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1、第四章 搅拌和均质机械第一节 液体搅拌器液体搅拌机有机械式、喷流式、喷气式等。机械式最多，包括桨叶式、涡轮式、旋桨式、特种式（如行星式、鼠笼式等）等。一、桨叶式搅拌器用途：粘稠性和一般液体的搅拌最常用。桨叶：尺寸有一定的要求，与桨叶型式、容器大小、液层高度、桨叶与容器底的距离等有关。一般转速2080rpm，属低速搅拌，结构简单，搅拌效果显著。 桨叶在轴上的固定方法：（1）焊接法。制造方便，强度低，难拆卸，常用于直径小的容器。（2）螺钉连接法。桨叶与轴间有垫片，螺钉将桨叶固定在圆轴上。易拆卸，但易滑动，适于功率小的时候。（3）螺钉连接。但轴为方轴。防滑，固定较麻烦，方轴加工不便。（4）键连接。克
2、服了以上缺点，故广泛采用。二、涡轮式搅拌器特点：1、适于搅拌多种物料，对中等粘度液体更有效；2、效率高，能耗少；3、有较高的局部剪切效应；4、易清洗；5、造价高。 结构：类似于桨叶式，但叶片多而短，属高速回转径向流动式搅拌机。可制成开式、半封闭式或外周套扩散环式等，叶片有平直、弯曲、垂直、倾斜等多种。叶片数一般46片，直径约为容器直径的35倍。转速4002000转/分。原理：类似于离心泵从蜗轮轴向吸液，径向高速甩出，以高速沿容器壁上升流动。三、旋桨式搅拌器 用途：混合两种不相混合的液体制备乳浊液时（如油和水）常用，不适合粘稠液体搅拌。 搅拌桨叶：搅拌器和桨叶的形状如图，属高速搅拌（最大1500
3、r/min），桨叶不宜过大，故用在小容器上。 注意：1、螺母拧紧方向应与转向相反，以防松脱。 2、安装位置不同，液体的流动状 态也不同。四、行星搅拌器 用途：通过公转和自转形成复杂的涡流搅拌，得到较高的传热系数，在果酱制造和砂糖溶解时常装在夹层锅上，转速一般2080rpm。如图 （1）为传动路线图，（2）为运动轨迹图。1-皮带轮 2-动齿轮 3-桨叶 4-横杆 5-定齿轮 I、II-轴 五、喷气式搅拌器也称吹气式或气流式，其原理是用空压机将气体吹入液体中，利用气体的激烈运动搅拌。 两种类型：1、散布式，上方进气，底部的叶轮搅拌，吹入的气体变成气泡上升，液体由于气泡的泵送作用被吸上来，气体重新又
4、从上方吹入液体内，更可提高搅拌效果。 2、气力扬升式：由上部吸入空气，在容器内使气泡上升进行搅拌作用。第二节 粉料混合机粉料混合机常用的类别：固定容器式和旋转容器式混合机。固定容器式靠器内的搅拌器混合，包括卧式环带式、立式螺旋式、卧式螺旋式、叶片式、双螺旋式等； 旋转容器式靠容器的旋转使物料在自重下翻转运动混合，速度不快以免离心沾壁现象出现，包括水平转筒型、V型、对锥型、斜置转筒型等。一、卧式环带式混合机属强制受力式，多用于饲料生产作微量元素添加剂预混料和配合饲料。结构：由机体（底部为U形槽）、主轴、左右带状螺旋（转向相反）、传动部分等组成。主要参数：1、外层环带与壳底间隙一般25mm，预混合
5、机2mm。2、主轴转速为2050rpm。3、沿壳底全长或壳长1/21/3处开出料门，以迅速卸料。二、立式螺旋式混合机工作原理：靠立式螺旋反复将主辅料向上输送，向下抛撒而进行混合。特点：配用动力与占地面积小，一次装料多，可减少调配次数。但混合时间长，残留物料多，适合中小机组。 结构：由圆锥形筒体、螺旋、减速机构、电机、进出料口等组成。 图（1）立式混合机，螺旋转速200300 r/min，螺旋直径D=（0.250.30）d料筒直径，筒高H=（25）D，混合一般1015分钟。图（2）立式行星混合机。中心有螺旋，26r/min，行星螺旋转速60100r/min，混合时间小容量约24min，大容量约8
6、10min。三、旋转容器式混合器按容器的形状分有圆筒、V型、对锥型、三维摆动型（如图）等多种。第三节 肉糜真空搅拌机又称混合机，供肉糜在真空状态下混合用。类型：按搅拌轴类型分螺旋式、Z型轴式。一、真空螺旋搅拌机 系统由真空搅拌机、肉车、提升机等组成。Z型轴真空搅拌机结构：由机架、缸体、搅拌桨、翻缸液压系统、传动系统、真空装置等组成。传动用双输出轴电机，前轴弹性联轴器齿轮减速器链条 搅拌轴1；在搅拌轴1的传动加多一对齿轮传动，带动搅拌轴2，故两轴转向相反。后轴弹性联轴器液压油泵，通过油管、手动控制阀驱动翻缸动作。桨叶与缸内壁间隙4毫米。缸盖接管连接真空，手动气阀用于开盖前破坏真空状态。二、螺旋搅
7、拌机 采用双螺旋搅拌肉糜。第四节 乳化均质机械乳化均质的作用：1、改善口感，帮助消化。2、破碎液滴或颗粒从而减少沉淀或上浮。均质机的类别：常见的有高压式、离心式、喷射式、超声波式、液力式、微射流式、陈氏均质机（泵）及胶体磨等。一、高压均质机1、工作原理： (一)剪切作用 如图。流体在高速流动时，在均质机头隙缝处，产生剪切作用而均质。阀门缝隙的高度不超过0.1，通过此缝隙的流速为150200m/s。(二)撞击学说 由于三柱塞往复泵的高压作用，使液流中的脂肪球和均质阀发生高速撞击现象，因而使料波中的脂肪球碎裂。(三)空穴学说。因高压作用,使料液高速流过均质阀缝隙处时，发生涡流运动，造成相当于高频振
8、动的作用，料液在瞬间产生空穴现象。此时空穴中的压力很低，使物料中的水迅速汽化，当汽化的水受冷再次液化时，空穴消失使体积发生急剧变化而产生强大的震动，使料液的颗粒碎裂。高压均质机泵体组合图1联杆2机架3活塞环封4活塞5均质阀6调压杆7压力表8上阀门9下阀门2、结构：，它是由高压泵和双级均质阀两部分组成。是同一类型的三柱塞往复泵，在排出口安装有安全阀，使泵保持恒定的压力和流量。高压喷雾干燥生产果汁粉和奶粉时采用这种高压泵。在该机的料液排出口上安装双级均质阀，即高压均质机。3、排液量 单柱塞泵的波动不均匀，对压力喷雾和均质的工作都有影响。采用三柱塞泵时，三个柱塞泵在曲轴上互成120角配置，每个柱塞各
9、自按正弦曲线规律工作，排出液汇集在一个管道内，使排液量比较均匀。4、双级均质阀的结构：均质阀的阀杆和阀座都是采用钨、铬、钴等耐磨合金钢制造的。第一级和第二级的结构相似，都是通过旋转调节手柄而改变弹簧对阀杆的压力，从而调整流体的压力。二、离心均质机 1、工作原理：离心式均质机的构造如左图，它主要是利用空穴作用而均质的。由于离心机的高速旋转，产生很大的离心力，使流入的料液很快分成三部分。如牛奶，比重最大的杂质被甩到四周，脱脂乳从上面排出，稀奶油被引入稀奶油室。 稀奶油在此与一特殊的圆盘相遇，盘上有12个左右的尖齿，齿的前端边缘呈流线型后端边缘削平。此圆盘在稀奶油室中固定旋转，而稀奶油则以高速绕它旋
10、转，在齿尖处不断出现紊流漩涡就产生一种空穴作用，在稀奶油室中脂脂球被打碎与脱脂乳一起流出。当脂肪球被打碎的程度未达到要求时，可再回稀奶油室作进一步打碎。当流出的均质乳中脂肪含量与流入的原乳中的脂肪含量相等时，说明离心式均质机已正常工作。由于工作中能使杂质分离，亦称净化均质机。 操作过程可以自动控制，在乳的出口装一个单独的控制阀，即可掌握整个机器的均质质量。用它均质后的均质度非常均匀一致，也不必像阀式均质机那样要精密的阀头，故已被不少国家采用。2、特点：A一台机器可以完成净化和均质，投资少；B、均质度非常均匀；C、可以用同样流程分离稀奶油，不要求精密的均质阀头；D、保养简单，控制方便。三、喷射式
11、均质机阀式均质机的生产能力有一定限制，活阀缝隙易堵塞, 均质机头易磨损，卫生处理不方便。喷射式均质机能改善阀式均质机的缺点。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，而达到均质的目的。四、超声波均质机超声波是频率比人耳能听到的声波频率更高的声波，即频率大于16kHz的声波。利用超声波对料液进行复杂的搅拌作用，能使料液均质化。超声波均质机是将频率为2025kHz的超声波发生器放入料液中，或者使料液在高速流动过程中冲击机械元件产生超声波的办法进行均质。 超声波均质的工作原理：空穴学说。声波和超声波都属于纵
12、波，它遇到物体时产生驻波，使料液产生迅速交替地压缩和膨胀作用。当处在膨胀的半个周期内，料液受到张力，料液中存在的任何气泡也将膨胀；而在压缩的半个周期内，此气泡也将受到压缩；当压力变化很大时，被压缩的气泡就急速崩溃、消失，料液中就出现真空的“空穴”现象。空穴对周围产生巨大的复杂应力，起到复杂而强有力的机械搅拌作用，料液被均质乳化。乳化液滴大小可达1.2um。 超声波发生器通常有三种类型：即机械系统、磁控振荡器和压电晶体振荡器。在食品工厂进行乳化操作时常用机械式超声波发生器，如图所示。它有一边缘成楔形的簧片置于喷嘴的前方，用齿轮泵将料液在0.351.4MPa压力下送至喷嘴，在喷嘴处形成射流，强烈地
13、冲击簧片的前缘，使簧片发生振动。簧片有一个或数个节点被夹住，让簧片以其自然频率引起共振，并将超声波传给料液，声波强度虽不大。但足以使簧片附近的液体内部产生空穴作用，从而达到乳化的目的。五、胶体磨 属于微粒化加工机械，具有粉碎、分散、混合、乳化和均质功能。适合流体、半流体的加工，如果汁、果酱、乳品（再制奶、蔬菜酸奶）等。胶体磨的类型：按结构和安装方式分立式（常用）、卧式两种。立式的结构：工作主轴与地面垂直，其一般构造如图。主要由进料斗、静磨盘、动磨盘、调整机构、密封装置、冷却系统、排料口、电动机和壳体等组成。动磨盘整体呈锥柱形，安装在轴上。锥形的外面有纵向的齿槽，由上到下分组、中、细三个环带，材
14、质可选用不锈钢、不锈工具钢或硬质合金。静磨盘通过水套、顶盖和螺钉与壳体固定在体，它呈倒锥状与动磨盘相对应。为加工方便，磨盘粗、中、细齿槽分成三个零件加工，然后组装成一整体。静磨盘是用不锈钢制成，经热处理后保证齿面具有适当的硬度。动、静磨盘制成后，要经过配对研磨。主轴转速一般用电动机轴直接传动时，为28002950r/min；经变速机构变速时最高可达12000r/min。磨后物料的细度一般为520um，最细者可达1um。 工作原理动、静磨盘两表面间有可调节的微小间隙，形成粗、中、细三个环形带的三道粉碎区。当物料通过间隙时，由于动磨盘的高速旋转，附着于旋转面上的物料获得极大速度，而附着在静磨盘表面
15、的物料速度为零，其间产生急剧的速度梯度变化，使物料受到强烈的剪切力、摩擦力、挤压力、冲击力和湍动骚扰，对物料产生破碎、分散、混合和乳化均质作用。经动、静磨盘均质后的物料沿齿槽沟落入底腔，在与主轴固定一起旋转的叶轮作用下，从出料口排出。 一般胶体磨在出料管处设有三通管，如果出来的物料达到加工的细度要求，则调在直接排出位置，否则转换到接通入料位置，再次进行加工。 间隙调整动、静磨盘的间隙通过手柄调节，顺时针拧紧手柄时，调整盖沿螺纹向下移动，带动静磨盘向下，间隙变小，反之，则间隙增加。间隙小，细度高，生产率低；间隙大，颗粒大，生产率高。调节后再用手柄将调整盖固定住。由于动、静磨盘工作时对物料的剧烈作用，一部分能量转变为热量，使物料温度升高，特别是加工粘稠度大的物料。在胶体磨的水套中注入冷却水循环冷却，即可将热量带走。一般胶体磨使用自来水接在进水口，另一端接排出管，不必另设水泵。（二）卧式胶体磨结构：类型于片磨机，由壳体、电机、动静磨盘、调节装置、密封装置组成。但动静磨盘的结构与立式不同，采用平面同心的V型槽，犬牙交错，盘间隙0.050.15，动磨盘转速300015000r/min。
