第四章搅拌及均质机械

第四章搅拌及均质机械
• 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。
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2020/11/28
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•生产型均质 机
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•高速分散机、高速均质 机
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•分散机、均质 机
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•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。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。
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•均质阀原理图
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• 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。
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。
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3、限于粘度不大的液体的混合。 第四章搅拌及均质机械
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
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• 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30~50mm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。
• 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0.2~0.3倍，搅拌浆的转速一般为
• 300~1000rpm，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，
•㈤、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。
•
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•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2～3倍，
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• 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。
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• 二、高压均质机的计算
•
1、生产能力
•
•
•
•
分）
•
0.9
•
2、功率
•
•
•
•
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式中：d－柱塞直径（m） s－柱塞冲程（m） Z－柱塞个数（个）
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的2/3~9/10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。
•（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。
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•（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，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1/3~2/3，宽度为长度的1/10~1/6。转速一般为 20~80转/分，低速搅拌。
• 液流的径向速度较大，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）。
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2020/11/28
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•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。
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• ㈠、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
•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，
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㈡、框式搅拌器：
• 垂直时，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。
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•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。
N－柱塞往复次数（次/
φ－填充系数 0.8～
式中：H－泵的压头（m液柱） V－每小时物料体积（m³/h） ρ－液体密度（Kg/m³） η－泵效率 0.7～0.8
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•三、其他均质机
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• （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
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•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，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。
•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。
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Байду номын сангаас
• （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。
•涡轮式搅拌器适宜处理多种物料，对中等粘度的物料特别有 效。