第七章 第三、四节(混合)

第三节第三节 混合机混合机第七章第七章 食品混合机械与设备食品混合机械与设备1一、概一、概 述述o在在食食品品加加工工工工业业中中，混混合合机机应应用用于于谷谷物物混混合合、粉粉料料混混合合、面面粉粉中中加加辅辅料料与与添添加加剂剂、干干制制食食品品中中加加添加剂、调味粉及速溶饮品的制造等操作添加剂、调味粉及速溶饮品的制造等操作。o混混合合机机是是将将两两种种或或两两种种以以上上的的粉粉料料颗颗粒粒通通过过流流动动作用，使之成为组分浓度均匀混合物的机械。作用，使之成为组分浓度均匀混合物的机械。21 1、混合的方法、混合的方法o一种方法是一种方法是容器本身旋转容器本身旋转，使容器内的混合物料，使容器内的混合物料产生翻滚而达到混合的目的；产生翻滚而达到混合的目的；o另一种方法是另一种方法是利用一只容器和一个或一个以上的利用一只容器和一个或一个以上的旋转混合元件，旋转混合元件，混合元件把物料从容器底移送到混合元件把物料从容器底移送到上部，而物料被移送后的空间又能够由上部物料上部，而物料被移送后的空间又能够由上部物料自身的重力降落以补充，以此产生混合。自身的重力降落以补充，以此产生混合。32 2、分类、分类o按混合容器的运动方式不同，可分为按混合容器的运动方式不同，可分为固定容器固定容器式和旋转容器式式和旋转容器式。o按混合操作型式，分为按混合操作型式，分为间歇操作式和连续操作间歇操作式和连续操作式。式。固定容器式混合机有间歇与连续两种操作固定容器式混合机有间歇与连续两种操作型式，依生产工艺而定。型式，依生产工艺而定。4二、旋转容器式混合机二、旋转容器式混合机（又称旋转筒式混合机、转鼓式混合机（又称旋转筒式混合机、转鼓式混合机，是以，是以扩扩散混合为主散混合为主的混合机械。的混合机械。）o工作过程：通过混合容器的旋转形成垂直方向工作过程：通过混合容器的旋转形成垂直方向运动，使被混合物料在器壁或容器内的固定抄运动，使被混合物料在器壁或容器内的固定抄板上引起折流，造成上下翻滚及侧向运动，不板上引起折流，造成上下翻滚及侧向运动，不断进行扩散，从而达到混合的目的。断进行扩散，从而达到混合的目的。（一）旋转容器式混合机的工作过程（一）旋转容器式混合机的工作过程5（二）旋转容器式混合机类型（二）旋转容器式混合机类型v水平型圆筒混合机水平型圆筒混合机v倾斜型圆筒混合机倾斜型圆筒混合机v双锥型混合机双锥型混合机vV V型混合机型混合机v正方体型混合机。正方体型混合机。61 1水平型圆筒混合机水平型圆筒混合机7特特点点其圆筒轴线与回转轴线重合。其圆筒轴线与回转轴线重合。操作时，粉料的流型简单。操作时，粉料的流型简单。粉粒沿水平轴线的运动困难。粉粒沿水平轴线的运动困难。容器内两端位置有混合死角，容器内两端位置有混合死角，卸料不方便。卸料不方便。因此混合效果不理想，混合时间长，一般采用因此混合效果不理想，混合时间长，一般采用的较少的较少。82 2倾斜型圆筒混合机倾斜型圆筒混合机9其容器轴线与回转轴线之间有一定的角度，因此其容器轴线与回转轴线之间有一定的角度，因此粉料运动时有粉料运动时有3 3个方向的速度。个方向的速度。流型复杂，加强了混合能力。流型复杂，加强了混合能力。这种混合机的工作转速约在这种混合机的工作转速约在4040r/minr/min-100-100r/minr/min之之内，常用于混合调味粉料的操作内，常用于混合调味粉料的操作。特点特点103 3双锥型混合机双锥型混合机o双锥型混合机的容器是由两个锥筒和一段短柱筒双锥型混合机的容器是由两个锥筒和一段短柱筒焊接而成，其锥角有焊接而成，其锥角有9090和和6060两种结构。两种结构。11二重二重圆锥式混合机圆锥式混合机回转式圆锥式混合机回转式圆锥式混合机12克服了水平圆筒式混合机中物料翻滚不良的缺克服了水平圆筒式混合机中物料翻滚不良的缺点。点。双锥型混合机操作时，粉料在容器内翻滚强烈，双锥型混合机操作时，粉料在容器内翻滚强烈，由于流动断面的不断变化，能够产生良好的横由于流动断面的不断变化，能够产生良好的横流效应。流效应。易流动食品，混合较快易流动食品，混合较快特点特点134 4V V型混合机（双联混合机）型混合机（双联混合机）o旋转容器是由两段圆筒以互成一定角度的旋转容器是由两段圆筒以互成一定角度的V V型连型连接，两筒轴线夹角在接，两筒轴线夹角在60906090之间，两筒连接处切之间，两筒连接处切面与回转轴垂直。面与回转轴垂直。14KHKH快速混合机快速混合机V V型不对称混合机型不对称混合机15 特点特点转速转速6 625r/min25r/min，混合时间混合时间4min/4min/次。次。容器非对称性，操作时，物料时聚时散，效果容器非对称性，操作时，物料时聚时散，效果比双锥型更好，比双锥型更好，适用于干粉类食品。适用于干粉类食品。165.5.正方体型混合正方体型混合机机o容器形状为正方体，旋转轴与正方体对角线容器形状为正方体，旋转轴与正方体对角线相相联。联。17混合机工作时，容器内粉料三维运动，其速度混合机工作时，容器内粉料三维运动，其速度随时改变，因此重叠混合作用强，混合时间短。随时改变，因此重叠混合作用强，混合时间短。由于沿对角线转动，因而没有死角产生，卸料由于沿对角线转动，因而没有死角产生，卸料也较容易。也较容易。这种混合机很适宜混合咖啡等粉料。这种混合机很适宜混合咖啡等粉料。特特点点18三、固定容器式混合机三、固定容器式混合机o固固定定容容器器式式混混合合机机的的特特点点是是容容器器固固定定，靠靠旋旋转转搅搅拌拌器器带带动动物物料料上上下下及及左左右右翻翻滚滚，以以对对流流混混合合为为主主，主主要要适适用用于于混混合合物物理理性性质质差差别别及及配配比比差差别别较较大大的的散体物料。散体物料。o固固定定容容器器式式混混合合机机的的结结构构型型式式比比较较典典型型的的是是螺螺带带式混合机和立式螺旋混合机。式混合机和立式螺旋混合机。19（一）螺带式混合机（一）螺带式混合机o该机为卧式结构，主要由搅拌器、混合容器、该机为卧式结构，主要由搅拌器、混合容器、传动机构、机架与电机等组成。传动机构、机架与电机等组成。20简单混合要求不高的，用一条或两条螺带。简单混合要求不高的，用一条或两条螺带。复杂混合，要求高的，用三条以上螺带，按不复杂混合，要求高的，用三条以上螺带，按不同的旋向分别布置，正向一端运动，反向另一同的旋向分别布置，正向一端运动，反向另一端运动，物料不断重复分散和集聚，从而达到端运动，物料不断重复分散和集聚，从而达到混合效果混合效果。21螺带式混合机实例螺带式混合机实例22 特特点点1 1、适用于混合易离析的物料，对稀浆体和流动、适用于混合易离析的物料，对稀浆体和流动性较差的物料也有较好的混合效果，其工作阻力性较差的物料也有较好的混合效果，其工作阻力小，构件结构强度要求不高。小，构件结构强度要求不高。2 2、不适用于易破碎物料的混合，原因在于混合、不适用于易破碎物料的混合，原因在于混合物的螺旋带与容器壁间隙较小，易发生粉粒料被物的螺旋带与容器壁间隙较小，易发生粉粒料被打碎、磨碎等现象。打碎、磨碎等现象。3 3、容器两端有死角，粉料在此位置流动困难、容器两端有死角，粉料在此位置流动困难。23（二）立式螺旋混合机（二）立式螺旋混合机立式螺旋混合机有两种类型：立式螺旋混合机有两种类型：垂直螺旋式混合机垂直螺旋式混合机和行星运动螺旋式混合机和行星运动螺旋式混合机。241 1垂直螺旋式混合垂直螺旋式混合机机螺旋搅拌器螺旋搅拌器垂直安装在容垂直安装在容器中间，搅拌器中间，搅拌器的运动仅是器的运动仅是自身的转动。自身的转动。25特特点点投资费用低，功率消耗小，占地面积小。投资费用低，功率消耗小，占地面积小。混合时间，产量低。粉料混合不很均匀，难处混合时间，产量低。粉料混合不很均匀，难处理潮湿或泥浆状粉料等。理潮湿或泥浆状粉料等。262 2行星运动螺旋式混合行星运动螺旋式混合机机容器内螺容器内螺旋搅拌器轴旋搅拌器轴线平行于容线平行于容器壁母线，器壁母线，上端通过转上端通过转臂与旋转驱臂与旋转驱动轴连接。动轴连接。27其容器呈圆锥形，有利于粉料下滑。其容器呈圆锥形，有利于粉料下滑。既能产生垂直方向的流动，以能产生水平方向的既能产生垂直方向的流动，以能产生水平方向的位移。位移。还能清除靠近器壁的滞流层，加快混合速度，适还能清除靠近器壁的滞流层，加快混合速度，适于高流动性物料，亦适于粘滞性物料的混合于高流动性物料，亦适于粘滞性物料的混合。特特点点28四、影响混合效果的因素四、影响混合效果的因素1 1、粉料的物料特性粉料的物料特性（颗粒大小、形状、密度、附着（颗粒大小、形状、密度、附着力、表面、粗糙度、流动性、含水量和结块倾向等）力、表面、粗糙度、流动性、含水量和结块倾向等）A A大小均匀的颗粒混合时，密度大的趋向器底。大小均匀的颗粒混合时，密度大的趋向器底。B B密度近似时，小的和形状近圆球形的趋向器底。密度近似时，小的和形状近圆球形的趋向器底。C C粘度越大，温度越高，越易结块或结团，不易均粘度越大，温度越高，越易结块或结团，不易均匀分散。匀分散。292 2、混合容器的运动方式混合容器的运动方式A A固定容器式固定容器式B B旋转容器式旋转容器式3 3、容器的形状和内表面粗糙度容器的形状和内表面粗糙度（圆筒形、双锥（圆筒形、双锥形、形、V V形、正方形）形、正方形）304 4、容器内物料的装料量容器内物料的装料量过多，则混合空间少，过少，生产率低，一过多，则混合空间少，过少，生产率低，一般般30%30%50%50%为宜。为宜。5 5、混合机的转速混合机的转速对旋转式容器，有一临界转速。对旋转式容器，有一临界转速。31五、混合机型式的选择五、混合机型式的选择混合机选型时主要考虑以下几方面：混合机选型时主要考虑以下几方面：（一）（一）工艺过程的要求及操作目的工艺过程的要求及操作目的 包括混合产包括混合产品的性质、要求的混合度、生产能力、操作方式品的性质、要求的混合度、生产能力、操作方式（是间歇式还是连续式）；（是间歇式还是连续式）；32（二）（二）根据粉料的物性分析对混合操作的影响根据粉料的物性分析对混合操作的影响 粉料物性包括粉粒大小、形状、分布、密度、粉料物性包括粉粒大小、形状、分布、密度、流动性、粉体附着性、凝聚性、润湿程度等，流动性、粉体附着性、凝聚性、润湿程度等，同时也要考虑各组分物性的差异程度；同时也要考虑各组分物性的差异程度；（三）由上述两点，初步确定适合给定过程的混（三）由上述两点，初步确定适合给定过程的混合机型式；合机型式；33（四）混合机的操作条件（四）混合机的操作条件 包括包括混合机的转速、装填率、原料组分比、各混合机的转速、装填率、原料组分比、各组分加入方法、加入顺序、加入速率和混合时组分加入方法、加入顺序、加入速率和混合时间等。间等。根据粉料的物性及混合机型式来确定操根据粉料的物性及混合机型式来确定操作条件与混合速度（或混合度）的关系以及混作条件与混合速度（或混合度）的关系以及混合规模；合规模；34（五）需要的功率；（五）需要的功率；（六）操作可靠性（六）操作可靠性 包括装料、混合、卸料、清包括装料、混合、卸料、清洗等操作工序；洗等操作工序；（七）经济性（七）经济性 主要有设备费用、维持费用和操主要有设备费用、维持费用和操作费用的大小。作费用的大小。35第四节第四节 调和调和机机调和机又称捏合机。调和机又称捏合机。它主要加工高粘度糊状、它主要加工高粘度糊状、膏状物料及粘滞性固体物料。膏状物料及粘滞性固体物料。例如在例如在粉状物料粉状物料中掺入少量液体，制备成均中掺入少量液体，制备成均匀的塑性物料或糊状物料；在匀的塑性物料或糊状物料；在高粘稠物料高粘稠物料中加入中加入少量液体或粉体制成均匀混合物。除混合物外，少量液体或粉体制成均匀混合物。除混合物外，还可根据调制物料的性质及工艺要求，完成还可根据调制物料的性质及工艺要求，完成某种某种特定操作特定操作，如打蛋、调和糖浆等。调和机的性能，如打蛋、调和糖浆等。调和机的性能直接影响到制品的产量和质量。直接影响到制品的产量和质量。36一、调和机理一、调和机理调和机所处理的物料大多是粘度极高的非牛顿流调和机所处理的物料大多是粘度极高的非牛顿流体，一般粘度在几百体，一般粘度在几百PasPas至几十万至几十万PasPas之间，流动之间，流动性极小，桨叶搅拌形成的局部物料运动不能波及整个性极小，桨叶搅拌形成的局部物料运动不能波及整个容器，因此不能像搅拌低粘度液体那样利用对流混合容器，因此不能像搅拌低粘度液体那样利用对流混合或分子扩散，而是或分子扩散，而是剪切混合剪切混合桨叶移动产生剪切力，将桨叶移动产生剪切力，将物料拉延撕裂，同时这部分物料受搅拌桨叶推挤而被物料拉延撕裂，同时这部分物料受搅拌桨叶推挤而被压向邻近物料，千百次折叠、包裹，如此反复，经过压向邻近物料，千百次折叠、包裹，如此反复，经过一段时间强制均匀混合，得到合格产品。一段时间强制均匀混合，得到合格产品。37二、调和操作的特点二、调和操作的特点：（一一）调调和和操操作作比比其其他他混混合合操操作作困困难难，混混合合时时间长；间长；（二）调和操作需要在单位容积下加入较多能（二）调和操作需要在单位容积下加入较多能量。因此调和机工作容量小，消耗功率大；量。因此调和机工作容量小，消耗功率大；38（三）桨叶与调和机容器壁间隙大小及桨叶形状（三）桨叶与调和机容器壁间隙大小及桨叶形状对调和效果影响很大。对调和效果影响很大。（四）调和操作若伴有传热过程，则高粘度物料（四）调和操作若伴有传热过程，则高粘度物料易粘着在壁面上，降低传热能力，恶化操作性易粘着在壁面上，降低传热能力，恶化操作性能。能。39三、调和机分类三、调和机分类按调和机调和容器按调和机调和容器轴线位置轴线位置分，有立式调和机分，有立式调和机和卧式调和机；和卧式调和机；按调和机按调和机搅拌轴数量搅拌轴数量分，有单轴式调和机和多分，有单轴式调和机和多轴式调和机；轴式调和机；按调和机按调和机工作情况工作情况分，有间歇式调和机和连续分，有间歇式调和机和连续式调和机；式调和机；40按调和机按调和机搅拌桨转速搅拌桨转速分，有高速调和机和低速分，有高速调和机和低速调和机。调和机。按调和机在食品加工中的按调和机在食品加工中的主要用途主要用途分，有打蛋分，有打蛋机和调粉机；机和调粉机；按按结构特性结构特性分：双臂捏和机、行星式捏和机、分：双臂捏和机、行星式捏和机、螺旋式捏和螺旋式捏和机机41用途用途:各种鱼酱，小菜，各种鱼酱，小菜，调料，调料，粉末等的自动调和粉末等的自动调和 特征特征 .根据原根据原材料的不同进行最适合的调和。材料的不同进行最适合的调和。.原料的投入和成品的产出容易，易原料的投入和成品的产出容易，易于管理。于管理。.使用最高级的配件，使用最高级的配件，进行科学设计。进行科学设计。.食品接触到的食品接触到的部分全部用不锈钢制成，外观漂亮，部分全部用不锈钢制成，外观漂亮，为半永久性耐用品。为半永久性耐用品。42三、打三、打蛋机蛋机（一）（一）打蛋机工作原理打蛋机工作原理打蛋机操作时，搅拌器高速旋转，强制搅打，打蛋机操作时，搅拌器高速旋转，强制搅打，被调和物料充分接触并剧烈摩擦，从而实现混合、被调和物料充分接触并剧烈摩擦，从而实现混合、乳化、充气及排出部分水分的作用。乳化、充气及排出部分水分的作用。多种蛋白液、粘稠浆体，如软糖、半软糖生产所多种蛋白液、粘稠浆体，如软糖、半软糖生产所需的糖浆，各种蛋糕生产所需的面浆及各式花样需的糖浆，各种蛋糕生产所需的面浆及各式花样糕点上的装饰乳酪等。糕点上的装饰乳酪等。43（二）（二）打蛋机结构及主要零部件打蛋机结构及主要零部件1.1.机机座座；2.2.电电机机；3.3.钢钢架架及及升升降降机机构构；4.4.皮皮带带轮轮；5.5.齿齿轮轮变变速速机机构构；6.6.斜斜齿齿轮轮；7.7.主主轴轴；8.8.锥锥齿齿轮轮；9.9.行行星星齿齿轮轮；10.10.搅搅拌拌头头；11.11.搅搅拌拌桨桨叶叶；12.12.搅拌容器搅拌容器 44o该机吸收国内外先进技术设计而该机吸收国内外先进技术设计而成，整机外型美观、结构合理、成，整机外型美观、结构合理、操作方便、搅拌均匀等特点。具操作方便、搅拌均匀等特点。具有无级调速功能，可随意变换转有无级调速功能，可随意变换转速，达到理想效果。适用于小型速，达到理想效果。适用于小型糕点厂、宾馆，食堂及个体户制糕点厂、宾馆，食堂及个体户制作面包、蛋糕、食品的理想机械。作面包、蛋糕、食品的理想机械。45461 1搅拌器搅拌器搅拌桨：搅拌桨：搅拌物料搅拌物料搅搅拌拌头头：使使搅搅拌拌桨桨相相对对于于容容器器形形成成公公转转与与自转的运动规律自转的运动规律47两种型式：两种型式：一种是容器安装在转盘上转一种是容器安装在转盘上转动，搅拌头偏心安装于靠近动，搅拌头偏心安装于靠近容器壁处作固定转动；容器壁处作固定转动；另一种是容器不动，搅拌头另一种是容器不动，搅拌头带动搅拌桨作行星式运动。带动搅拌桨作行星式运动。48搅拌桨搅拌桨打蛋机搅拌桨的结构形状根据被调和物料的性质打蛋机搅拌桨的结构形状根据被调和物料的性质以及工艺要求决定。较为典型的有以及工艺要求决定。较为典型的有3 3种结构：种结构：钩钩形形搅拌桨、搅拌桨、网形网形搅拌桨和搅拌桨和鼓形鼓形搅拌桨。搅拌桨。49钩钩形形：整体锻造，一侧形状与容器侧壁弧形同，整体锻造，一侧形状与容器侧壁弧形同，顶为钩形。强度高，适于高粘度物料。顶为钩形。强度高，适于高粘度物料。鼓形（筐形）鼓形（筐形）：不锈钢丝制成，易于造成液体湍不锈钢丝制成，易于造成液体湍动，但强度低。动，但强度低。网形（拍形）网形（拍形）：整体锻造，外延与容器弧形同，整体锻造，外延与容器弧形同，强度较高，作用面积较大。适用于糖浆、蛋白强度较高，作用面积较大。适用于糖浆、蛋白浆等。浆等。5051搅拌头搅拌头 内齿轮内齿轮1固定在机架上，转臂固定在机架上，转臂3随主轴随主轴5转动时，转动时，行星齿轮在行星齿轮在1与与3共同作用下，既随主轴公转又与内共同作用下，既随主轴公转又与内齿轮啮合，形成自转，从而实现行星运动。齿轮啮合，形成自转，从而实现行星运动。522 2调和容器调和容器 有开式和闭式两种。有开式和闭式两种。上部为圆柱形，下接上部为圆柱形，下接椭圆锅底，两体焊接椭圆锅底，两体焊接成形。闭式的上加一成形。闭式的上加一平盖。平盖。其固定方式一般其固定方式一般在容器外壁焊有在容器外壁焊有L形形带销孔支板，通过两带销孔支板，通过两个采用间隙配合的圆个采用间隙配合的圆柱销同机架连接固定。柱销同机架连接固定。533.3.容器升降机构容器升降机构 转动手轮，同轴凸轮带转动手轮，同轴凸轮带动连杆及滑块，使支架沿机动连杆及滑块，使支架沿机座的燕尾导轨作垂直升降移座的燕尾导轨作垂直升降移动。凸轮的偏心距决定升降动。凸轮的偏心距决定升降距离，一般约距离，一般约65。当手。当手轮顺时针转到凸轮的突出部轮顺时针转到凸轮的突出部分与定位销相碰时，达到上分与定位销相碰时，达到上限位置，此时连杆轴线刚好限位置，此时连杆轴线刚好低于凸轮曲柄轴线，使得容低于凸轮曲柄轴线，使得容器支架固定并自身锁在上极器支架固定并自身锁在上极限位置处。限位置处。544 4机座机座o立式打蛋机的机座承受搅拌操作的全部负立式打蛋机的机座承受搅拌操作的全部负荷。搅拌器高速行星运动，使机座受到交荷。搅拌器高速行星运动，使机座受到交变偏心矩和弯扭联合作用，因此采用变偏心矩和弯扭联合作用，因此采用薄壁薄壁大断面轮廓铸造箱体结构大断面轮廓铸造箱体结构来保证机器的刚来保证机器的刚度和稳定性。度和稳定性。555.5.传动装置传动装置 立式打蛋机立式打蛋机的传动是通过电的传动是通过电动机经皮带轮减动机经皮带轮减速传至调速机构，速传至调速机构，再经过齿轮变速、再经过齿轮变速、减速及转变方向，减速及转变方向，使搅拌头正常运使搅拌头正常运转。转。56