食品搅拌机的选择实验
字号:T|T时间:2012-07-27 09:30:00  点击率:2614
作者:上海银鲨  来源:http://www.cn-mixer.com
 

       食品搅拌机的选择实验

  食品搅拌是食品加工工艺过程中重要的单元操作之一。“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态达到相对均匀状态的过程。混合操作所采用的设备因物料状态不同而异。对于低黏度液体,采用的是液体搅拌与混合机械设备;对于粉料,所用的设备为混合机。介于两种状态之间的物料,既可用搅拌器,也可用混合机,应用最为广泛的为搅拌器。

  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,比如饮料、乳制品的配制,果糖、糕饼原料的配制,调味料的配制,营养强化处理,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。同时通过混合可以实现某种工艺目的。

  在食品加工中,被混合的无论性质和状态常常是多种多样的,一般有以下几种类型的混合:固—固、固—液、液—液、液—气无聊相混合构成的混合物。根据混合物性质的不同,混合机器的选择也不同。应用最为广泛的为搅拌机。搅拌设备使用历史悠久,应用范围广。

  搅拌机在化学工业、石油工业、建筑行业等等传统工业中均有较为广泛的使用。搅拌机操作看来似乎简单,但实际上,它所涉及的因素却极为复杂。

  本说明介绍了小型搅拌机涉及的基本思路和基本理论,分析了搅拌机的基本构造及其相关内容阐述了搅拌机的运动及其动力装置。通过对搅拌机的基本设备的描述和对其基本工作原理、作用和功能等相关文献的参考,对食品搅拌的选型加以综述。

  食品加工生产中搅拌器的作用是使物料与物料之间充分混合,以满足需要。在溶糖的过程中,搅拌机也起到了举足轻重的作用。此次就对溶糖所用的搅拌机进行选择。

原料种类

目的

密度(kg/m3)

粘度(cp

处理量(m3

糖浆

溶糖

1.28×103

100

2

 

糖浆的工艺

糖浆在食品中的应用

  糖浆的制备是碳酸饮料生产中重要的环节,其质量好坏直接影响碳酸饮料的产品质量。这主要是因为糖浆在碳酸饮料中的作用:
1)提供稠度而有助于传递香味
2)提供能量和营养价值
 
而决定糖浆好坏的重要因素则是所选取的甜味剂。甜味剂是赋予食品以甜味的食物添加剂。目前甜味剂种类较多,而我国碳酸饮料中使用最多的蔗糖,一般使用质量最好的是白砂糖。  

  将糖溶解于水中,一般称为原糖浆或单糖浆。而单糖浆的浓度一般为55%~65%(质量分数)。因为浓度过稀作为容易腐败变质,而浓度过稠,则虽然保存性能好,但冷却后黏度过大,不容易计量和稀释处理。因此在配制时一定要注意其浓度。

糖浆制备的一般工艺性流程

砂糖---称量---溶解---过滤---杀菌---冷却---脱气---浓度调整---配料---精滤(均质)---杀菌---冷却---贮存(缓冲罐)---糖浆。

设计方法及步骤

初步选型

搅拌器

根据物料的黏度选型

∵黏度的国际单位为pa·s  1pa·s=1000cp,此物料的黏度 0.1pa·s

 

 根据上图可知,因此该物料属于低粘度物料

又∵溶糖是进行固体溶解的过程,要求搅拌器的剪切作用和循环能力

∴初步确定选择涡轮式搅拌器

容器

选用立式圆筒形容器,标准椭圆形封头

容器参数确定

容器和封头尺寸

自定高径比,选H/D=1/3 ,装料系数η1=0.6

Vg=2  Vg=V/η1

V=3.333   

Vg——公称体积  η1——装料系数  V——全容积)

V≈πDiH/4   Di=  =1.48m

圆整到公称直径DN=1500mm,封头取与圆筒体相同内径,封头直边高度h2=25mm

DN=1500mm h2=25mm时,查《过程设备机械基础》附录6,得封头体积v=0.487m3

 

核算H/Di与η

H/Di=1.65/1.48=1.1,该值处于1~1.3之间,故合理

故也合理

容器及封头类型参数如下表:

容器类型

容器直径(m

容器内径(m)

封头类型

封头直边高(m

封头体积(m3)

立式圆筒型

1.48

0.025

椭圆形

0.025

0.487

 

挡板尺寸

挡板宽度 b1=0.1Di=0.15m  挡板个数通常为4

搅拌器类型

搅拌桨为六直叶开启涡轮搅拌桨

搅拌器参数

搅拌桨的直径dj=1/3Di   所以dj=0.5m

叶片宽度b2=0.1dj=0.01m

选转速n1=200r/min

HGT3796.1122005

得桨叶的轮毂直径为90mm,轴孔直径为60mm

电机、减速器的参数

    μ=0.1pa·s  n1=200r/min ρ=1.28×103kg/m3  dj=0.5m

Re=10666.6  属于湍流

根据下图

Np=4 

  

N1=5.9kw

此时应先选择合适的减速机,再确定电机的型号。

确定减速器为双级圆柱齿轮减速器 ,根据下表得

减速器类型

开式传动、铸齿减速器

开式传动减速器

单级圆柱齿轮减速器

双级圆柱齿轮减速器

行星齿轮减速器

η

0.90.93

0.95

0.970.98

0.950.96

0.950.98

η2=0.95

根据下表得

参数

双击齿轮减速器

减速比范围

11.65.63

输出转速范围

125250

功率范围

0.630

效率

0.96

减速器输出转速n2=250r/min

则,Na=N+Nm)/η2  Nm=0.1N

Na=6.8kw

查电机型号表,如下图

确定电机型号为Y132S22

过载系数k=2

∵减速比为=11.6  属于所选减速器的减速比范围之内

∴电机型号确定准确

   减速器型号根据下图

确定减速器型号为LC125

搅拌器桨叶厚的确定

查表得σ=0.8cm

Nj=kη3NdNm

Nj=12.3kw

查表得   其中Z=6  n=200r/min

M=998.35kg.f.cm=97.8M.pa

∴σ=M/W=96.8

由上述数据查下表选择桨叶

选择材料  高合金钢ooCr17Ni14Mo2

σs97

确定的桨叶参数如下表

桨叶类型

桨叶直径

桨叶宽度

桨叶厚度

轮毂直径

轴孔直径

桨叶材料

六直叶开启涡轮搅拌桨

500mm

10mm

8mm

90mm

60mm

高合金钢ooCr17Ni14Mo2

 

 

轴参数的确定

由下表

几种常用轴材料的[τ]kA

轴的材料

A320

A435

45

40CrC调质

1CrB退大

2Cr调质

[τ]k

120200

200300

200400

400520

180240

400500

A

14.3412.14

12.210.6

10.69.64

9.648.83

12.611.4

9.648.95

变换系数

1.361.15

1.161.01

1.010.92

0.920.84

1.191.08

0.920.85

 

 

 

 

 

 

选定400CrC调质 [τ]k=500

N=N1×1.36=8.02HP

d1=3.1

  

∴τmax=TQ/Wp=495.4[τ]k

d1选择3.1cm  即轴直径为3.1cm

轴材料的选择

查下表

BC系数[Go=8.1×105kgf/cm2]

系数φ0

¼

½

1

1.5

2

2.5

B

12

10

8.5

7.7

7.2

6.8

C

0.73

0.62

0.52

0.47

0.44

0.42

 

 

 

 

选φ0=2   则此时B=7.2  Go=8.1×105kgf/cm2

  

∴轴材料可确定为40CrC调质

根据下表

可以确定搅拌器型号为PCK50060316L

根据通用零部件的标准,确定以下零部件

机座

根据电动机型号确定:机座为整体底座  型号为132S

支座

悬挂式支座

焊接方式

型号

材料

数块钢板焊接

JB/T4712.3-2007

Q253~A.F

 

联轴器

联轴器类型

许用扭矩范围1Nm

轴径范围mm

最大转速范围r/min

形式代号

规格

标准

刚性夹壳联轴器

85~900

30~110

380~900

TQ

25200

HG-213-65

夹套

Di

50~600mm

700~1800mm

2000~3000mm

D

Di50

Di100

Di200

Di=1500   D=1600mm

∴选择可拆式整体夹套  直径1600mm  860mm

接管孔口

孔口类型

链接尺寸及标准

入孔

PN1.6DN400HG)45-1999

压料口

PN0.25DN40HG)45-1991

压料套管

PN0.25DN100HG)45-1991

出料口

PN0.25DN40HG)45-1991

接管

出料口接管

Φ45×3.5×150

压料管

Φ51×315

压料口

Φ108×4×50

入孔

Φ180×158×3

法兰

类型

标准号

名称

数量

材料

可接椭圆形顶盖处法兰

JB/T4701-2000

PII1400-0.25

2

Q2358

螺母

垫圈

螺栓

GB/76170-2000

GB/795-2002

GB/T5782-2000

螺母M20

垫圈20

螺栓M20×95

填料密封

根据GB21537-1992  选择填料规格16×16

计算结果概要

类型

数量

材料

电动机Y132S2-2

1

减速器LC125

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