食品机械与设备-第7章 搅拌、混合及均质机械与设备ppt课件.ppt

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1、第七章搅拌、混合及均质机械与设备1搅拌：是指借助于两种或两种以上流动的物料在彼此之间相互散布的一种操作。基本目的是强化热交换过程和取得一种均匀的混合物。均质：是指借助于流动中产生的剪切力将物料细化、将脂肪球碎化的操作。搅拌、混合及均质机械属于食品加工中的通用设备。用于这种操作的设备主要有搅拌机、混合机和均质机。2第一节搅拌机搅拌机主要用于多相液态物料的混合，常用来处理较低黏度的液体混合。一、搅拌过程搅拌过程可分为下列5种情况。(1)互溶液体间的液—液混合在搅拌作用下，使液—液达到浓度、温度等物性的均匀状态。以搅拌混合时间作为评价搅拌效果的指标。要求搅拌罐内液体能产生较大

2、的对流循环速度和对流循环量。(2)不互溶液体的液—液分散通过搅拌，将分散相的液滴直径细化，得到均匀的分散相。以分散相的比表面积或分散相的液滴直径分布，达到这一指标的搅拌时间作为评价标准。要求搅拌器具有强剪切作用，桨叶有很高的速度和很大的动力。(3)固—液相间悬浮通过搅拌，使固体颗粒在液相中悬浮起来。以悬浮程度作为搅拌效果的评价指标。其中悬浮程度分部分悬浮、完全悬浮及均匀悬浮3种。部分悬浮指罐底有部分固相颗粒暂时停留；完全悬浮指罐底固相颗粒全部悬浮；均匀悬浮指固相颗粒均匀悬浮于槽中。要求搅拌液流的上升流速大于固相颗粒的沉降速度。(4)气—液相间分散搅拌使气体成为微细气泡，

3、均匀分散在液相中，形成稳定的分散相。以液体单位体积的气泡表面积及达到该指标的搅拌时间作为评价标准。要求搅拌器有较大的速度、剪切力及动压力。(5)不互溶气—液—固混合搅拌使气体成为微细气泡，均匀分散在液相中，使固体颗粒在液相中悬浮。3二、搅拌混合机理搅拌混合的作用机理可分为对流混合、扩散混合和剪切混合。对流混合又可分为主体对流扩散和涡流扩散。(一)低黏度、中等黏度物料的混合机理(1)主体对流是指搅拌器把动能传给周围的液体，产生一股高速的液流，这股液流体又推动周围的液体，逐步使全部的液体在容器内流动起来，这种大范围的循环流动称为“宏观流动”。由此产生的全容器范围的扩散混合称

4、为“主体对流扩散”。(2)涡流对流是指当搅拌产生的高速液流在静止或运动速度较低的液体中通过时，分界面上的流体受到强烈的剪切作用。从而在此处产生大量的旋涡，旋涡在迅速向周围扩散的同时，一方面把更多的液体夹带着加入“宏观流动”中，另一方面又形成局部范围内物料快速而紊乱的对流运动，这种运动被称为“涡流对流”。主体对流只能把不同物料搅成较大“团块”的混合，而通过“团块”界面之间的涡流，才能把不均匀程度迅速降低。4三、搅拌机的结构搅拌机通常由搅拌装置、轴封和搅拌罐3部分组成。搅拌机结构如图7—1所示。罐体一般设计成圆柱形，顶部成开启式，底部大多为碟形、球形或平底。搅拌轴多采用上支

5、承方式，下端装有各种结构形状的桨叶。此外还没有进出口管路、夹套、人孔、温度计插孔以及挡板等附件。5(一)桨叶结构桨叶是搅拌机上重要的零件，其作用是提供搅拌过程所需的能量和适宜的流型。由于搅拌目的不同，对桨叶的结构提出了不同的要求。图7—2所示为几种常用的搅拌器结构。6按桨叶的结构特征分为桨式、涡轮式、推进式、锚式4大类。(1)桨式搅拌器一般有2—6个叶片，大多采用对称安装。桨式又分为平叶式、折叶式和框式。(2)涡轮式搅拌器由1个圆盘和4个以上叶片组成，叶片分垂直安装和倾斜安装。平叶涡轮式主要产生径向和轴向液流，折叶涡轮式主要产生轴向液流。涡轮式搅拌器能在较大范围内产生强

6、烈的径向和切向流动。在叶片周围能够产生高度湍流的剪切效应。涡轮式搅拌器适于不相溶液体的分散、气体的溶解、固体的溶解。7(3)推进式搅拌器(旋桨式搅拌器)由2—3个螺旋叶片组成。叶轮直径与搅拌罐内径的比为0.2—0.5，转速较高，为100—500r／min，叶轮线速度在3—15m／s。推进式搅拌器是典型的轴流式搅拌器。叶轮的排出液体能力强。主要适合于低黏度液体的混合，固—液混合液中固体悬浮，乳化以及传热，防止结晶和沉淀等。常用于低黏度糖液的制备、混合水溶液的强制冷却。(4)锚式搅拌器主要产生轴向液流。叶轮直径高与搅拌罐内壁的间隙小，叶轮直径与搅拌罐内径的比为o．7—0．9

7、5，叶片宽度与罐内径的比为1：12，转速低，通常为10一50r／min，线速度一般小于3m／s，由于锚与罐内壁间隙小，在锚外缘处存在强烈的剪切作用，产生局部旋涡，引起液体物料间的不断交换，因此锚式搅拌器尤其适合带夹套的搅拌罐内液料的传热。另外，由于叶轮直径大，且与罐底贴近，较适合于高浓度沉淀物料，能较好防止罐壁上物料结晶和罐底物料沉淀。8(二)搅拌罐结构搅拌罐的结构通常为立式圆柱筒形，罐底部一般采用椭圆形封头，便于流体流动和减小功率消耗。实际制造时，为了降低成本，常采用平底罐。由于圆锥形罐底易形成液流的滞流区，使悬浮固体颗粒积聚，故应避免