第三章 粉碎及混合.pptVIP

例3-1 晶体砂糖从其粒度为0.5mm被粉碎至粒度为0.075mm，达到某一产量所需的功率为3.75kW。今欲改变要求，被粉碎后的粒度为0.1mm，但产量提高20%。假定此操作符合朋特式。试求功率消耗。 解：先以原产量为基准，求出朋特常数： 将E=3.75Kw，d1=0.5mm，d2=0.075mm带入式3-4 得 则粉碎粒度改变后所需能耗为： 由计算结果可以看出，砂糖从0.5mm粉碎至0.075mm消耗的能量是物料从0.5mm粉碎至0.1mm的1.07倍左右。随着物料粒度的减小，粉碎消耗的能量急剧增加，因此在生产过程中需要合理确定粉碎粒度，在保证产品品质的前提下尽量减小能耗。 例3-2 用泰勒筛对粗盐进行筛分，38%的物料能通过7号筛但是被9号筛截留，5%的物料能通过80号筛而被115号筛截留。如果样品总质量为5kg，计算这两部分物料的比表面积。食盐的密度为1050 kg m-3，球形度为0.608。已知泰勒筛制中，7、9、80、115号筛孔尺寸分别为2.83mm、2.00mm、 0.177mm、0.151mm，两筛之间筛留物的平均直径可按两筛孔尺寸的均值计算。 解 ：7号筛与9号筛之间的筛留物的平均直径 80号筛与115号筛之间的筛留物的平均直径 7号筛与9号筛之间的筛留物的总表面积 80号筛与115号筛之间的筛留物的总表面积 由计算结果可以看出，粉碎粒度要求越小，粉碎后物料的总表面积越大，所需粉碎能量也越大。 第二节 混合 二．液体介质的搅拌混合 （一）低粘度液体的搅拌混和 果汁、糖水溶液、低浓度牛乳、油及其他透明稀溶液的粘度较低，这类 低、中粘度液体，包括互溶或不互溶液体及固体悬浮液等，其混合机理 主要是对流混合和分子扩散混合。 （二）高粘度液体的搅拌 食品中还存在大量高粘度液体，如熔化巧克力、蜂蜜、果酱、蛋黄酱、肉糜等。对于高粘性物料，其密度和粘度都很大，在混合过程中湍动和涡流几乎不存在，因此，扩散对混合的作用很小 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： 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： 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） 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） 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 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 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。 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、