食品工程原理 教学课件 作者 刘成梅罗舜菁张继鉴 主编 第3章 粉碎与混合.pptVIP

尚辅网 尚辅网 尚辅网 第二节 混合 二．液体介质的搅拌混合 （三）液体搅拌时的流动特性及功率消耗 1.流动形态 搅拌槽内的液体按照一定的方式运动，搅拌速度及液体剪切作 用都取决于液体的流动状态。我们根据雷诺数 来判断液体的流动形态，以叶端速度 作为特性流速，以叶轮直径d作为特性尺寸，则： 尚辅网 第二节 混合 二．液体介质的搅拌混合 （三）液体搅拌时的流动特性及功率消耗 1.流动形态 搅拌槽中，叶轮转动的叶端速度定义为叶轮或叶片边缘的转动线速度， 可以根据其转速和叶轮直径来计算。 将叶端速度带入上面两式，略去常数 则有： 尚辅网 第二节 混合 二．液体介质的搅拌混合 （三）液体搅拌时的流动特性及功率消耗 2.功率曲线 混合器的型式、搅拌器的转速、物料的性质等都能影响搅拌器输入到混合系 统中的功率，即叶轮功率，这是选择电机功率的重要依据，同时也可作为混 合程度和运动状态的度量。搅拌功率N与叶轮直径d，转速n，液体的密度ρ、 黏度μ，重力加速度g等主要因素有关。即： 由因次分析法可以得出： 或者写成： （3-25） （3-24） 尚辅网 第二节 混合 弗鲁德常数(Froude number) 表示搅拌力与重力之比，一般在许多大型混合器内， 存在着搅拌力与重力之间的相互制约，因此设备设计时常常要考虑弗鲁德常数： （3-26） 若要计算功率因素，则式（3- 25）可以写成： （3-27） 尚辅网 搅拌时由于重力作用常常产生的中央漩涡，如果用挡板或其他措施消除了漩涡，则可以忽略重力的影响，弗鲁德常数的指数b=0，式（3- 27）就可以简化为： （3- 28） K和a可通过实验求得，该值取决于搅拌器的型式和各部分的尺寸比例， 容器直径、液层深度对搅拌器尺寸的比例以及搅拌液体的流型。 关系曲线可由实验方法确定，图 3-4 为装有涡轮式叶轮的标准搅拌系统的功率曲线。如图3-4，在层流区，粘性力较大，重力影响可忽略。 -Re在双对数坐标中为一直线。大量实验数据表明此直线的斜率为-1。此时： （3- 29） 第二节 混合 尚辅网 第二节 混合 1.标准搅拌器构型的功率曲线（上线）；2.与无挡板槽中的功率曲线（下线） 图 3- 4装有涡轮式叶轮的标准搅拌系统的功率曲线 尚辅网 第二节 混合 三.高粘度浆体和塑性固体的混合 在粉状物料中加入少量液体，制备成均匀的塑性物料或膏状物料，如面团等；在高粘度物料中加入粉体或液体制备成均匀混合物，如巧克力浆、蜂蜜等。两者都可称作捏合操作，此时混合物料的粘度大，流动性极小。 尚辅网 第二节 混合 四.固体粒子的混合 混合固体粒子的主要目的通常是获得组分浓度均匀的混合物，如在食品工业中谷物的混合，面粉的混合、面粉中添加辅料和添加剂、干制食品中加添加剂等。颗粒状或粉状固体的混合主要靠流动性，而固体颗粒的流动性与颗粒的大小、形状、比重和附着力有关。由于重力作用，大小均匀的颗粒混合时，重的颗粒易趋向器底，密度相同的颗粒混合时，圆和小的颗粒趋向器底。粘附性大的颗粒，容易聚集在一起，不易均匀分散。固体混合的机理也是对流、剪切、扩散同时发生的过程。 尚辅网 第三节 乳化 乳化(emulsify)是将两种原本不互溶的液体进行混合，使一种液体以微小球滴或固形微粒（分散相）的形式均匀分散在另一种液体（连续相）中的一种特殊的混合操作。通常需要加入乳化剂，来保证悬浮稳定性。乳化剂是一类分子中同时具有亲水性基团和亲油性基团的表面活性剂，它能改善乳化体系中各组分的表面张力，形成均匀分散的乳化体或分散体。 尚辅网 水相中可以含有水溶性的盐、糖或其他蛋白质有机物和胶体等；油相中也可包含油溶性的烃类、蜡、树脂和其他物质。水相与油相混合的乳化液包括以油相为分散相的，称为水包油(O/W)型如图3-5所示，如牛奶；以水相为分散相的，称为油包水(W/O)型如图3-6所示，如巧克力、蛋黄酱等。 第三节 乳化 图 3-5 油包水型 图 3-6 水包油型 尚辅网 水相中常见的乳化剂包括磷脂、固醇以及人工合成的各种乳化 剂，如脂肪酸类、单甘脂硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇硬脂酸酯 、山梨醇硬脂酸酯、蔗糖脂肪酸酯等。乳化剂的结构和种类是 影响乳化液性能（稳定性及粒径）最主要的因素，选择具有合 适亲水亲油平衡值(HLB)的乳化剂是制取稳定乳化液的重要因素 第三节 乳化 一般HLB值为1-20，完全疏水的石蜡HLB=0,完全亲水的聚乙二醇 HLB=20。HLB值以10为亲水、亲油的分界线，即HLB10的乳化剂为 亲水性的，多用于O/W型；HLB10的乳化剂为亲油性的，多用于W/O 型。 （3-30） 尚辅网 一．粉碎设备 （一）物料的性质 1.颗粒大小对粉碎效果的影响 第四节 粉碎与混合原理在食品工业中的应用 粉碎操作通常随