1、第六章 混合机械与设备 混合及其设备第一节 液体搅拌机械设备第二节 搅拌混合与捏合机械设备第三节 固体混合机械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。（1）牛顿流体 液液混合物 固液混合物（2）非牛顿流体 高粘度糊状物 粘滞性面团（3）干散物料 混合机搅拌机调和、捏合机第六章 混合机械与设备 混合及其设备第一节 液体搅拌机械设备第二节 搅拌混合与捏合机械设备第三节 固体混合机械第一节液体搅拌机械设备 液体搅拌目的 带有搅拌器的设备 混合机理 （一）基本结构 （二）搅拌器 （三）搅拌容器液体搅拌目的在食品
2、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。第一节液体搅拌机械设备 液体搅拌目的 带有搅拌器的设备 混合机理 （一）基本结构 （二）搅拌器 （三）搅拌容器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。第一节液体搅拌机械设备 液体搅拌目的 带有搅拌器的设备 混合机理 （一）基本结构 （二）搅拌器 （三）搅拌容器混合机理1、对流混合 在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机
3、械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。2、分子扩散混合 作用：形成液体分子间的均匀分布对流混合可提高分子扩散混合3、剪切混合 搅拌桨直接与物料作用，把物料撕成越来越薄的薄层，达到混合的目的。高粘度过物料混合过程，主要是剪切作用。第一节液体搅拌机械设备 液体搅拌目的 带有搅拌器的设备 混合机理 （一）基本结构 （二）搅拌器 （三）搅拌容器（一）基本结构 搅拌机械的种类较多，但其基本结构是一致的。其结构如图6.1所示，主要由搅拌装置、轴封和搅拌容器三大部分组成，即：搅拌设备 轴封 搅拌装置传动装置搅拌轴搅拌器搅拌容器罐体附件搅拌器搅拌器（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
4、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。（一）基本结构 搅拌机械的种类较多，但其基本结构是一致的。其结构如图6.1所示，主要由搅拌装置、轴封和搅拌容器三大部分组成，即：搅拌设备 轴封 搅拌装置传动装置搅拌轴搅拌器搅拌容器罐体附件搅拌容器 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。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。（一）基本结构 搅拌机械的种类较多，但其基本结构是一致的。其结构如图6.1所示，主要由搅拌装置、轴封和搅拌容器三大部分组成，即：搅拌设备 轴封 搅
5、拌装置传动装置搅拌轴搅拌器搅拌容器罐体附件罐体 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。（一）基本结构 搅拌机械的种类较多，但其基本结构是一致的。其结构如图6.1所示，主要由搅拌装置、轴封和搅拌容器三大部分组成，即：搅拌设备 轴封 搅拌装置传动装置搅拌轴搅拌器搅拌容器罐体附件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。（一）基本结构 搅拌机械的种类较多，但其
6、基本结构是一致的。其结构如图6.1所示，主要由搅拌装置、轴封和搅拌容器三大部分组成，即：搅拌设备 轴封 搅拌装置传动装置搅拌轴搅拌器搅拌容器罐体附件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。（一）基本结构 搅拌机械的种类较多，但其基本结构是一致的。其结构如图6.1所示，主要由搅拌装置、轴封和搅拌容器三大部分组成，即：搅拌设备 轴封 搅拌装置传动装置搅拌轴搅拌器搅拌容器罐体附件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。第一节液体搅拌机械设备 液体搅拌目的 带有搅拌器的设备 混合机理 （一）基本结构 （二）搅拌器 （三）
7、搅拌容器（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1搅拌器的类型两大类型：小面积叶片高转速运转 如涡轮式、旋桨式，多用于低粘度物料。大面积叶片低转速运转 如框式、垂直螺旋式，多用于高粘度的物料。顺时针转时 可是沉淀物通过搅拌向上翻起，对固液系统较好。逆时针转时 可使悬浮物搅至底部，对悬浮物的液体搅拌十分好。1、平桨式 当叶面与容器底面平行时，搅拌效果差。当叶面与旋转方向垂直时，造成阻力很大，因此通常都使桨叶与旋转方向成一夹角。存在夹角时 流型：轴流型，以轴流混合为主，伴有切向 流，径向流，湍动程度不高。循环量大2、旋桨式搅拌器 3、涡轮式搅拌器 相似于无壳的离
8、心泵 组成：圆盘、轴、叶片（48）流型：径向流型 伴有 轴向流、切向流4、锚式搅拌器 桨叶外形与容器底部的轮廓相似，桨叶边缘至容器底部的距离要适当，以3050mm为宜，但对于高浓度物料搅拌时只能取5mm。（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2 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。常见的五种搅拌轴相对于容器的安效果有明显的差别。常见的五种搅拌轴相对于容器的安装方式如图所示。装方式如图所示。（1 1）中心立式搅拌安装形式）中心立式搅拌安装形式（2 2）偏心式搅拌安装形
9、式）偏心式搅拌安装形式 （3 3）倾斜式搅拌安装形式）倾斜式搅拌安装形式（4 4）底部搅拌安装形式）底部搅拌安装形式（5 5）旁入式搅拌安装形式）旁入式搅拌安装形式（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。特点 功率与转速 挡板特点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。功率与转速这种型式的搅拌设备的搅拌器功率可以从0.1kW至数百千瓦。常用功率范围为 0.222kW。一般认为，功率小于3.7kW的为小型，5.522kW为中型，大于22kW为大型
10、。食品工业中搅拌设备中多用中小型的搅拌器。转速低于100r/min的为低速型；100400r/min 的为中速型；大于400r/min的为高速型。挡板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。但用于食品料液搅拌的不多见，原因是由于清洗上的不方便。2 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。常见的五种搅拌轴相对于容器的安效果有明显的差别。常见的五种搅拌轴相对于容器的安装方式如图所示。装方式如图所示。（1 1）中心立式搅拌安装形式）中心立式搅拌安装形式（2 2）偏心式搅拌安装形式）偏心
11、式搅拌安装形式 （3 3）倾斜式搅拌安装形式）倾斜式搅拌安装形式（4 4）底部搅拌安装形式）底部搅拌安装形式（5 5）旁入式搅拌安装形式）旁入式搅拌安装形式（2）偏心式搅拌安装形式能防止液体打漩，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。（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
12、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。（4）底部搅拌安装形式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。此外，搅拌器安装在下封头处，有利于上部封头处附件的排列与安装，特别是上封头带夹套、冷却构件及接管等附件的情况下，更有利于整体合理布局。由于底部出料口能得到充分的搅动，使输料管路畅通无阻，有利于排出物料。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。（5）旁入式搅拌安装形式在同等功率下，能得到最好的搅拌效果。转速一般在360450r/min
13、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。不同角度的流动效果不同角度的流动效果图所示为旁入式搅拌装置在不同旋桨位置所产生的不同流动状态。(1)=712 (2)12 (3)=0旁入式搅拌轴与径向的夹角及流形旁入式搅拌轴与径向的夹角及流形 2 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。常见的五种搅拌轴相对于容器的安效果有明显的差别。常见的五种搅拌轴相对于容器的安装方式如图所示。装方式如图所示。（1 1）中心立式搅拌安装形式）中心立式搅拌安装形式（2 2）偏心式搅拌安装形式）偏心式搅拌安装形式
14、（3 3）倾斜式搅拌安装形式）倾斜式搅拌安装形式（4 4）底部搅拌安装形式）底部搅拌安装形式（5 5）旁入式搅拌安装形式）旁入式搅拌安装形式（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 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
15、轴向流量最大。此类桨叶称为轴流型桨叶。折叶开启涡轮式和旋桨式可以产生明显的轴向流。（1）轴向流型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 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。低速运转，主要为环向流，当转速增大时，液体的径向流动就逐渐增大，桨叶转
16、速越高，由平直叶排出的径向流动越强烈，打漩效应也随之增强，严重时会造成液体外溢。（2）径向流型（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根据介质黏度高低选型是一种基本方法。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。对旋浆式指出了大容器量液体时用低转速，小容量液体时用高转速。各类型式使用有重叠性，例如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。（）
17、根据介质黏度高低选型搅拌器选择曲线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/min4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（2）根据搅拌过程和目的选型 这种方法根据搅拌过程和目的，对照搅拌器的流动效果作出判断选择。低黏度均相液液混合 分散操作 悬浮液操作 有气体吸收的搅拌 结晶过程的搅拌操作这种混合，搅拌难度小，平桨式循环能力强，动力消耗少，最适用。平桨式结构简单，成本低，适宜小容量液相混合。涡轮式动力消耗大，会增加费用。低黏度均相液液混合分散操作涡轮式因具有高剪切力和较大循
18、环能力，所以最适用。其中平直叶涡轮剪切作用大于折叶和后弯叶的剪力作用，因此应优先选用。为了加强剪切效果，容器内可设置挡板。涡轮式：使用范围大，其中以弯叶开启涡轮式最好。它无中间圆盘，上下液体流动畅通，排出性能好，桨叶不易磨损。桨式：速度低，只用于固体粒度小，固液相对密度差小、固相浓度较高、沉降速度低的悬浮液。旋浆式：使用范围窄，只适用于固液相对密度差小或固液比在5%以下的悬浮液。对于有轴向流的搅拌器，可不加挡板。因固体颗粒会沉积在挡板死角内，所以只在固液比很低的情况下才使用挡板。悬浮液操作圆盘式涡轮：最合适。它剪切力强，圆盘下可存在一些气体，使气体的分散更平衡。开启式涡轮：不适用。平桨式及旋桨
19、式：只在少量易吸收的气体要求分散度不高的场合中使用。有气体吸收的搅拌结晶过程的搅拌操作小直径的快速搅拌器：如涡轮式，适用于微粒结晶。大直径的慢速搅拌器：如桨式，用于大晶体的结晶。第一节液体搅拌机械设备 液体搅拌目的 带有搅拌器的设备 混合机理 （一）基本结构 （二）搅拌器 （三）搅拌容器（三）搅拌容器1罐体2附件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 挡板罐体的形状-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
20、的空间。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。从夹套传热角度考虑，一般希望高径比取大些。在固定的搅拌轴转速下，搅拌功率与搅拌器桨叶直径的 5 次方成正比，所以罐体直径大，搅拌功率增加。需要有足够的液位高度，就希望高径比取大些。根据上述因素及实践经验，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。罐体的换热结构夹套冷却夹套冷却竖式蛇管冷却竖式蛇管冷却竖式列管冷却竖式列管冷却适用范围5m5
21、m3 3以下搅拌罐以下搅拌罐大型搅拌罐大型搅拌罐大型搅拌罐大型搅拌罐气温较高的地区气温较高的地区优点结构简单，加工容结构简单，加工容易，罐内死角少，易，罐内死角少，容易清洗灭菌容易清洗灭菌流速大，传热系数大，流速大，传热系数大，降温效果较好。降温效果较好。加工方便，提高加工方便，提高传热推动力的温传热推动力的温差。差。缺点传热壁较厚，冷却传热壁较厚，冷却水流速低，降温效水流速低，降温效果差。果差。冷却水较高时，降温冷却水较高时，降温困难，弯曲位置易腐困难，弯曲位置易腐蚀。蚀。用水量较大。用水量较大。（1）打漩 当被搅拌液料出现沿圆周做整体 旋转运动时，这种流动状态叫打旋（2）打旋的危害 几乎不
22、存在轴向混合，会出现分离现象 液面下凹，有效容积降低。当旋涡较深时，会发生从液体表面吸气现象，引起液体密度变化或机械振动挡板（3）常见消除打旋的方法 偏心安装 倾斜安装 側壁安装 在容器内加设挡板（4）挡板作用 消除打旋 将切向流改变为轴向流和径向流 增大液体的湍动程度 通常（5）全挡板（充分挡板化）挡板宽度取挡板宽度取(0.1(0.10.12)D0.12)D，装设，装设4646块块（三）搅拌容器1罐体2附件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、
23、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。231 1轴封轴封 2 2、2020人孔人孔3 3梯梯 4 4联轴联轴5 5中间轴承中间轴承 6 6温度计接口温度计接口7 7搅拌叶轮搅拌叶轮 8 8进风管进风管9 9放料口放料口 1010底轴承底轴承1111热电偶接口热电偶接口 1212冷却管冷却管1313搅拌轴搅拌轴 1414取样管取样管1515轴承座轴承座 1616传动皮带传动皮带1717电机电机 1818压力表压力表1919取样口取样口 2121进料口进料口2222补料口补料口 2323排气口排气口2424回流口回流口 2525视镜视镜接管口进料管一般设在搅拌罐盖部，
24、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。法兰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。填料函轴封填料函轴封：
25、由填料箱体，填料底衬套，填料压由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。盖和压紧螺栓待零件构成，使旋转轴达到密封的效果。作用：作用：使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以 密封，防止泄露和污染杂菌。密封，防止泄露和污染杂菌。端面式轴封又称机械轴封：端面式轴封又称机械轴封：密封作用是靠弹性密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环和静环元件（弹簧、波纹等）的压力使垂直轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。常用的轴封有填料函轴封和端面轴封两种。常用的轴
26、封有填料函轴封和端面轴封两种。压紧螺栓压紧螺栓填料箱体填料箱体 填料函转轴转轴填料压盖填料压盖铜环铜环填料填料传动齿传动齿轮箱轮箱罐体罐体搅拌轴搅拌轴密封环密封环齿轮箱齿轮箱第二节搅拌混合与捏合机械设备捏合概念捏合设备一、双臂式捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合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。典型的例子是用面粉加水等调和成面团、蛋糕糊及口香糖糕的制备等。捏合操作的实质是固体与液体的混合操作，所以，捏合操作有时也称为固液混合或调和操作。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
27、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。第二节搅拌混合与捏合机械设备捏合概念捏合设备一、双臂式捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合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
28、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。第二节搅拌混合与捏合机械设备捏合概念捏合设备一、双臂式捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合设备一、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）转子双臂式捏合机（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
29、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。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
30、机。（一）混合室 （二）转子双臂式捏合机（二）转子 转子有多种形式 转子安装形式捏合机转子形式（1）（2）（3）（4）（5）（6）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。（二）转子 转子有多种形式 转子安装形式转子在混合室内的安装形式有相切式和相叠式两种。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
31、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。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
32、合。第二节搅拌混合与捏合机械设备捏合概念捏合设备一、双臂式捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合设备二、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（一）单轴卧式和面机WT-7型和面机结构特点与适用性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
33、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。该机有两台电动机。主电动机与摆线减速器联成整体安装在机座内，带动主轴及其桨叶回转。副电动机也安装在机座内，它通过皮带轮、蜗杆、蜗轮带动槽体产生回转运动，使其在限制范围内进行倒缸出料和复位。如图所示的直桨叶或扭曲直桨式搅拌器，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二、卧式和面机 和面机的作用
34、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（二）双轴卧式和面机双轴卧式和面机是在单轴和面机的基础上加以改进而成，其性能较单轴和面机优越。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。传动方式，可以由主电动机通过变速箱分别带动两轴作同向旋转，也可将一根作为主动轴，另一根轴作从动轴，通过齿轮传动实现同向转动。同单轴式和面机一样，双轴式和面机也有一副电动机通过变速箱使筒体在一
35、定范围内回转，便于倒缸出料和复位。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。第二节搅拌混合与捏合机械设备捏合概念捏合设备一、双臂式捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合设备三、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。（一）立式打蛋机（二）立式和面机（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 应用打蛋机结构如图所示。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
36、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。搅拌器形式搅拌器的行星运动 搅拌器在锅体内作行星运动。主轴转速范围为2080r/min，其搅拌器自身转速范围为70270r/min。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。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。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
37、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。（一）立式打蛋机（二）立式和面机（二）立式和面机 结构 搅拌器工作过程: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。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
38、和糖果时的原料混合等都经常采用这种设备。结构图所示为立式和面机这一种，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。（二）立式和面机 结构 搅拌器工作过程: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。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。搅拌器搅拌器（即混合元件）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。第二节搅拌混合与捏合机械设备捏合概念捏合设备一、双臂式
39、捏合机二、卧式和面机三、立式混合捏合设备第六章 混合机械与设备 混合及其设备第一节 液体搅拌机械设备第二节 搅拌混合与捏合机械设备第三节 固体混合机械第三节 固体混合机械 引言一、容器回转型混合机二、容器固定型混合机引言食品工业中，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。混合机通常可按混合容器的运动状态分为容器固定式和容器回
40、转式两大类。第三节 固体混合机械 引言一、容器回转型混合机二、容器固定型混合机一、容器回转型混合机基本结构原理与形式转速、混合均匀度、混合时间与装填率（一）V形混合机（二）对锥式混合机（三）倾筒式混合机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。一、容器回转型混合机基本结构原理
41、与形式转速、混合均匀度、混合时间与装填率（一）V形混合机（二）对锥式混合机（三）倾筒式混合机转速、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。一、容器回转型混合机基本结构原理与形式转速、混合均匀度、混合时间与装填率（一）V形混合机（二）对锥式混合机（三）倾筒式混合机（一）V形混合机 V形混合机如图所示，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
42、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。一、容器回转型混合机基本结构原理与形式转速、混合均匀度、混合时间与装填率（一）V形混合机（二）对锥式混合机（三）倾筒式混合机（二）对锥式混合机如左图：的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
43、左右。一、容器回转型混合机基本结构原理与形式转速、混合均匀度、混合时间与装填率（一）V形混合机（二）对锥式混合机（三）倾筒式混合机（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。（1）水平回转滚筒（2）斜置回转滚筒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（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。
44、（1）水平回转滚筒（2）斜置回转滚筒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。主轴转速为40100rmin。要求投入粉料的堆积密度和粒度均匀一致。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第三节 固体混合机械 引言一、容器回转型混合机二、容器固定型混合机二、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，
45、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。（一）卧式螺旋环带混合机通常简称为卧式混合机，是最为常见的间歇式固定容器混合机。大中型混合机多为此种机型。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。2214353卧式螺旋环带混合机 机体底部呈 U 形，主要工作部件：两螺旋带（旋向相反，两方向输送能力相等）。卧式螺旋环带混合机主轴转速一般为3050r/min。外层螺旋环带与壳底之间的间隙一般为25mm，预混合机的间隙小于2mm，以尽量减少腔内物料的残留量。为加快转轴附近物料的流动，有些机型在转轴处安装
46、有小直径实体螺旋叶片。一般沿壳体全长或者在占壳体1/31/2长度上开设卸料门，可迅速卸料。对于残留量要求极为严格的混合作业，有些机型采用可倾翻机体结构。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。（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6中，由垂直螺旋4向上提升到内套筒3的出口时，被甩料板1向四周抛撒，物料下
47、落到锥形筒内壁表面和内套筒3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6排料。混合时间一般为1015min。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。圆柱形料筒高H=（25）D（D为料筒直径）。螺旋直径d=（0.250.3)D，螺距S=180200mm。螺旋叶片和内套筒间隙为10mm。主轴转速为200300r/min。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
48、。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。（三）行星锥形混合机工作时，从进料口2将配制好的一批物料加入机内，启动电动机4，通过减速机构3驱动摇臂5，摇臂带动混合螺旋6以26r/min速度绕混合机中心轴线旋转。与此同时，混合螺旋又以60100r/min的速度自转。在机壳外壁可以加水套以加热或冷却腔内物料。当一批料混合均匀后，打开出料口7卸料。混合时间：小容量混合机24min，大容量混合机810min。如图所示，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
49、出料口等组成。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。（四）倾斜螺带连续混合机 结构 工作过程 特点 该机结构如图所示，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（四）倾斜螺带连续混合机 结构 工作过程 特点工作过程工作时，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，这两种方式共同构成对于物料的连续混合，混合后的物料连续地从出料口排出。调整主轴转速可调节这种返混的程度，即可控制物料在机内停留时间及混合效果。（四）倾斜螺带连续混合机 结构 工作过程 特点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。第六章 混合机械与设备 混合及其设备第一节 液体搅拌机械设备第二节 搅拌混合与捏合机械设备第三节 固体混合机械
