混合器的製作方法

2024-03-09 13:59:15

專利名稱：混合器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及混合設備，尤其涉及一種混合器。
背景技術：
工業生產中常需將兩種流量差距較大的流體進行混合，尤其是對於二種流體在混合過程還伴隨化學反應的操作，其混合效果將對所得到產物性質產生明顯影響。以豆漿與凝固劑的混合為例，豆漿與凝固劑的混合(俗稱點腦)是豆腐加工中最關鍵的操作，豆漿與凝固劑的混合效果直接決定了豆腐的品質(硬度、細膩度、口感等)和出品率。在點腦工序中，豆漿與凝固劑的用量比為15-25 1，所以豆漿與凝固劑兩種流體流量差距較大，一般流量比高達20-30 1，且混合後反應速率極快，豆漿的凝固在凝固劑與豆漿混合的瞬間即發生；同時還要求混合液自混合器出口注入承接容器時流速不易過高，過高的流速會產生泡沫，造成已初步凝固的混合物料劇烈衝擊破壞有序凝膠的生成，影響豆腐的成型。即豆腐生產中，不但要滿足流量差較大的豆漿與凝固劑的高效混合，還要實現漿與凝固劑的平穩混合ο但現有的流體混合器在結構上雖然會有區別，均無法滿足兩種流量差距較大的流體高效、平穩混合的需要。主要類型有靜態混合器，此混合器一般連接於管道上，為實現高效和充分混合，在混合腔體內設有各種形狀的導流板，且混合器體積小几乎不佔用單獨的空間，使流體在高速流動中實現混合，這樣的混合器適用於混合大比例的兩種流體，這樣雖然利於實現高效混合，但是為追求混合效果而控制的高流速(工作效率與流速成正比)，造成混合後的混合液的壓力和流速較大，混合液出口衝擊力大，易產生泡沫；高速流體對撞式混合器，多用於二元粘結劑、發泡塑料的瞬時混合，適用於兩種流量相近流體的混合，此混合器也存在衝擊力過大破壞產物結構的問題，混合液在灌裝入承接容器時會因較大的衝擊而形成飛濺，產生泡沫影響產品的結構狀態；文丘裡效應混合器，適用於流量差大的兩種流體混合，但也存在混合液流速大，出口衝擊嚴重的問題。可見，以上三種流體混合器均不同程度的存在混合液出口流速高，衝擊力大的缺點。也有改良設計嘗試通過在混合器出口增加減速器解決這一問題，但帶來的另一方面問題是又使混合設備投資增大，導致生產成本高；生產線過長也佔用了大量建築面積；設備複雜化，給設施的安裝和維修都帶來不便。在豆腐生產領域，現有流體混合裝置均不能滿足如豆腐點腦過程中兩種流量差較大流體高效、平穩混合的需要，阻礙了豆腐產品生產的工業化大規模化進程。所以，急需一種流體混合器以適用於兩種流量差距較大流體的高效、平穩混合。

實用新型內容本實用新型所解決的主要技術問題在於提供一種混合器，能夠實現兩種流量差距較大流體的高效、平穩混合。為實現上述目的，本實用新型提供了一種混合器，具有至少一根細輸送管、管徑大於細輸送管且一端封閉的粗輸送管以及與該粗輸送管靠近封閉端的側壁連通且使物料流向發生改變的混合漿料輸出管，所述至少一根細輸送管從粗輸送管的封閉端伸入，且該細輸送管在粗輸送管內的伸入量超過粗輸送管與混合漿料輸出管的連通口，並與粗輸送管形成部分重疊，所述混合漿料輸出管從與粗輸送管連通口到出料口形成口徑增大。利用本實用新型的混合器對二種流體實施混合時，小劑量流體和大劑量流體分別從細輸送管和粗輸送管送入該混合器，並調節小劑量流體的流速大於大劑量流體的流速， 使二者在粗輸送管中形成混合，兩種流體的速度差越大，重疊距離越長，混合效率越高。所述混合漿料輸出管從與粗輸送管連通口到出料口形成口徑增大，混合漿料經出料口注入承裝容器內。口徑增大的出料口減緩了混合液的流動速度，解決了混合液出口衝擊嚴重的問題。進一步地，所述粗輸送管與混合漿料輸出管之間基本呈90度夾角，且二者連通處的口徑大於粗輸送管的管徑。混合液通過此段時流動方向發生改變，且在折角空間內的渦旋完成再次混合。此段可同時完成不同流體間的橫向、縱向混合。進一步地，所述細輸送管的管徑與粗輸送管的管徑比例為1 8 15。進一步地，所述細輸送管的截面積Sl <所述粗輸送管的截面積S2 <所述混合漿料輸出管的截面積S3 <所述出料口的截面積S4，逐漸擴大的管路，可實現混合液平穩的流動，解決了混合液出口衝擊嚴重的問題。 進一步地，所述細輸送管與粗輸送管平行。進一步地，所述部分重疊的長度L為細輸送管直徑Φ1的5 10倍。重疊的長度 L距離越長，混合效率越高。混合作用主要在這一過程完成。本實用新型所述混合器可應用於流量比大於10 1的兩種流體之間的混合。所述混合器可用於豆腐生產中豆漿與凝固劑的混合。豆漿與凝固劑在混合過程始終保持低流速，可使豆漿與凝固劑的反應產物內部形成有序結構。具體的，所述混合器可用於生產南豆腐、北豆腐或內酯豆腐。本實用新型可應用在豆腐生產中採用上述的混合器，將凝固劑和豆漿分別從細輸送管和粗輸送管送入該混合器，並調節凝固劑的流速大於豆漿的流速，使二者在粗輸送管中形成混合，且混合漿料經出料口注入承接容器內，所述混合漿料凝固得到豆腐。具體的，採用上述混合器生產豆腐包括以下步驟高速流動的凝固劑從細輸送管流出後與粗輸送管中逆向低速流動的豆漿衝擊發生混合成為混合漿料初品；混合漿料初品在細輸送管與粗輸送管兩管道重疊區中進一步混合；上述進一步混合後的混合漿料初品在粗輸送管與混合漿料輸出管之間通過改變混合液流動方向，及折角空間內的渦旋完成再次混合成為混合漿料；所述混合漿料在形成口徑增大出料口減速，混合漿料被平穩地注入承接容器後凝固得到豆腐。本實用新型應用於生產盒豆腐凝固劑和85°C以上溫度的熱豆漿分別從細輸送管和粗輸送管送入該混合器，並調節凝固劑的流速大於豆漿的流速，使二者在粗輸送管中形成混合，且混合漿料經出料口注入包裝盒內，所述混合漿料在包裝盒內凝固得到盒豆腐。 進一步地，採用不同的凝固劑和不同的反應條件，採用上述豆腐的製備方法還可製備北豆腐和南豆腐。本實用新型混合器克服了現有技術的諸多缺點，細輸送管與粗輸送管的設計可實現兩種流量差距較大流體之間快速高效的混合，混合液通過逐漸變粗的管路進一步減速和改變為水平方向，實現了兩種流體平穩的混合，混合液出口處平穩流出，在承裝容器中不產生飛濺、衝擊和泡沫。

附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本實用新型的實施例一起用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1為本實用新型混合器的主視圖；圖2為圖1的左視圖。結合附圖，本實用新型實施例中附圖標記如下1-細輸送管 2-粗輸送管 3-混合漿料輸出管4-出料口 Ll-第一混合區L2-第二混合區L3-第三混合區L4-減速區
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。實施例一圖1為本實用新型混合器的主視圖；圖2為圖1的左視圖。如圖1、圖2所示，本實施例所公開的混合器包括一根細輸送管1、管徑大於細輸送管1且一端封閉的粗輸送管2以及與該粗輸送管2靠近封閉端的側壁連通且使物料流向發生改變的混合漿料輸出管3，所述一根細輸送管1從粗輸送管2的封閉端伸入，且該細輸送管1在粗輸送管2內的伸入量超過粗輸送管2與混合漿料輸出管3的連通口，並與粗輸送管2形成部分重疊，混合漿料輸出管3從與粗輸送管2連通口到出料口 4形成口徑增大。粗輸送管2與混合漿料輸出管3之間呈90度夾角，且二者連通處的口徑大於粗輸送管2的管徑。細輸送管1的直徑Φ 1 粗輸送管2的直徑Φ 2 = 1 8，混合漿料輸出管3 的直徑Φ3，出料口 4近似喇叭狀，細輸送管1的截面積Sl <粗輸送管2的截面積S2 <混合漿料輸出管3的截面積S3 <出料口 4的截面積S4。出料口 4靠近承裝容器，可使兩種流體的混合液平穩注入承裝容器中。附圖中箭頭所示的是流體的流動方向。其中，混合器中的混合可以分為四個區，分別為第一混合區Li，兩種流體對向撞擊區；第二混合區L2，兩種流體兩管道重疊區，即細輸送管1與粗輸送管2的管道重疊區； 第三混合區L3，粗輸送管2與混合漿料輸出管3之間的90°變向；減速區L4，即出料口，混合液在此處進一步減速和改變為水平方向流動，混合液在出口處平穩流出，在承裝容器中不產生飛濺、衝擊和泡沫。混合過程相對流量較大的流體在粗輸送管2內低速流動，而相對流量較小的流體在細輸送管1內高速流動，相對流量較小的流體從細輸送管1流出後與對逆向流動的相對流量較大的流體衝擊而發生混合，為第一混合區Li，這一混合效率與速度差成正比，速度差越大，第一混合區Ll距離越長，混合效率越高。混合作用主要在這一過程完成。染料試驗(在流量較小的流體中添加與流量較大的流體以示區分的染料)證明，相對流量較小的流體流出後形成一個子彈頭狀流線，流速差越大，「子彈頭」越尖，第一混合區Ll也越長，混合效率越高。本混合段的設計優點在於效率不是提高兩方的流速而是提高一方流速，這樣就可以使相對流量較大的流體流速降得很低，相對流量較小的流體逆向衝力進一步降低相對流量較大的流體流速。利用兩種流體的速度差(壓力差)完成有效混合，非常適用於混合流量差距較大的流體混合。第二混合區L2主要為層流，混合效率較低。其長度由兩管道重合度決定。細輸送管1伸入粗輸送管2中長度與混合效率成正比，由兩種流體混合要求的不同，第二混合區L2 的長度為Φ1的6倍。第三混合區L3直角混合區通過改變混合液流動方向，及折角空間內的渦旋完成再次混合。此區混合過程劇烈，是全部過程中第二重要的混合，可同時完成橫向、縱向混合。減速區L4混合漿料輸出管從與粗輸送管連通口到出料口形成口徑增大，為變向的喇叭型敞口使混合流體減速。本混合器結構簡單，混合速度快，使被混合的兩種流體在混合過程始終保持低流速。目前市場上的豆腐品種，從凝固劑的使用主要可以分為南豆腐、北豆腐和內酯豆腐(盒豆腐)。其中傳統北豆腐是指採用鹽滷MgClJt為凝固劑生產的豆腐，因反應條件苛刻(豆漿與凝固劑兩種流體流量差距較大；混合後反應速率極快，豆漿的凝固在凝固劑與豆漿混合的瞬間即發生；混合液自混合器出口注入承接容器時流速不易過高)至今未實現工業化生產。而本實施例提供的混合器可解決上述問題，實現北豆腐的製作過程中兩種流量差距較大的豆漿與凝固劑高效、平穩混合。採用上述混合器製備北豆腐的具體步驟如下1、製備豆漿1)採用經碎粒、去除了胚芽及豆皮後的大豆子葉碎粒為原料；採用的經過破碎的大豆子葉碎粒是在製漿前先對大豆原料實施破碎，去除胚芽及豆皮。2)將所述大豆子葉碎粒用水(水硬度400mg/l CaCO3)在室溫浸泡，浸泡時子葉碎粒與浸泡用水的重量比為1 9，將大豆子葉碎粒用水浸泡30分鐘，吸水量達到大豆子葉碎粒重的1. 2 1. 3倍，進行磨漿，磨漿後調節pH到6. 8，去除豆渣得到生豆漿。本實用新型的泡豆工序不需要對原料大豆熱風烘乾實施脫皮，可避免熱風處理使部分大豆中蛋白質活性喪失影響豆漿的乳化，造成豆漿色澤灰暗，油脂顆粒大；再一方面， 先去除豆皮，再使用常溫水浸泡，不僅使大豆子葉碎粒在短時間內完成吸水過程，也避免了長時間浸泡引起蛋白酶的活化，利於保持大豆蛋白的原始狀態。磨漿使用砂輪磨；磨漿後豆渣的分離使用過篩分離。磨漿加水率為豆水= 1 9，豆漿得率為豆漿=1 8，磨漿過程中逐步添加lmol/L NaOH溶液(每公斤大豆約 50mL)，過濾得到豆漿，再測定pH，補充加入NaOH調整到pH為6. 80，S卩，豆漿的pH值基本為中性，利用該豆漿凝固豆腐，蛋白質與凝固劑的反應速度適當，促進豆腐中蛋白質凝膠網絡結構的有序完整，有利於提高豆腐的產率、彈性和韌性。[0041]3)將生豆漿煮沸，並在86°C保溫30min得到豆漿；此豆漿製取過程免去了泡豆、清洗，所以大大節約了設備與佔地面積，並節約了洗豆、泡豆的生產工藝用水。另外不泡豆的大豆蛋白質分子保持了原始狀態，分子量大，而泡豆後的蛋白質分子已經部分降解。調升豆漿的PH值，使凝固反應速度減緩，強化了蛋白質分子由球形向線性狀態的轉化過程，增加了與凝固劑離子的作用點，且可增強蛋白質分子的疏水內核的釋放。未經過泡豆的大豆中植酸鹽未參與反應，減少了豆漿中游離Ca2+、Mg2+ 的幹擾，因此免泡豆豆漿形成的豆腐強度好，結構細嫩，有彈性，保水性提高。2、凝固劑質量百分濃度為2%的MgCl2水溶液。3、豆漿與凝固劑的混合混合時，開動上述混合器凝固劑泵(齒輪定量泵)和豆漿閥門，使86°C以上的豆漿自2m高位罐自流，流速100mL/S ；凝固劑泵壓1. 5kg/cm2，流速5mL/s，將上述豆漿與凝固劑 MgClyK溶液在混合器中混合高速流動的凝固劑MgCl2從細輸送管流出後與粗輸送管中逆向低速流動的豆漿衝擊發生混合成為混合漿料初品；混合漿料初品在細輸送管與粗輸送管兩管道重疊區中進一步混合；上述進一步混合後的混合漿料初品在粗輸送管與混合漿料輸出管之間通過改變混合液流動方向，及折角空間內的渦旋完成再次混合成為混合漿料；混合漿料在形成口徑增大出料口減速，混合漿料被平穩地注入承接容器(型箱) 中。型箱底部有活動底板(可抽出)和一層金屬網，金屬網上鋪豆包布。混合液注滿後，包好豆包布，蹲腦lOmin，抽掉底板，再加上側壓板加壓lOmin，得到傳統風格的北豆腐，這種豆腐內部粗糙，不是完善的凝膠體，適用於傳統的冷拌豆腐。出品率為3. 5kg豆腐/kg大豆。上述混合器，豆漿只需1 2m的高位差控制流速，如此混合後的混合液灌裝入承裝容器時衝擊力小，緩緩自由流動，不因衝擊而飛濺，不產生泡沫。實施例二本實施例混合器與實施例一不同之處是，本實施例中細輸送管的個數為2根。將實施例的混合器用作豆腐生產時豆漿與凝固劑的混合設備，凝固劑為質量百分比為10%的 CaSO4 · 2H20懸濁液。貯罐槽用電動攪拌器攪動維持懸浮狀態，凝固劑輸送使用可調速齒輪泵(實現將泵壓調至1. 5Kg/cm2)。混合過程如下開啟豆漿儲罐閥門和齒輪泵，將凝固劑和 850C以上溫度的豆漿分別從細輸送管和粗輸送管送入該混合器，並調節凝固劑的流速大於豆漿的流速，使二者在粗輸送管中形成混合，且混合漿料經出料口注入承裝容器內。承裝容器分別用5個400mL承裝容器各承接350mL混合液，於80_90°C保溫15min，自然冷卻到室溫，輕傾倒出。5杯樣品均可保持完整杯型，Ih內無變形，12h後析出水均佔豆腐總重量的 10 12%之間。本實施例所製得的豆腐硬度、彈性均優於市售南豆腐。本混合器結構簡單，混合速度快，使被混合的豆漿與凝固劑在混合過程始終保持低流速。十分適合豆腐生產過程中的流量差距較大(高達到1 20 30)的凝固劑和豆漿平穩、快速混合的要求。實施例三本實施例採用與實施例一結構相同的混合器，其中Φ 1為0. 6mm、Φ 2為6mm、Φ 3 為8mm。所述部分重疊的長度L為細輸送管直徑Φ 1的8倍。將本實施例用作生產盒豆腐時豆漿與凝固劑的混合設備。將大豆破碎為碎粒，去除胚芽、細粉、以及豆皮後得到子葉；將破碎的大豆子葉用水浸泡30-60分鐘之後進行磨漿，磨漿後去除豆渣得到生豆漿；將生豆漿加熱煮沸，並在90°C以上保溫30-45min得到豆漿。凝固劑為質量濃度為7. 5%的葡萄糖酸-S-內酯。混合器的使用方法如下將90°C以上的豆漿以25mL/s的流速從1. 5m高位的保溫桶經閥門流入粗輸送管入口，同時本實施例採用的凝固劑葡萄糖酸-S -內酯的溶液以 1. 5Kg/cm2空氣壓力為動力流入凝固劑以lmL/s的流速流入細輸送管，即細輸送管內凝固劑的流速大於粗輸送管內豆漿的流速；豆漿與凝固劑葡萄糖酸-S -內酯混合，混合液再進一步減速和改變流動方向，最後混合液灌裝於300ml的包裝盒，再於80-90°C水浴中保溫 15min，混合液在盒內凝固成型，得到盒豆腐。自然冷卻後傾出，豆腐可保持包裝盒型直立。 室溫放置16h析出水佔豆腐總重的10%，保水性遠遠高於現有盒豆腐。常規的化工混合器，例如靜態混合器、高速流體對撞式混合器採用文丘裡效用法原理的混合器雖然能完成兩種流體的充分混合，但是因為出口流速高，衝擊力大而行不成結構完整的豆腐。而使用上述豆漿-凝固劑混合器，豆漿只需1 2m的高位差控制流速，如此混合後的豆漿灌裝入包裝盒時衝擊力小，緩緩自由流動，不因衝擊而飛濺，不產生泡沫， 形成豆腐的結構細膩。本實施例中採用混合器，延緩凝固反應速度和加快混合速度，為混合漿料灌裝入盒爭取到數秒時間，從而實現熱混合、熱灌裝，節約了能源與設備，並且提高了產率與產品品質。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制； 儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解: 其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和範圍。
權利要求1.一種混合器，其特徵在於，具有至少一根細輸送管、管徑大於細輸送管且一端封閉的粗輸送管以及與該粗輸送管靠近封閉端的側壁連通且使物料流向發生改變的混合漿料輸出管，所述至少一根細輸送管從粗輸送管的封閉端伸入，且該細輸送管在粗輸送管內的伸入量超過粗輸送管與混合漿料輸出管的連通口，並與粗輸送管形成部分重疊，所述混合漿料輸出管從與粗輸送管連通口到出料口形成口徑增大。
2.根據權利要求1所述的混合器，其特徵在於，所述粗送管與混合漿料輸出管之間基本呈90度夾角，且二者連通處的口徑大於粗輸送管的管徑。
3.根據權利要求1所述的混合器，其特徵在於，所述細輸送管的管徑與粗輸送管的管徑比例為1 8 15。
4.根據權利要求1所述的混合器，其特徵在於，所述細輸送管的截面積Sl<所述粗輸送管的截面積S2 <所述混合漿料輸出管的截面積S3 <所述出料口的截面積S4。
5.根據權利要求1所述的混合器，其特徵在於，所述細輸送管與粗輸送管平行。
6.根據權利要求1所述的混合器，其特徵在於，所述部分重疊的長度L為細輸送管直徑 Φ1的5 10倍。
專利摘要本實用新型公開了一種混合器，所述混合器具有至少一根細輸送管、管徑大於細輸送管且一端封閉的粗輸送管以及與該粗輸送管靠近封閉端的側壁連通且使物料流向發生改變的混合漿料輸出管，所述至少一根細輸送管從粗輸送管的封閉端伸入，且該細輸送管在粗輸送管內的伸入量超過粗輸送管與混合漿料輸出管的連通口，並與粗輸送管形成部分重疊，所述混合漿料輸出管從與粗輸送管連通口到出料口形成口徑增大。本實用新型克服了現有技術的諸多缺點，實現了兩種流量差距較大流體的高效、平穩的混合。
文檔編號B01F3/08GK202289892SQ20112037100
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年12月23日
發明者叢小甫, 馮平, 呂曉蓮, 季凱, 柴萍萍, 賈建會, 郭宏, 金楊, 鮑魯生 申請人:北京市食品研究所