Машины для перемешивания сыпучих пищевых продуктов. Классификация

Для перемешивания сыпучих продуктов применяют в основном два способа – гравитационный и принудительный (механический). Первый осуществляется под действием сил тяжести в барабанных, лотковых и бункерных смесителях, второй в шнековых и лопастных.

Вибрационное воздействие на перемешиваемые материалы и рабочие органы смесителя значительно увеличивает производительность процесса, снижает энергоемкость и улучшает качество смеси. При этом вибрация в одних случаях может лишь интенсифицировать основной процесс (например, вибрирование шнека в шнековом смесителе), в других – вызывать специфические вибрационные эффекты, которые используются для перемешивания (например, циркуляционное вибротранспортирование смеси внутри цилиндрического или торообразного сосуда). Процесс перемешивания с наложением вибраций сопровождается, кроме того, дополнительными эффектами разрушения зерен, обнажением дополнительных поверхностей, разрушением когуляционных структур, увеличением диспергирования твердых частиц и газа, т. е. активизацией смеси.

Процесс перемешивания органически присущ сыпучему материалу, подвергаемому вибрации. Вибрационные импульсы вызывают хаотические столкновения частичек материала, разделение их по форме, плотности и размерам, разрушение сложившихся конгломератов, уменьшения трения между частицами. Перемешивание происходит практически в любом процессе, где используется вибрация, однако качественное перемешивание получается только в специальных устройствах с целенаправленной вибрацией.

Степень интенсивности зависит от параметров вибрации, размера и плотности частиц, воздухопроницаемости слоя, высоты слоя, влажности коэффициента трения, размеров и формы рабочей камеры. Процесс перемешивания обусловливается главным образом пульсирующим движением газа внутри вибрирующего слоя, которое возникает в результате образования под ним вакуума и фильтрования газа через слой материала. Возникающие при этом потоки и пузыри газа увлекают частицы сыпучего материала и создают интенсивное перемещение слоев. В аппаратах небольших размеров материал у стенок, где вследствие трения частицы движутся медленнее, перемещается вниз, а в центре – вверх. В сосудах больших размеров возникает много центров циркуляции, материал у стенок также движется вниз вместе с засасыванием под слой газом.

Для перемешивания в вакууме используют установки, в которых процесс происходит в результате вибротранспортирования (например, по лотку со ступеньками).

В настоящее время в пищевой промышленности применяются следующие виды смесителей.

1. Конические смесители. Состоят из двух усеченных конусов, соединенных цилиндрической обечайкой. В конических смесителях эффективность смешивания достигается благодаря перемещения продукта вдоль вертикальной оси, с изменением (расширением, сужением) площади смешивания.

2. Смесители Y-образной формы с двойным сосудом, с углом при вершине 90°. В этом смесителе перемешивание сыпучего продукта путем его пересыпания дополняется разделением массы продукта на две части и обратного совмещения в один объем (который может быть отсоединяющимся).

5. Кубические смесители. Применение кубической формы сосуда вместо цилиндрической объясняется тем, что в длинных цилиндрических барабанах труднее обеспечить равномерное смешивание и быструю разгрузку. Смешивание во вращающихся кубах весьма эффективной его можно еще более интенсифицировать с помощью установки лопастей, вращающихся в направлении, противоположном вращению куба.

8. Ленточные смесители. Смешивание производится ленточными спиралями, которые не только перемешивают, но и передвигают смешиваемый материал. В смесителях непрерывного действия лопасти закрепляются на валу по винтовой линии, что обеспечивает одновременное перемешивание и перемещение продукта вдоль вала. Смесители могут быть как одинарными, так и двойными и более, а также равнонаправленными.

9. Шнековые смесители. Могут быть периодического и непрерывного действия. Рабочий орган – шнек. Основным преимуществом является бережное перемещение продукта без нарушения целостности структуры кусочков. Транспортеры такой конструкции отличаются достаточно высокой производительностью. Продукт загружается через загрузочное отверстие, подхватывается лопастями шнека и перемешается к выгрузочному отверстию. Перемещение может производится как горизонтально, так и под углом к поверхности.