食品机械与设备(第七章)
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1、食品食品混合混合机械与设备机械与设备（第七章）（第七章）第一节：概论第一节：概论 第二节：液体混合机械与设备第二节：液体混合机械与设备 第三节：固体混合机械与设备第三节：固体混合机械与设备第四节：固液混合机械与设备第四节：固液混合机械与设备第五节：气液混合机械与设备第五节：气液混合机械与设备 第一节：概论第一节：概论混合是食品加工工艺过程中重要的单元操作之一。混合是食品加工工艺过程中重要的单元操作之一。“混合混合”是使两种或两种以上不同组分的物质在外力作用下由不均匀状是使两种或两种以上不同组分的物质在外力作用下由不均匀状态达到相对均匀状态的过程。经过混合操作后得到的物料称为态达到相对均匀状态的
2、过程。经过混合操作后得到的物料称为混合物。混合物。食品加工中的混合操作的任务主要是通过混合获得化学、食品加工中的混合操作的任务主要是通过混合获得化学、物理均匀度达到要求的混合产品物理均匀度达到要求的混合产品,比如饮料、乳制品的配制比如饮料、乳制品的配制,糖糖果、糕饼原料的配制果、糕饼原料的配制,调味料的配制调味料的配制,营养强化处理营养强化处理,添加剂的配添加剂的配制等等均需要经过混合才能获得质地均匀的物料。同时通过混制等等均需要经过混合才能获得质地均匀的物料。同时通过混合可以实现某种工艺目的合可以实现某种工艺目的,例如混合在工艺过程中可以促进溶例如混合在工艺过程中可以促进溶解、结晶、吸收、浸
3、出、吸附、乳化、生物化学反应解、结晶、吸收、浸出、吸附、乳化、生物化学反应;防止悬防止悬浮物沉淀以及增加加热和冷却的均匀性等等。浮物沉淀以及增加加热和冷却的均匀性等等。 在食品加工中在食品加工中,一般有以下几种类型的混合物一般有以下几种类型的混合物:固体与固体、固体与固体、固体与液体、液体与液体、液体与气体物料相混合构成的混合固体与液体、液体与液体、液体与气体物料相混合构成的混合物和固体一液体一气体三类物料构成的混合物。物和固体一液体一气体三类物料构成的混合物。固体一固体的混合过程中固体一固体的混合过程中,混合纯粹是粉粒体之间发生的混合纯粹是粉粒体之间发生的物理现象。液体一液体的混合过程中物理
4、现象。液体一液体的混合过程中,物料之间可以有互溶或物料之间可以有互溶或乳化等物化反应现象。固体一液体的混合过程中乳化等物化反应现象。固体一液体的混合过程中,当液相多固当液相多固相少时相少时,可以形成溶液或悬浮液可以形成溶液或悬浮液;当液相少固相多时当液相少固相多时,混合的结果混合的结果仍然是粉粒状或是团粒状。当液相和固相的比例在某一特定的仍然是粉粒状或是团粒状。当液相和固相的比例在某一特定的范围内范围内,可能形成粘稠状物料或无定形团块可能形成粘稠状物料或无定形团块(如面团如面团),这时混合这时混合的特定名称可称为的特定名称可称为“捏和捏和”或或“调和调和”,这是一种很特殊的相这是一种很特殊的相
5、变状态。固体一液体一气体的混合过程变状态。固体一液体一气体的混合过程,是食品生产中特有的是食品生产中特有的混合现象混合现象,一部分食品生产中要将空气或惰性气体混入物料以一部分食品生产中要将空气或惰性气体混入物料以增加物料的体积、减小容重并改善物料的质构、流变特性和口增加物料的体积、减小容重并改善物料的质构、流变特性和口感感,如蛋液搅拌、制造充气糖果和冰淇淋等。如蛋液搅拌、制造充气糖果和冰淇淋等。在食品加工中在食品加工中, ,根据被混合的物料性质和状态根据被混合的物料性质和状态, ,将混合作将混合作业机械分成混合机、搅拌机、捏和机。混合物料是以固体干业机械分成混合机、搅拌机、捏和机。混合物料是以
6、固体干物料为主的混合作业机械称为混合机物料为主的混合作业机械称为混合机; ;是以较低粘度的液体是以较低粘度的液体物料为主的混合作业机械叫做搅拌机物料为主的混合作业机械叫做搅拌机; ;是以高粘度稠浆料和是以高粘度稠浆料和粘弹性物料为主的混合作业的机械称作捏合粘弹性物料为主的混合作业的机械称作捏合( (和和) )机。机。第二节：液体混合机械与设备第二节：液体混合机械与设备在食品加工中在食品加工中, ,液体混合主要用于互溶或互不相溶的液体液体混合主要用于互溶或互不相溶的液体与液体之间的混和与液体之间的混和, ,固体悬浮液的制取以及促进液体中固体的固体悬浮液的制取以及促进液体中固体的溶解、强化热交换的
7、操作中。比如乳液的混和、原料糖浆的制溶解、强化热交换的操作中。比如乳液的混和、原料糖浆的制备、糖果生产中的溶糖操作以及蛋品生产中的打蛋操作。其目备、糖果生产中的溶糖操作以及蛋品生产中的打蛋操作。其目的在于促进物料的传热的在于促进物料的传热, ,使物料温度均匀化使物料温度均匀化: :促进物料中各成分促进物料中各成分混合均匀混合均匀: :促进溶解、结晶、浸出、凝聚、吸附等过程的进行促进溶解、结晶、浸出、凝聚、吸附等过程的进行; ;促进酶反应等生化反应和化学反应过程的进行。液体的混和常促进酶反应等生化反应和化学反应过程的进行。液体的混和常用的设备是搅拌机。用的设备是搅拌机。液体的混合也称作搅拌。液体
8、的混合也称作搅拌。 低、中粘度液体混合的强度取决于流型低、中粘度液体混合的强度取决于流型, ,即对流的强制程即对流的强制程度。低、中粘度液体混合过程中对流的形式有主体对流和涡度。低、中粘度液体混合过程中对流的形式有主体对流和涡流对流流对流。 主体对流主体对流是指在搅拌过程中是指在搅拌过程中, ,搅拌器把动能传给周围的液搅拌器把动能传给周围的液体体, ,产生一股高速的液流产生一股高速的液流, ,这股液流推动周围的液体这股液流推动周围的液体, ,逐步使全逐步使全部的液体在容器内流动起来部的液体在容器内流动起来, ,这种大范围的循环流动引起的全这种大范围的循环流动引起的全容器范围的混合叫做容器范围的
9、混合叫做“主体对流扩散主体对流扩散”。 涡流对流涡流对流是指当搅拌产生的高速液流在静止或运动速度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较低的液体中通过时, ,处于高速流体与低速流体的分界面上的处于高速流体与低速流体的分界面上的流体受到强烈的剪切作用。因此流体受到强烈的剪切作用。因此, ,在此处产生大量的漩涡在此处产生大量的漩涡, ,这这种漩涡迅速向周围扩散种漩涡迅速向周围扩散, ,一方面把更多的液体夹带着加入一方面把更多的液体夹带着加入“宏宏观流动观流动”中中; ;另一方面又形成局部范围内物料快速而紊乱的对另一方面又形成局部范围内物料快速而紊乱的对流运动流运动, ,这种运动
10、被称为这种运动被称为“涡流对流涡流对流”。 低粘度液体搅拌时低粘度液体搅拌时, ,叶片造成的液流有三个分速度叶片造成的液流有三个分速度, ,即轴即轴向速度、径向速度和切向速度。其中轴向速度和径向速度对向速度、径向速度和切向速度。其中轴向速度和径向速度对液体的搅拌混合起着主要作用。在搅拌过程中液体的搅拌混合起着主要作用。在搅拌过程中, ,所有叶片都存所有叶片都存在切向速度在切向速度, ,无论是桨式、涡轮式或是推进式叶轮无论是桨式、涡轮式或是推进式叶轮, ,只要是安只要是安装在容器中心位置上装在容器中心位置上, ,而叶轮的旋转速度又足够高而叶轮的旋转速度又足够高, ,那么那么, ,叶片叶片所产生的
11、切线速度会促使液体围绕搅拌轴以圆形轨迹回转所产生的切线速度会促使液体围绕搅拌轴以圆形轨迹回转, ,形形成不同的液流层成不同的液流层, ,同时产生液面下陷的漩涡同时产生液面下陷的漩涡( (图图7-7-13)13)。叶片转叶片转速愈高速愈高, ,漩涡愈深漩涡愈深, ,这对搅拌多相系物料的结果不是混合而是这对搅拌多相系物料的结果不是混合而是分层离散。当漩涡深度随转速增加到一定值后分层离散。当漩涡深度随转速增加到一定值后, ,还会在液体表还会在液体表面吸气面吸气, ,引起其密度变化和搅拌机振动等现象。为了减少打旋引起其密度变化和搅拌机振动等现象。为了减少打旋现象现象, ,最常用的方法就是在容器壁内加设
