/2020 8:46 PM20.8.2120.8.21 12、这一秒不放弃,下一秒就会有希望。21-Aug-2021 August 202020.8.21 13、无论才能知识多么卓著,如果缺乏热情,则无异纸上画饼充饥,无补于事。Friday, August 21, 202021-Aug-2020.8.21 14、我只是自己不放过自己而已,现在我不会再逼自己眷恋了。20.8.2120:46:0621 August 202020:46,谢谢大家,