食品机械 04第四章 搅拌和均质机械.doc

第四章 搅拌和均质机械
第一节 液体搅拌器
液体搅拌机有机械式、喷流式、喷气式等。机械式最多，包括桨叶式、涡轮式、旋桨式、特种式（如行星式、鼠笼式等）等。
一、桨叶式搅拌器
用途：粘稠性和一般液体的搅拌最常用。
桨叶：尺寸有一定的要求，与桨叶型式、容器大小、液层高度、桨叶与容器底的距离等有关。一般转速20～80rpm，属低速搅拌，结构简单，搅拌效果显著。
桨叶在轴上的固定方法：（1）焊接法。制造方便，强度低，难拆卸，常用于直径小的容器。（2）螺钉连接法。桨叶与轴间有垫片，螺钉将桨叶固定在圆轴上。易拆卸，但易滑动，适于功率小的时候。（3）螺钉连接。但轴为方轴。防滑，固定较麻烦，方轴加工不便。（4）键连接。克服了以上缺点，故广泛采用。
二、涡轮式搅拌器
特点：1、适于搅拌多种物料，对中等粘度液体更有效；2、效率高，能耗少；3、有较高的局部剪切效应；4、易清洗；5、造价高。
结构：类似于桨叶式，但叶片多而短，属高速回转径向流动式搅拌机。可制成开式、半封闭式或外周套扩散环式等，叶片有平直、弯曲、垂直、倾斜等多种。叶片数一般4～6片，直径约为容器直径的3～5倍。转速400～2000转/分。
原理：类似于离心泵从蜗轮轴向吸液，径向高速甩出，以高速沿容器壁上升流动。
三、旋桨式搅拌器
用途：混合两种不相混合的液体制备乳浊液时（如油和水）常用，不适合粘稠液体搅拌。
搅拌桨叶：搅拌器和桨叶的形状如图，属高速搅拌（最大1500r/min），桨叶不宜过大，故用在小容器上。
注意：1、螺母拧紧方向应与转向相反，以防松脱。
2、安装位置不同，液体的流动状 态也不同。
四、行星搅拌器
用途：通过公转和自转形成复杂的涡流搅拌，得到较高的传热系数，在果酱制造和砂糖溶解时常装在夹层锅上，转速一般20～80rpm。
如图 （1）为传动路线图，（2）为运动轨迹图。
1--皮带轮 2--动齿轮 3--桨叶 4--横杆 5--定齿轮 I、II---轴
五、喷气式搅拌器
也称吹气式或气流式，其原理是用空压机将气体吹入液体中，利用气体的激烈运动搅拌。
两种类型：1、散布式，上方进气，底部的叶轮搅拌，吹入的气体变成气泡上升，液体由于气泡的泵送作用被吸上来，气体重新又从上方吹入液体内，更可提高搅拌效果。
2、气力扬升式：由上部吸入空气，在容器内使气泡上升进行搅拌作用。
第二节 粉料混合机
粉料混合机常用的类别：固定容器式和旋转容器式混合机。
固定容器式靠器内的搅拌器混合，包括卧式环带式、立式螺旋式、卧式螺旋式、叶片式、双螺旋式等； 旋转容器式靠容器的旋转使物料在自重下翻转运动混合，速度不快以免离心沾壁现象出现，包括水平转筒型V型、对锥型、斜置转筒型等。
一、卧式环带式混合机
属强制受力式，多用于饲料生产作微量元素添加剂预混料和配合饲料。
结构：由机体（底部为U形槽）、主轴、左右带状螺旋（转向相反）、传动部分等组成。主要参数：1、外层环带与壳底间隙一般2～5mm，预混合机<2mm。2、主轴转速为20～50rpm。3、沿壳底全长或壳长1/2～1/3处开出料门，以迅速卸料。
二、立式螺旋式混合机
工作原理：靠立式螺旋反复将主辅料向上输送，向下抛撒而进行混合。
特点：配用动力与占地面积小，一次装料多，可减少调配次数。但混合时间长，残留物料多，适合中小机组。
结构：由圆锥形筒体、螺旋、减速机构、电机、进出料口等组成。
图（1）立式混合机，螺旋转速200～300 r/min，螺旋直径D=（0.25～0.30）d料筒直径，筒高H=（2～5）D，混合一般10～15分钟。图（2）立式行星混合机。中心有螺旋，2～6r/min，行星螺旋转速60～100r/min，混合时间小容量约2～4min，大容量约8～10min。
三、旋转容器式混合器
按容器的形状分有圆筒、V型、对锥型、三维摆动型（如图）等多种。

第三节 肉糜真空搅拌机
又称混合机，供肉糜在真空状态下混合用。
类型：按搅拌轴类型分——螺旋式、Z型轴式。
一、真空螺旋搅拌机 系统由真空搅拌机、肉车、提升机等组成。
Z型轴真空搅拌机结构：由机架、缸体、搅拌桨、翻缸液压系统、传动系统、真空装置等组成。传动用双输出轴电机，前轴→弹性联轴器→齿轮减速器→链条 →搅拌轴1；在搅拌轴1的传动加多一对齿轮传动，带动搅拌轴2，故两轴转向相反。后轴→弹性联轴器→液压油泵，通过油管、手动控制阀驱动翻缸动作。桨叶与缸内壁间隙4毫米。缸盖接管连接真空，手动气阀用于开盖前破坏真空状态。
二、螺旋搅拌机
采用双螺旋搅拌肉糜。
第四节 乳化均质机械
乳化均质的作用：1、改善口感，帮助消化。2、破碎液滴或颗粒从而减少沉淀或上浮。
均质机的类别：常见的有高压式、离心式、喷射式、超声波式、液力式、微射流式、陈氏均质机（泵）及胶体磨等。
一、高压均质机
1、工作原理：
(一)剪切作用 如图。流体在高速流动时，在均质机头隙缝处，产生剪切作用而均质。阀门缝隙的高度不超过0.1㎜，通过此缝隙的流速为150～200m/s。
(二)撞击学说 由于三柱塞往复泵的高压作用，使液流中的脂肪球和均质阀发生高速撞击现象，因而使料波中的脂肪球碎裂。(三)空穴学说。因高压作用,使料液高速流过均质阀缝隙处时，发生涡流运动，造成相当于高频振动的作用，料液在瞬间产生空穴现象。此时空穴中的压力很低，使物料中的水迅速汽化，当汽化的水受冷再次液化时，空穴消失使体积发生急剧变化而产生强大的震动，使料液的颗粒碎裂。

高压均质机泵体组合图
1联杆2机架3活塞环封4活塞5均质阀6调压杆7压力表8上阀门9下阀门
2、结构：，它是由高压泵和双级均质阀两部分组成。是同一类型的三柱塞往复泵，在排出口安装有安全阀，使泵保持恒定的压力和流量。高压喷雾干燥生产果汁粉和奶粉时采用这种高压泵。在该机的料液排出口上安装双级均质阀，即高压均质机。
3、排液量 单柱塞泵的波动不均匀，对压力喷雾和均质的工作都有影响。采用三柱塞泵时，三个柱塞泵在曲轴上互成120°角配置，每个柱塞各自按正弦曲线规律工作，排出液汇集在一个管道内，使排液量比较均匀。
4、双级均质阀的结构：均质阀的阀杆和阀座都是采用钨、铬、钴等耐磨合金钢制造的。第一级和第二级的结构相似，都是通过旋转调节手柄而改变弹簧对阀杆的压力，从而调整流体的压力。
二、离心均质机
1、工作原理：离心式均质机的构造如左图，它主要是利用空穴作用而均质的。由于离心机的高速旋转，产生很大的离心力，使流入的料液很快分成三部分。如牛奶，比重最大的杂质被甩到四周，脱脂乳从上面排出，稀奶油被引入稀奶油室。
稀奶油在此与一特殊的圆盘相遇，盘上有12个左右的尖齿，齿的前端边缘呈流线型后端边缘削平。此圆盘在稀奶油室中固定旋转，而稀奶油则以高速绕它旋转，在齿尖处不断出现紊流漩涡就产生一种空穴作用，在稀奶油室中脂脂球被打碎与脱脂乳一起流出。当脂肪球被打碎的程度未达到要求时，可再回稀奶油室作进一步打碎。当流出的均质乳中脂肪含量与流入的原乳中的脂肪含量相等时，说明离心式均质机已正常工作。由于工作中能使杂质分离，亦称净化均质机。
操作过程可以自动控制，在乳的出口装一个单独的控制阀，即可掌握整个机器的均质质量。用它均质后的均质度非常均匀一致，也不必像阀式均质机那样要精密的阀头，故已被不少国家采用。
2、特点：A一台机器可以完成净化和均质，投资少；B、均质度非常均匀；C、可以用同样流程分离稀奶油，不要求精密的均质阀头；D、保养简单，控制方便。
三、喷射式均质机
阀式均质机的生产能力有一定限制，活阀缝隙易堵塞, 均质机头易磨损，卫生处理不方便。喷射式均质机能改善阀式均质机的缺点。
操作原理：利用蒸汽或压缩空气流来供给物料均质的能量，借高速运动的物料颗粒间相互碰撞或使颗粒与金属表面高速撞击，使颗粒粉碎成更细小的粒子，而达到均质的目的。
四、超声波均质机
超声波是频率比人耳能听到的声波频率更高的声波，即频率大于16kHz的声波。利用超声波对料液进行复杂的搅拌作用，能使料液均质化。超声波均质机是将频率为20～25kHz的超声波发生器放入料液中，或者使料液在高速流动过程中冲击机械元件产生超声波的办法进行均质。
超声波均质的工作原理：空穴学说。声波和超声波都属于纵波，它遇到物体时产生驻波，使料液产生迅速交替地压缩和膨胀作用。当处在膨胀的半个周期内，料液受到张力，料液中存在的任何气泡也将膨胀；而在压缩的半个周期内，此气泡也将受到压缩；当压力变化很大时，被压缩的气泡就急速崩溃、消失，料液中就出现真空的“空穴”现象。空穴对周围产生巨大的复杂应力，起到复杂而强有力的机械搅拌作用，料液被均质乳化。乳化液滴大小可达1.2um。
超声波发生器通常有三种类型：即机械系统、磁控振荡器和压电晶体振荡器。在食品工厂进行乳化操作时常用机械式超声波发生器，如图所示。它有一边缘成楔形的簧片置于喷嘴的前方，用齿轮泵将料液在0.35～1.4MPa压力下送至喷嘴，在喷嘴处形成射流，强烈地冲击簧片的前缘，使簧片发生振动。簧片有一个或数个节点被夹住，让簧片以其自然频率引起共振，并将超声波传给料液，声波强度虽不大。但足以使簧片附近的液体内部产生空穴作用，从而达到乳化的目的。
五、胶体磨
属于微粒化加工机械，具有粉碎、分散、混合、乳化和均质功能。适合流体、半流体的加工，如果汁、果酱、乳品（再制奶、蔬菜酸奶）等。
胶体磨的类型：按结构和安装方式分立式（常用）、卧式两种。
立式的结构：工作主轴与地面垂直，其一般构造如图。主要由进料斗、静磨盘、动磨盘、调整机构、密封装置、冷却系统、排料口、电动机和壳体等组成。
动磨盘—整体呈锥柱形，安装在轴上。锥形的外面有纵向的齿槽，由上到下分组、中、细三个环带，材质可选用不锈钢、不锈工具钢或硬质合金。静磨盘通过水套、顶盖和螺钉与壳体固定在—体，它呈倒锥状与动磨盘相对应。为加工方便，磨盘粗、中、细齿槽分成三个零件加工，然后组装成一整体。静磨盘是用不锈钢制成，经热处理后保证齿面具有适当的硬度。动、静磨盘制成后，要经过配对研磨。
主轴转速一般用电动机轴直接传动时，为2800～2950r/min；经变速机构变速时最高可达12000r/min。磨后物料的细度一般为5～20um，最细者可达1um。
工作原理——动、静磨盘两表面间有可调节的微小间隙，形成粗、中、细三个环形带的三道粉碎区。当物料通过间隙时，由于动磨盘的高速旋转，附着于旋转面上的物料获得极大速度，而附着在静磨盘表面的物料速度为零，其间产生急剧的速度梯度变化，使物料受到强烈的剪切力、摩擦力、挤压力、冲击力和湍动骚扰，对物料产生破碎、分散、混合和乳化均质作用。经动、静磨盘均质后的物料沿齿槽沟落入底腔，在与主轴固定一起旋转的叶轮作用下，从出料口排出。 一般胶体磨在出料管处设有三通管，如果出来的物料达到加工的细度要求，则调在直接排出位置，否则转换到接通入料位置，再次进行加工。
间隙调整——动、静磨盘的间隙通过手柄调节，顺时针拧紧手柄时，调整盖沿螺纹向下移动，带动静磨盘向下，间隙变小，反之，则间隙增加。间隙小，细度高，生产率低；间隙大，颗粒大，生产率高。调节后再用手柄将调整盖固定住。
由于动、静磨盘工作时对物料的剧烈作用，一部分能量转变为热量，使物料温度升高，特别是加工粘稠度大的物料。在胶体磨的水套中注入冷却水循环冷却，即可将热量带走。一般胶体磨使用自来水接在进水口，另一端接排出管，不必另设水泵。
（二）卧式胶体磨
结构：类型于片磨机，由壳体、电机、动静磨盘、调节装置、密封装置组成。但动静磨盘的结构与立式不同，采用平面同心的V型槽，犬牙交错，盘间隙0.05～0.15，动磨盘转速3000～15000r/min。
原理：同立式。料液进入后受到磨盘的磨削和强烈的剪切作用而破碎，细度达2um以下。

第五节 捏和机
捏合机用于一般粉体混合机和液体搅拌机不能加工的高粘度浆体或塑性固体的捏合，如面团和蜂蜜等。这些物料的粘度高达2000Pa·s以上。流动性极差。此外，通常将工作部件对物料先是局部混合，进而达到整体混合谓之捏合、揉合或调合。
捏合机理主要有对流混合、扩散混合和剪切混合，通常同时并存，但以剪切混合为主。
一、卧式单轴和面机
1、T-66型卧式和面机 其基本结构如图所示。
T－66型卧式和面机主要由筒体、主轴和驱动机构组成。它有一个金属筒体，用以盛装物料，筒体内的主轴上装有六个与主轴垂直的桨叶，筒体内壁上还有数个固定桨叶。 该机有两台电机。左侧电动机轴带动主轴上的桨叶揉捏和切割面团，在筒体内壁安装的固定桨叶便于拉断面团。右侧电动机也叫翻缸电机，以进行倒缸出料和复位。它的传动也是利用蜗杆、蜗轮。
2、WT-7型卧式和面机
WT－7型和面机是在T－66型的基础上改进而成，如图。
该机主轴上安装了四个桨叶，按圆周等分安装在主轴上，在侧壁上装有三把固定的横切刀，主轴回转时，桨叶和横切刀便对物料产生压缩、剪切、捏和与对流混合等作用，很快便能混合均匀。
该机有两台电动机。主电动机带动主轴及其桨叶回转。副电动机通过皮带轮、蜗杆、蜗轮带动筒体产生回转运动，使其倒缸出料和复位。
3、捏和机叶片轴的形状：有三种类型：δ形（a），鱼尾型(b)和z型(c)，如图所示。以δ形应用最广。捏合机转速一般为15～60r/min。
较先进的和面机还安有冷却、保温等装置，这样，在调制面团时可以不受气候和环境变化的影响。
单轴卧式和面机对面团的拉伸作用较小，容易出现抱轴现象，使操作发生困难，它一般适用于调制酥性面团。双轴卧式和面机是由单轴式改进而成。其桨叶均匀分布在和面容器中的各空间位置上，可以加速均匀地搅拌，对面团的拉伸作用较强烈，适于调制韧性面团。立式和面机对面团的压捏程度和拉伸作用较强，适于调制韧性面团，但其取出面团较困难，劳动强度较大，造价也较卧式高。
二、卧式双轴和面机
双轴卧式和面机是在单轴和面机的基础上改进而成．右图为方便面常用的卧式双轴和面机。

该机有两根卧式旋转主轴，每根主轴上垂直安装了数个桨叶，当电机通过变速箱带动两主轴作同向旋转。副电机通过变速箱使筒体在一定范围内回转，便于倒缸出料和复位。
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。
工作原理:由电动机通过皮带轮经减速器变速后，直接将动力传给两根转向相反的搅拌轴，对按一定加水比的面粉进行搅拌。工作时面箱的上盖和下出料门地关闭的，搅拌后由压缩空气驱动，打开气动出料门，和好的散粒状面料靠重力落入其下的熟化机。
三、立式捏和机 主轴是垂直安装的。
按其桨叶的数量可分为单桨式和双桨式，双桨式对面团的压捏程度较好，拉伸作用较强，但所需功率较大。
搅拌桨叶固定在主轴的下部，并由电动机通过皮带轮、蜗杆、蜗轮驱动运动。除了主轴的回转运动之外，为使面团调制均匀，桨叶还需沿缸体上下升降，它由另一电动机经皮带轮、齿轮、齿条驱动运动。缸体位于主轴桨叶的中心，用以盛装物料，缸体置于小车上，当面团调制好后，可随小车一起推出，方便装料和卸料。
立式捏和机的搅拌方式有：
1、波尼式捏合机 容器回转，容器内的捏合叶片一面回转一面捏合，其结构见左图。
2、行星式捏合机 容器固定在支架上，安装在容器内的叶片一面自转，一面沿容器内壁缓慢公转，如右图所示。捏合质量取决于捏和叶片的形状和运动的轨迹。
四、浆体搅拌机 主要用于蛋液、蜂蜜等粘稠的浆状液体。 更换桨叶可适应不同的浆液。
常用的捏合机叶片有钩形、笔尖形、栅形和锚形等，见图。钩形(图a)，主要用于混合高粘度物料和含有少量液体的粘性食品。笔尖形(图b)，用于鸡蛋等发泡物料的混合搅拌，可在短时间内使蛋白起泡，质地均匀细腻，并可加入微量物料一起混合。

第六节 奶油制造设备
稀奶油通过生化成熟和物理成熟以后，即可进行搅拌(又称摔油)。它是奶油生产过程中关键的一道工序。
搅拌机按其工作方式，可分为间歇式和连续式。其中间歇式搅拌机按其结构可分为带轧辊的搅拌机和无轧辊搅拌机两大类。 1、按容器是否旋转，可分为固定容器型和旋转容器型。 2、按工作原理，分为振动式，挤压式和挤压、撞击式搅拌机
一、摔油（搅拌）的机理和目的
奶油是由牛乳中分离出来的稀奶油加工而成，稀奶油中的乳脂肪呈脂肪球的形态，互相之间并不粘连，这是因为脂肪球膜是一种含有结合水的水合物，它可保持脂肪乳浊掖的稳定。 在搅拌过程中，由于脂肪球膜遭到机械撞击而破坏，使乳脂肪互相粘合形成奶油颗粒，与此同时，奶油与酪乳也得到充分的分开。所以，奶油实际上是被脂肪球膜包含的脂肪得到释出和聚合在一起的一种产品。
二、轧辊式摔油（搅拌）机
设备主要由搅拌容器、轧辊和传动机构等三部分组成。又称复合式奶油制造机，容器用来装稀奶油，轧辊安装在容器内，由传动机构带动旋转。
1、简易搅拌机 早在三十年代就采用，尚在某些小厂中使用。如图。
老式的搅拌容器(搅拌桶)为木质，安装在水平转轴上，桶内有与其长度相同、旋转方向相反的木质压练滚轴，在滚轴上面加工有槽，桶内壁按径向装有档板多块，以增强压练作用。
桶侧面有一个小门，供进料、出料用，门四周用橡皮垫圈密封，并用螺钉紧固，以免物料散失。在桶侧有一个圆形玻璃窥视孔，便于观察奶油在搅拌中的成熟情况。桶上还有一个可以开关的小孔，用以排除操作过程中的气体。
该搅拌机在搅拌捅与压炼滚轴都是旋转的，它们由电动机通过变速箱来实现，搅拌桶的转速可以调节，快档供搅拌使用，转速为32r/min，慢档供压练使用，转速为8r/min。慢档运转时，桶内压炼滚轴朝着与其相反的方向转动，转速可达55r/min。
2、轧辊式搅拌机
搅拌桶水平放置，轧辊在桶内安装方式：一是固定式；二是活动式，轧辊装在单独的托架上，工作时，可把此托架推到搅拌桶中，称为带活动轧辊式搅拌机。
操作时，轧辊由电机带动旋转，稀奶油中的脂肪球受到搅拌和碰撞等作用，同时，轧辊又对刚分离出来的奶油颗粒起到压炼作用，使之结合成紧缩收敛状的块状奶油。
该机在侧壁上安有小门，以取出和放入物料，另—端安有窥视镜，可观察内部操作的全过程，另外还有排酪乳孔及排气孔。
该机有多种转速，可按工艺要求选用。操作时，转速过快，会产生离心力，脂肪全碰撞于壁上，搅拌作用少；太慢，会使脂肪沉落于底部，也不能充分搅拌。旋转时稀奶油产生的离心力要略小于本身重力，转速可由下式计算：
n=24/r2 式中r—桶内径(m)
稀奶油桶内的量太多，脂肪由上往下落的机会少，搅拌和碰撞机会亦少，难以聚合成奶油；量太少，稀奶油易附着壁上，会降低搅拌和压炼效果。一般占容积的40～50%为宜。
该机生产的奶油，延展性较好、硬度较高。但属断续生产，生产能力较低，在清洁和消毒等方面均存在一定的困难和问题。
三、无轧辊摔油（搅拌）机
轧辊的存在给机器的清洗和消毒带来困难，而无轧辊搅拌机取消了这些轧辊，成为一种新型的奶油搅拌机。
该机转速多由无级变速箱调节，在正常工作情况下搅拌时，转速为45r／min，压练时用慢速，转速为10r/min左右。该机工作时，由进料小门装入稀奶油，每次可装150kg左右，它由于搅拌桶的自身旋转，以及挡板或挡棒的搅拌作用，稀奶油在桶内不断地翻滚、急剧下落，迫使脂肪球相互碰撞，时而分散，时而聚合，从而使稀奶油聚合成奶油。
这种类型的搅拌机，可添加真空系统，使桶内处于真空状态，其结果使产品组织致密，耐贮存，且营养成分受破坏少。为便于调节桶内温度，还可做成夹套式，中间通以蒸汽或冷却水。为出料方便，有的安置了压缩空气或出料泵，以减轻出料的工作强度。
按搅拌桶的结构形式分类，有多种形式。主要由搅拌桶和传动机构组成。搅拌桶的结构形式，按形状，可分为圆筒形、圆锥形、半圆锥形，四方形以及特殊形状等多种，如图。
搅拌桶多用不锈钢或铝合金等，内壁安装翼片状挡板或挡棒，防止稀奶油沿桶内壁滑落，能充分受到压榨、搅拌、切割和压炼等作用。 为增加器壁与奶油间的摩擦力及改善奶油对壁面的粘着力，桶内壁经喷砂处理，使桶内表面可积贮水分。奶油颗粒与金属表面之间，由于水的表面张力可形成水膜，能有效防止奶油粘附在桶壁上，便于净化杀菌。桶外表面经抛光，表面光滑，便于清洗。
搅拌桶开有一小门，用以进料和出料，门四周用橡皮垫圈密封，以防溢料。在搅拌桶的顶角处(对非圆形而言)有排放酪乳孔和排气孔。桶壁有玻璃窥视孔，可观察奶油在搅拌时的成熟情况。由于金属传热快，在搅拌桶上装有淋水器，根据季节、室内温度可调节稀奶油的搅拌温度。
四、连续奶油制造机
连续奶油机的结构：连续式奶油机的规格有多种，但基本结构是相同的，其结构如图。该机主要由搅拌器、挤压器、调节器、冷却系统和传动机构等部分组成。
1、搅拌器位于机器的上部，呈卧式水平圆筒形，内装易于拆卸、带有四个搅拌桨叶的转轴，搅拌桨叶紧贴筒壁，间距约为0.2mm。搅拌器的作用是借助于强烈的离心力将稀奶油中的脂肪球膜破坏，并使其相互凝结在一起，从而使稀奶油中的奶油颗粒与酪乳分开。
2、挤压器呈倾斜放置，为圆筒形，呈炮筒状，内装搅拌桨叶，转速为51r/ min。它把从搅拌器分离出来的奶油颗粒进行挤压，起压炼作用，使奶油成型，以便包装。
3、调节器位于最高部，即搅拌器上部。作用是调节稀奶油流入量，以控制从挤压器输送出来的奶油含水量。如含水量高，流量应小些；反之，则应大些。调节器是由调节圆盘来控制稀奶油的进入量及速度。
4、冷却系统。使凝结后的奶油颗粒由液态变成固态(厚的形状)，使之易于成型。在圆筒形搅拌器外面是冷却夹套，中通冷冻盐水(2～4 ℃)，盐水通过板式冷却器供给，由离心泵通过管道循环使用。

第七节 碳酸水制备机械
碳酸化器就CO2气体和水的接触形式来看，使用较多的大致有三种：薄膜式、喷雾式和喷射式。
一、薄膜式碳酸化器
在冷水成膜状流动过程中与CO2气体接触完成碳酸化。
其基本结构如图所示。碳酸化过程是在一个密闭的压力容器中进行。CO2经过阀门恒定地向该密闭容器输送，充满整个容器。内压控制在0.4～0.6MPa。经过冷却的水用泵压入容器内，由一直立管上口溢出。在直立管上固定有几组一反—正扣在一起的圆盘(成膜圆盘)。溢出的水均匀落在圆盘表面上，形成一层层的较薄的水膜，这些水膜的表面就是CO2和水的接触面积。在水成膜状流过的过程中，完成碳酸化。碳酸水由碳酸化器的底部出口流出，被送往灌装机。
二、喷雾式碳酸化器
结构 由活塞泵、碳酸化罐、机座和管路组成。
1、活塞泵——前部为抽水部分，其构造为平行双柱活塞，有吸水、压水活瓣座，座边有4个检查阅，分别观察工作过程中4个吸水室的吸水是否正常。还有一个调整阀（流量大小）。座上有4个吸水、4个压水橡皮平面阀门， 以及压水空气缸等。后部为传动部分，由泵后身及曲轴等组成。
2、碳酸化罐——是个密闭容器，是C02气体和处理水在一定压力下混合的场所。碳酸化罐的外罩用钢板焊接而成。内筒为不锈钢胆，要有足够的耐酸耐压强度。内筒和外罩的夹层填有隔热材料。内筒四周装有进CO2气体的止逆阀、液位指示器、放气阀及安装在顶部的压力表并伸出外罩。CO2气体止逆阀由黄铜制成，限制CO2气体逆流。压力表—般＜0.2MPa。放气阀可放出桶内空气，保证碳酸化效果。液位指示器可以了解罐内的液位，也是一个液位控制器，在指示玻璃管内，装有两根电极，分别控制泵的启动和停止。
3、机座和管路——机座为铸铁，具有足够的强度。管路和接头都用优质钢管或不锈钢管及铸造黄铜制成，应便于装拆和清洗。
三、喷射式碳酸化器
喷射式碳酸化器是目前使用越来越多的一种碳酸化器。它的主要结构是一只文丘里管。
和这种碳酸化器一起使用的，一般还有贮液罐。这种贮液罐的结构比较简单。在这个压力容器中一般有CO2进口、碳酸水进口和出口、清洗装置、压力表等。贮罐内的液面基本保持在一定高度上，碳酸水的进口管在液面以下。贮液罐一方面可以使碳酸化进行得更加完全，另一方面，可以起平衡、缓冲作用。
1、喷射式碳酸化器的原理：处理水由泵加压(1.0MPa左右)通过水管进入碳酸化器 其内部的液体通道之中设有一个咽喉。由于咽喉的截面逐渐收缩，水流的速度剧增。由流体力学可知，随着流速的增加，水的内部压力速降，这样，在咽喉的末端处形成低压区，因此，会不断收入CO2气体；同时喷嘴出口处的环境压力和水的内压形成较大的压差，为了维持平衡，水爆裂成很细小的水滴，而水与CO2有很大的相对速度使水滴变得更加细微。这样，使得水和二氧化碳具有了很大的二相接触面积，提高了碳酸化效果。
2、喷射式碳酸化器的结构：见喷射式碳酸化器之一图。
四、配比器
作用是准确地使糖浆和净水按预定比例混合。
（一）配比泵混合器。 连锁两个活塞泵，一个控制进水， 一个控制进糖浆。活塞直径有大有小，糖浆比例的变化是通过调节活塞行程的大小实现的。在一些较先进的生产线上，这种调整只要按下控制按钮(如“增糖浆”或“减糖浆”按钮)即可自动调节活塞行程的大小。活塞行程的大小有刻度表示，可反映一定的生产能力和含糖量。或者说根据生产能力和含糖量来确定活塞行程的刻度值。
（二）孔板定比例混合机。这种定比例作用原理是：液体在落差不变的情况下，流过一个固定节流孔时，其流速恒定不变，从而达到流量不变。节流孔也可用计量阀代替。 在有些孔板式定比例混合机中若使用节流孔板，则水节流孔可以作一些调整，以便微调水与糖浆的比例。糖浆节流孔的大小是一定的，但可以拆换。对不同产品所要求的不同比例，备有不同大小孔径的节流孔板供选择。
（三）喷射式混合器。其基本原理与喷射式碳酸化器相同，其基本构造也是一个文氏管。
当净冷水以高速从文氏管喷射口喷出时，在文氏管的吸入腔产生的低压使糖浆通过节流阀进入混合区。预定的水一糖浆比例是以节流阀上的手轮来调节的。进入的糖浆量以在阀门的断面孔口的开口大小来改变。由于在管内产生强烈的索流，从而使二种物质得到均匀的混合。为保证比例稳定，设一个液面高度一定的平衡罐是必要的。
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