搅拌装置的几何特性
叶轮、搅拌器、容器、挡板及其他可能的附件(如导流筒)的相对位置及尺寸等构成搅拌装置的几何特性。它是决定容器内的流体流形及搅拌效果的主要因素之一。在容器形状、搅拌器形式和附件一定的条件下，主要几何特性是叶轮的直径D与容器内的所处位置及叶轮个数n之间的关系。
1、
叶轮直径在容器中的位置 搅拌机中的叶轮有对中安装、偏心安装、倾斜安装及水平安装等型式。叶轮与容器底部的距离Hi一般为一倍叶轮直径，(锚栅式搅拌器除外)但也随被搅拌的物料性质和装置型式而改变。例如在搅拌快速沉降的固体悬浮液时，常将叶轮置于靠近底面的位置上；而在从液体表面吸入气体或固体粉末时，则将叶轮置于接近液面的位置上；对于液-液分离操作，当接触比为1：1时，将叶轮置于容器的中间位置，即置于两相分界面上为最佳。当然，如有必要和可能，可通过实验决定最佳位置。
3、叶轮直径与容器直径的比值D／T 在不同的使用场合，可针对不同的搅拌目的，选用不同型式的叶轮搅拌器，同时选用不同的D／T比。
叶轮层数的选取：
- 对于粘度小于5Pa.s的低粘度液体，对常用深度H＝D时，只要一层桨叶即可。
- 推进式桨叶对于粘度低于0.1Pa.s的物料一般只需一层。
- 对于粘度达50Pa.s的高粘度液体，上下搅拌的液体范围仅是桨径的1/2，则必需多层。
4、叶轮的个数 在立式搅拌机中，搅拌轴上的叶轮个数n可按下式确定：
第三节 调和机
调和机也称捏和机或揉和机。它的加工对象主要是高粘度糊状物料及粘滞性固体物料。调和机的搅拌除满足物料的混合需要外，还要根据所调制物料的性质及工艺要求，完成某些特定的操作。在广泛的面、糖类食品加工过程中，调和机是直接影响制品质量和产量的关键性设备之—。
一、
调和机分类
调和机的操作根据食品加工的生产需要决定、有些调和机是专为某种特殊要求而设计制造的。由于调和机处理物料的性质差异很大，并且在许多搅拌过程中，某些物料性质将发生变化，使得调和操作更加复杂。所以调和机设备的种类、结构都比液体搅拌机多样、复杂。
若按调和机的结构特征中的调和容器轴线位置分类，有：立式调和机与卧式调和机。
若按调和机结构特征中的搅拌轴数量分类有：单轴式调和机与多轴式调和机。
若按调和机操作的主要用途分类，习惯上有：打蛋机与调粉机。
应该指出，对按主要用途分类的定义并非严格，它仅是指使用某种机型进行调和操作效果最佳，这里按习惯分类并不排除两种机型有—定的通用性。
二、混合机理
调和机的搅拌操作尽管目的多样，但均匀混合仍是基本的作用。由于调和机混合的物料多属粘性极高的非牛顿流体，其操作机理与前述液体搅拌不相同。在某些特定条件下，物料的粘度会变得很大，其流动极为困难，由局部区域激发而起的物料运动终不能遍及整个容器，类似液体的那种由大范围湍流所造成的对流扩散混合作用很小，混合效果主要依赖于搅拌器与物料的真实接触。这种搅拌要求物料必须被引向搅拌器或是搅拌器必须经过容器内的各个部位。
在调和过程中，局部区域的一部分物料受搅拌器推挤而被压向邻近的物料或容器内壁，造成拆登，从而使新的或未经调制的物料被已经调制的物料所包裹；另外，由于搅拌器对物料的剪切作用，上述物料又被拉延和撕裂，使得物料的新鲜部分再次剥露；同时，这一部分物料又被带往产生主体移动动作的区域；如此反复进行，即达到了均匀混合的目的。一般说来，物料的粘度愈大，搅拌器的作用面积就要求愈大，而搅拌轴的转速却应该愈低。
综上所述，调和机的混合机理为折叠作用、剪切作用及对流扩散作用并存的一种混合。
三、打蛋机
(一)概述
打蛋机在食品生产中常被用来搅打各种蛋白液，由此得名为打蛋机或蛋白车。该机搅拌物料的对象主要是粘稠性浆体，如生产软糖、半软糖的糖浆，生产蛋糕、杏元的面浆以及花式糕点上的装饰乳酪等。由于这些物料的粘度一般低于调粉机搅拌的物料，故打蛋机的转速比调粉机高，通常在70—270转分范围之内，所以也常被称为高速调和机。
如生产砂型奶糖时，通过搅拌可使蔗糖分子形成微小的结晶体，俗称“打砂”操作。又如生产充气糖果时，将浸泡的干蛋白、蛋白发泡粉、明胶溶液及浓糖浆等混合搅拌后，可得到洁白、多孔性结构的充气糖浆。打蛋机操作时，通过自身搅拌器的高速旋转，强制搅打，使得被搅拌物料充分接触与剧烈摩擦，以实现对物料的混合、乳化、充气及排除部分水分的作用，从而满足某些食品加工工艺的特殊要求。
(二)打蛋机结构
打蛋机有立式与卧式两种结构，常用的多为立式打蛋机。近年来，随我国食品工业的发展特点，又涌现出一些小型轻便的台式打蛋机。
图为立式打蛋机的典型结构简图。它通常由搅拌器、容器、传动装置及容器升降机构等组成。
打蛋机工作时，动力由电动机经传动装置传至搅拌器，依靠搅拌器与容器间具有一定规律的相对运动，使物料得以搅拌。搅拌效果的优劣受搅拌器运动规律的限制。
1、搅拌器 立式打蛋机的搅拌器包括搅拌头10和搅拌桨11两部分组成。搅拌头的作用在于使搅拌浆在容器中形成一定规律的运动轨迹，而搅拌桨则直接与物料接触，通过自身的运动完成搅拌物料的任务。
(1)搅拌头：对于固定容器的搅拌头，常见的是由行星运动机构组成。其传动系统如图所示。内齿轮1固定在机架上、当转臂3转动时，行星齿轮2受1与3的共同作用、既随转壁外端轴线旋转，形成公转，同时又与内齿轮啮合，并绕自身轴线旋转，形成自转，从而实现行星运动。行星运动使搅拌桨在容器内产生如图所示的运动轨迹，这恰好满足了调和高粘性物料的运动要求。
搅拌桨自转与公转的关系，借助于机械原理中的转化机构导出，即
由上式可以看出，搅拌桨自转与公转的速度差，由内齿轮与行星轮齿数差决定。因内齿轮齿数大于行星轮齿数，其自转转速大于公转转速，即搅拌的局部运动速度大于整体运动速度。计算时得出负值，表示自转与公转方向相反。
对于具有回转容器的打蛋机来说，其搅拌头则是简单的定轴传动机构。这种结构通过容器回转产生相对于搅拌桨的公转运动，从而也能实现图示的运动轨迹。
（2）
搅拌桨 打蛋机的搅拌桨结构根据被调和物料的性质及工艺要求而定。搅拌桨有多种型式，通用性较广的典型结构有以下三种。
a称为筐形搅拌桨，它是由不锈钢丝组成筐形结构，此类桨的强度铰低，但易于造成液体湍动，故而主要适用于工作阻力小的低粘度物料的搅拌(如稀蛋白液)。
b称为拍形搅拌桨，它是由整体铸锻成球拍型。此类桨有一定的结构强度，而且作用面积较大，它与前述的锚栅式桨类似，主要适用于中等粘度物料的调和(如糖浆、蛋白浆等)。
（3）轴封：
由于搅拌头位于容器之上，打蛋机运转时、搅拌轴受随机径向偏载的影响易与其轴封间产生间隙变化、使得润滑油脂泄漏而污染容器内的食品。因此，对搅拌头的密封性要求很高，通常可采用下述措施克服。
a采用圈形间隙式结构即把搅拌轴与行星转臂机架的下端盖安装成—体。在机架下轴孔端部加工出一段凸缘，将其插入端盖的凹腔之内，并使两侧壁间存有一定间隙。当间隙处含油后，利用液压封闭防止泄漏。
b采用高可靠性的密封装置如J型橡胶圈及机械密封等。不过采用J型圈密封的摩擦功耗较大，对轴有一定磨损，而用机械密封的结构复杂，成本较高。
c采用封闭轴承或含油轴承以减少润滑剂的加入量。
d采用耐高温的食品机械润滑剂也可使泄漏得到改善。
c称为钩形搅拌桨，它多为整体锻造成与容器侧留相同的钩形。此类桨的结构强度较高，借助于搅拌头或回转容器的运动，钩形桨各点也能够在容器内形成复杂的运动轨迹，所以它主要用于高粘度物料的调和(如面团等)。
2、调和容器 立式打蛋机的调和容器通常也称为“锅”。它的结构特征与搅拌机容器相似，即圆柱形桶身下接球形底。两体焊接成形，或整体模压成形，容器普遍为开式结构，近年来结合食品工艺的从些要求也发展有闭式结构。
立式打蛋机容器的突出特点就是适应于调制工艺的需要可随时装卸。通常在容器外壁焊有L型带销孔支板，用以同机架连接固定，容器的定位机构一般采用间隙配合的两个矩圆销来实现，容器通常靠斜面压块压紧支板来完成夹紧。对于这种结构，由于压块3对支板2的作用斜面在容器1切线方向上，当搅拌浆对物料做行星运动时，支板作用在压块上的搅拌主动力方向不断变化，这样就有可能破坏由斜面构成夹紧机构的自锁状态，引起容器振动，显然这种机构具有一定的不足。当搅拌力很大或设备使用时间较长时，应考虑增加压紧力或摩接力的措施。比较可靠的夹紧型式是采用增加夹紧点的方案。即在设置上述夹紧机构的基础上，再在机器立柱上固定安装一段限位支杆。当搅拌容器在其丝杆螺母升降机构带动下，升至工作位置时，限位支杆恰好抵压在容器支板上。支杆的作用一方面对容器垂直方向的工作位置进行了限制。
3、容器升降机构 立式打蛋机通常设有容器升降机构，它使得固定在机架上的容器可以做少量的升降移动和定位自锁，以适应快速装卸的操作要求。
典型的容器升降机构如图所示，通过转动手轮1并由同轴凸轮2带动连杆3及滑块4，使支架5沿机座6的燕尾导轨作垂直升降移动，升降距离由凸轮的偏心距而定，一般约为65毫米。当手轮顺时针转到凸轮的突出部分与定位销8相碰时，即处在上极限位置此刻连杆轴线刚好低于凸轮曲柄轴线，这便使容器支架固定并自锁在上极限位置处。平衡块7通过滑块销轴产生向上的推力，目的是减缓升降时容器支架的重力作用。
有些立式打蛋机的升降机构采用丝杆-螺母结构。通过转动手轮带动丝扦旋转。使螺母移动，实现容器的升降运动。
4、传动装置 立式打蛋机的传动过程一般是电动机把动力经一级皮带减速传至调速机构，而后再由齿轮机构变速、减速及改变转动方向，使搅拌头获得转矩。如图所示为典型立式打蛋机的传动系统图。
打蛋机的调速机构，通常有无级变速和有级变速两种类型。无级变速机构，变速范围宽，设备对操作工艺适应性强，通用性广，但结构复杂，制造维护较困难，设备成本高。有级变速机构的特点恰好相反。国产打蛋机绝大部分采用有级变速机构。对作用单—的台式打蛋机则通过双速电机变速或不设变速机构。
5、机座 打蛋机的机座承受搅拌操作的所有负载。由于搅拌器的高速行星运动，使机座受到交变偏心力矩和弯扭作用，并易引起振动。为了保证机器具有足够的刚度和稳定性，故需采用薄壁大断面轮廓的铸造箱体结构。
立式打蛋机的典型有级变速机构是由一对三联齿轮滑块组成，如图所示。通过手动拨叉，使不同齿效的齿轮啮合，实现传递三种不同的速度。这已能够满足一般性食品搅拌工艺的操作要求。打蛋机在低速段的转速通常在70转／分左右，在中速段的转速约为125转／分，较高速为200转／分以上。
国产打蛋机传动装置的布置有两种形式。一是如图所示，由三根水平传动轴及五对齿轮构成。其结构特点是，齿轮箱较大，构件较多，但制造工艺精度要求低，维修调整方便。另一种是把图中齿轮箱内的n轴与m轴合为一根水平轴，这样减少了一级传动，即减小了一根轴及一对齿轮，增加了齿轮间的转速比，不过其水平轴较长，刚度易降低，若采用两点支承，则需考虑加粗轴径；若采用三点支承，将给加工装配带来一定的复杂性。它的总成本要比第一种结构低一些。
