CN102553472A

CN102553472A - 混合器及其用途

Info

Publication number: CN102553472A
Application number: CN2011103019947A
Authority: CN
Inventors: 鲍鲁生; 冯平; 丛小甫; 柴萍萍; 金杨; 郭宏; 吕晓莲; 季凯; 贾建会
Original assignee: BEIJING FOOD RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: BEIJING FOOD RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: CN102524418A; CN202289892U; CN102524418B; CN102553472B

Abstract

本发明公开了一种混合器及其用途，所述混合器具有至少一根细输送管、管径大于细输送管且一端封闭的粗输送管以及与该粗输送管靠近封闭端的侧壁连通且使物料流向发生改变的混合浆料输出管，所述至少一根细输送管从粗输送管的封闭端伸入，且该细输送管在粗输送管内的伸入量超过粗输送管与混合浆料输出管的连通口，并与粗输送管形成部分重叠，所述混合浆料输出管从与粗输送管连通口到出料口形成口径增大。本发明克服了现有技术的诸多缺点，实现了两种流量差距较大流体的高效、平稳的混合。

Description

混合器及其用途

技术领域

本发明涉及混合设备，尤其涉及一种混合器及其用途。

背景技术

工业生产中常需将两种流量差距较大的流体进行混合，尤其是对于二种流体在混合过程还伴随化学反应的操作，其混合效果将对所得到产物性质产生明显影响。以豆浆与凝固剂的混合为例，豆浆与凝固剂的混合(俗称点脑)是豆腐加工中最关键的操作，豆浆与凝固剂的混合效果直接决定了豆腐的品质(硬度、细腻度、口感等)和出品率。在点脑工序中，豆浆与凝固剂的用量比为15-25∶1，所以豆浆与凝固剂两种流体流量差距较大，一般流量比高达20-30∶1，且混合后反应速率极快，豆浆的凝固在凝固剂与豆浆混合的瞬间即发生；同时还要求混合液自混合器出口注入承接容器时流速不易过高，过高的流速会产生泡沫，造成已初步凝固的混合物料剧烈冲击破坏有序凝胶的生成，影响豆腐的成型。即豆腐生产中，不但要满足流量差较大的豆浆与凝固剂的高效混合，还要实现浆与凝固剂的平稳混合。

但现有的流体混合器在结构上虽然会有区别，均无法满足两种流量差距较大的流体高效、平稳混合的需要。主要类型有：静态混合器，此混合器一般连接于管道上，为实现高效和充分混合，在混合腔体内设有各种形状的导流板，且混合器体积小几乎不占用单独的空间，使流体在高速流动中实现混合，这样的混合器适用于混合大比例的两种流体，这样虽然利于实现高效混合，但是为追求混合效果而控制的高流速(工作效率与流速成正比)，造成混合后的混合液的压力和流速较大，混合液出口冲击力大，易产生泡沫；高速流体对撞式混合器，多用于二元粘结剂、发泡塑料的瞬时混合，适用于两种流量相近流体的混合，此混合器也存在冲击力过大破坏产物结构的问题，混合液在灌装入承接容器时会因较大的冲击而形成飞溅，产生泡沫影响产品的结构状态；文丘里效应混合器，适用于流量差大的两种流体混合，但也存在混合液流速大，出口冲击严重的问题。

可见，以上三种流体混合器均不同程度的存在混合液出口流速高，冲击力大的缺点。也有改良设计尝试通过在混合器出口增加减速器解决这一问题，但带来的另一方面问题是：又使混合设备投资增大，导致生产成本高；生产线过长也占用了大量建筑面积；设备复杂化，给设施的安装和维修都带来不便。在豆腐生产领域，现有流体混合装置均不能满足如豆腐点脑过程中两种流量差较大流体高效、平稳混合的需要，阻碍了豆腐产品生产的工业化大规模化进程。所以，急需一种流体混合器以适用于两种流量差距较大流体的高效、平稳混合。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题在于提供一种混合器，能够实现两种流量差距较大流体的高效、平稳混合。

为实现上述目的，本发明提供了一种混合器，具有至少一根细输送管、管径大于细输送管且一端封闭的粗输送管以及与该粗输送管靠近封闭端的侧壁连通且使物料流向发生改变的混合浆料输出管，所述至少一根细输送管从粗输送管的封闭端伸入，且该细输送管在粗输送管内的伸入量超过粗输送管与混合浆料输出管的连通口，并与粗输送管形成部分重叠，所述混合浆料输出管从与粗输送管连通口到出料口形成口径增大。

利用本发明的混合器对二种流体实施混合时，小剂量流体和大剂量流体分别从细输送管和粗输送管送入该混合器，并调节小剂量流体的流速大于大剂量流体的流速，使二者在粗输送管中形成混合，两种流体的速度差越大，重叠距离越长，混合效率越高。所述混合浆料输出管从与粗输送管连通口到出料口形成口径增大，混合浆料经出料口注入承装容器内。口径增大的出料口减缓了混合液的流动速度，解决了混合液出口冲击严重的问题。

进一步地，所述粗输送管与混合浆料输出管之间基本呈90度夹角，且二者连通处的口径大于粗输送管的管径。混合液通过此段时流动方向发生改变，且在折角空间内的涡旋完成再次混合。此段可同时完成不同流体间的横向、纵向混合。

进一步地，所述细输送管的管径与粗输送管的管径比例为1∶8～15。

进一步地，所述细输送管的截面积S1＜所述粗输送管的截面积S2＜所述混合浆料输出管的截面积S3＜所述出料口的截面积S4，逐渐扩大的管路，可实现混合液平稳的流动，解决了混合液出口冲击严重的问题。

进一步地，所述细输送管与粗输送管平行。

进一步地，所述部分重叠的长度L为细输送管直径Φ1的5～10倍。重叠的长度L距离越长，混合效率越高。混合作用主要在这一过程完成。

本发明的另一个目的是提供了所述混合器的用途，所述混合器可应用于流量比大于10∶1的两种流体之间的混合。所述混合器可用于豆腐生产中豆浆与凝固剂的混合。豆浆与凝固剂在混合过程始终保持低流速，可使豆浆与凝固剂的反应产物内部形成有序结构。具体的，所述混合器可用于生产南豆腐、北豆腐或内酯豆腐。

本发明的另一个目的是提供了一种豆腐生产方法，采用上述的混合器，将凝固剂和豆浆分别从细输送管和粗输送管送入该混合器，并调节凝固剂的流速大于豆浆的流速，使二者在粗输送管中形成混合，且混合浆料经出料口注入承接容器内，所述混合浆料凝固得到豆腐。具体的，采用上述混合器生产豆腐包括以下步骤：高速流动的凝固剂从细输送管流出后与粗输送管中逆向低速流动的豆浆冲击发生混合成为混合浆料初品；混合浆料初品在细输送管与粗输送管两管道重叠区中进一步混合；上述进一步混合后的混合浆料初品在粗输送管与混合浆料输出管之间通过改变混合液流动方向，及折角空间内的涡旋完成再次混合成为混合浆料；所述混合浆料在形成口径增大出料口减速，混合浆料被平稳地注入承接容器后凝固得到豆腐。

进一步地，凝固剂和85℃以上温度的热豆浆分别从细输送管和粗输送管送入该混合器，并调节凝固剂的流速大于豆浆的流速，使二者在粗输送管中形成混合，且混合浆料经出料口注入包装盒内，所述混合浆料在包装盒内凝固得到盒豆腐。进一步地，采用不同的凝固剂和不同的反应条件，采用上述豆腐的制备方法还可制备北豆腐和南豆腐。

本发明混合器克服了现有技术的诸多缺点，细输送管与粗输送管的设计可实现两种流量差距较大流体之间快速高效的混合，混合液通过逐渐变粗的管路进一步减速和改变为水平方向，实现了两种流体平稳的混合，混合液出口处平稳流出，在承装容器中不产生飞溅、冲击和泡沫。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明混合器的主视图；

图2为图1的左视图。

结合附图，本发明实施例中附图标记如下：

1-细输送管 2-粗输送管 3-混合浆料输出管

4-出料口 L1-第一混合区 L2-第二混合区

L3-第三混合区 L4-减速区

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明混合器的主视图；图2为图1的左视图。

如图1、图2所示，本实施例所公开的混合器包括：一根细输送管1、管径大于细输送管1且一端封闭的粗输送管2以及与该粗输送管2靠近封闭端的侧壁连通且使物料流向发生改变的混合浆料输出管3，所述一根细输送管1从粗输送管2的封闭端伸入，且该细输送管1在粗输送管2内的伸入量超过粗输送管2与混合浆料输出管3的连通口，并与粗输送管2形成部分重叠，混合浆料输出管3从与粗输送管2连通口到出料口4形成口径增大。

粗输送管2与混合浆料输出管3之间呈90度夹角，且二者连通处的口径大于粗输送管2的管径。细输送管1的直径φ1∶粗输送管2的直径φ2＝1∶8，混合浆料输出管3的直径φ3，出料口4近似喇叭状，细输送管1的截面积S1＜粗输送管2的截面积S2＜混合浆料输出管3的截面积S3＜出料口4的截面积S4。出料口4靠近承装容器，可使两种流体的混合液平稳注入承装容器中。附图中箭头所示的是流体的流动方向。

其中，混合器中的混合可以分为四个区，分别为：第一混合区L1，两种流体对向撞击区；第二混合区L2，两种流体两管道重叠区，即细输送管1与粗输送管2的管道重叠区；第三混合区L3，粗输送管2与混合浆料输出管3之间的90°变向；减速区L4，即出料口，混合液在此处进一步减速和改变为水平方向流动，混合液在出口处平稳流出，在承装容器中不产生飞溅、冲击和泡沫。

混合过程：相对流量较大的流体在粗输送管2内低速流动，而相对流量较小的流体在细输送管1内高速流动，相对流量较小的流体从细输送管1流出后与对逆向流动的相对流量较大的流体冲击而发生混合，为第一混合区L1，这一混合效率与速度差成正比，速度差越大，第一混合区L1距离越长，混合效率越高。混合作用主要在这一过程完成。染料试验(在流量较小的流体中添加与流量较大的流体以示区分的染料)证明，相对流量较小的流体流出后形成一个子弹头状流线，流速差越大，“子弹头”越尖，第一混合区L1也越长，混合效率越高。本混合段的设计优点在于效率不是提高两方的流速而是提高一方流速，这样就可以使相对流量较大的流体流速降得很低，相对流量较小的流体逆向冲力进一步降低相对流量较大的流体流速。利用两种流体的速度差(压力差)完成有效混合，非常适用于混合流量差距较大的流体混合。

第二混合区L2主要为层流，混合效率较低。其长度由两管道重合度决定。细输送管1伸入粗输送管2中长度与混合效率成正比，由两种流体混合要求的不同，第二混合区L2的长度为Φ1的6倍。

第三混合区L3直角混合区通过改变混合液流动方向，及折角空间内的涡旋完成再次混合。此区混合过程剧烈，是全部过程中第二重要的混合，可同时完成横向、纵向混合。

减速区L4混合浆料输出管从与粗输送管连通口到出料口形成口径增大，为变向的喇叭型敞口使混合流体减速。

本混合器结构简单，混合速度快，使被混合的两种流体在混合过程始终保持低流速。

目前市场上的豆腐品种，从凝固剂的使用主要可以分为南豆腐、北豆腐和内酯豆腐(盒豆腐)。其中传统北豆腐是指采用盐卤MgCl₂作为凝固剂生产的豆腐，因反应条件苛刻(豆浆与凝固剂两种流体流量差距较大；混合后反应速率极快，豆浆的凝固在凝固剂与豆浆混合的瞬间即发生；混合液自混合器出口注入承接容器时流速不易过高)至今未实现工业化生产。而本实施例提供的混合器可解决上述问题，实现北豆腐的制作过程中两种流量差距较大的豆浆与凝固剂高效、平稳混合。采用上述混合器制备北豆腐的具体步骤如下：

1、制备豆浆

1)采用经碎粒、去除了胚芽及豆皮后的大豆子叶碎粒为原料；采用的经过破碎的大豆子叶碎粒是在制浆前先对大豆原料实施破碎，去除胚芽及豆皮。

2)将所述大豆子叶碎粒用水(水硬度400mg/l CaCO₃)在室温浸泡，浸泡时子叶碎粒与浸泡用水的重量比为1∶9，将大豆子叶碎粒用水浸泡30分钟，吸水量达到大豆子叶碎粒重的1.2～1.3倍，进行磨浆，磨浆后调节pH到6.8，去除豆渣得到生豆浆。

本发明的泡豆工序不需要对原料大豆热风烘干实施脱皮，可避免热风处理使部分大豆中蛋白质活性丧失影响豆浆的乳化，造成豆浆色泽灰暗，油脂颗粒大；再一方面，先去除豆皮，再使用常温水浸泡，不仅使大豆子叶碎粒在短时间内完成吸水过程，也避免了长时间浸泡引起蛋白酶的活化，利于保持大豆蛋白的原始状态。

磨浆使用砂轮磨；磨浆后豆渣的分离使用过筛分离。磨浆加水率为豆∶水＝1∶9，豆浆得率为豆∶浆＝1∶8，磨浆过程中逐步添加1mol/L NaOH溶液(每公斤大豆约50mL)，过滤得到豆浆，再测定pH，补充加入NaOH调整到pH为6.80，即，豆浆的pH值基本为中性，利用该豆浆凝固豆腐，蛋白质与凝固剂的反应速度适当，促进豆腐中蛋白质凝胶网络结构的有序完整，有利于提高豆腐的产率、弹性和韧性。

3)将生豆浆煮沸，并在86℃保温30min得到豆浆；

此豆浆制取过程免去了泡豆、清洗，所以大大节约了设备与占地面积，并节约了洗豆、泡豆的生产工艺用水。另外不泡豆的大豆蛋白质分子保持了原始状态，分子量大，而泡豆后的蛋白质分子已经部分降解。调升豆浆的pH值，使凝固反应速度减缓，强化了蛋白质分子由球形向线性状态的转化过程，增加了与凝固剂离子的作用点，且可增强蛋白质分子的疏水内核的释放。未经过泡豆的大豆中植酸盐未参与反应，减少了豆浆中游离Ca²⁺、Mg²⁺的干扰，因此免泡豆豆浆形成的豆腐强度好，结构细嫩，有弹性，保水性提高。

2、凝固剂

质量百分浓度为2％的MgCl₂水溶液。

3、豆浆与凝固剂的混合

混合时，开动上述混合器凝固剂泵(齿轮定量泵)和豆浆阀门，使86℃以上的豆浆自2m高位罐自流，流速100mL/s；凝固剂泵压1.5kg/cm²，流速5mL/s，将上述豆浆与凝固剂MgCl₂水溶液在混合器中混合：高速流动的凝固剂MgCl₂从细输送管流出后与粗输送管中逆向低速流动的豆浆冲击发生混合成为混合浆料初品；

混合浆料初品在细输送管与粗输送管两管道重叠区中进一步混合；

上述进一步混合后的混合浆料初品在粗输送管与混合浆料输出管之间通过改变混合液流动方向，及折角空间内的涡旋完成再次混合成为混合浆料；

混合浆料在形成口径增大出料口减速，混合浆料被平稳地注入承接容器(型箱)中。型箱底部有活动底板(可抽出)和一层金属网，金属网上铺豆包布。混合液注满后，包好豆包布，蹲脑10min，抽掉底板，再加上侧压板加压10min，得到传统风格的北豆腐，这种豆腐内部粗糙，不是完善的凝胶体，适用于传统的冷拌豆腐。出品率为3.5kg豆腐/kg大豆。

上述混合器，豆浆只需1～2m的高位差控制流速，如此混合后的混合液灌装入承装容器时冲击力小，缓缓自由流动，不因冲击而飞溅，不产生泡沫。

实施例二

本实施例混合器与实施例一不同之处是，本实施例中细输送管的个数为2根。将实施例的混合器用作豆腐生产时豆浆与凝固剂的混合设备，凝固剂为质量百分比为10％的CaSO₄·2H₂O悬浊液。贮罐槽用电动搅拌器搅动维持悬浮状态，凝固剂输送使用可调速齿轮泵(实现将泵压调至1.5Kg/cm²)。混合过程如下：开启豆浆储罐阀门和齿轮泵，将凝固剂和85℃以上温度的豆浆分别从细输送管和粗输送管送入该混合器，并调节凝固剂的流速大于豆浆的流速，使二者在粗输送管中形成混合，且混合浆料经出料口注入承装容器内。承装容器分别用5个400mL承装容器各承接350mL混合液，于80-90℃保温15min，自然冷却到室温，轻倾倒出。5杯样品均可保持完整杯型，1h内无变形，12h后析出水均占豆腐总重量的10～12％之间。本实施例所制得的豆腐硬度、弹性均优于市售南豆腐。

本混合器结构简单，混合速度快，使被混合的豆浆与凝固剂在混合过程始终保持低流速。十分适合豆腐生产过程中的流量差距较大(高达到1∶20～30)的凝固剂和豆浆平稳、快速混合的要求。

实施例三

本实施例采用与实施例一结构相同的混合器，其中φ1为0.6mm、φ2为6mm、φ3为8mm。所述部分重叠的长度L为细输送管直径Φ1的8倍。将本实施例用作生产盒豆腐时豆浆与凝固剂的混合设备。将大豆破碎为碎粒，去除胚芽、细粉、以及豆皮后得到子叶；将破碎的大豆子叶用水浸泡30-60分钟之后进行磨浆，磨浆后去除豆渣得到生豆浆；将生豆浆加热煮沸，并在90℃以上保温30-45min得到豆浆。凝固剂为质量浓度为7.5％的葡萄糖酸-δ-内酯。

混合器的使用方法如下：将90℃以上的豆浆以25mL/s的流速从1.5m高位的保温桶经阀门流入粗输送管入口，同时本实施例采用的凝固剂葡萄糖酸-δ-内酯的溶液以1.5Kg/cm²空气压力为动力流入凝固剂以1mL/s的流速流入细输送管，即细输送管内凝固剂的流速大于粗输送管内豆浆的流速；豆浆与凝固剂葡萄糖酸-δ-内酯混合，混合液再进一步减速和改变流动方向，最后混合液灌装于300ml的包装盒，再于80-90℃水浴中保温15min，混合液在盒内凝固成型，得到盒豆腐。自然冷却后倾出，豆腐可保持包装盒型直立。室温放置16h析出水占豆腐总重的10％，保水性远远高于现有盒豆腐。

常规的化工混合器，例如静态混合器、高速流体对撞式混合器采用文丘里效用法原理的混合器虽然能完成两种流体的充分混合，但是因为出口流速高，冲击力大而行不成结构完整的豆腐。而使用上述豆浆-凝固剂混合器，豆浆只需1～2m的高位差控制流速，如此混合后的豆浆灌装入包装盒时冲击力小，缓缓自由流动，不因冲击而飞溅，不产生泡沫，形成豆腐的结构细腻。

本实施例中采用混合器，延缓凝固反应速度和加快混合速度，为混合浆料灌装入盒争取到数秒时间，从而实现热混合、热灌装，节约了能源与设备，并且提高了产率与产品品质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种混合器，其特征在于，具有至少一根细输送管、管径大于细输送管且一端封闭的粗输送管以及与该粗输送管靠近封闭端的侧壁连通且使物料流向发生改变的混合浆料输出管，所述至少一根细输送管从粗输送管的封闭端伸入，且该细输送管在粗输送管内的伸入量超过粗输送管与混合浆料输出管的连通口，并与粗输送管形成部分重叠，所述混合浆料输出管从与粗输送管连通口到出料口形成口径增大。

2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述粗送管与混合浆料输出管之间基本呈90度夹角，且二者连通处的口径大于粗输送管的管径。

3.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述细输送管的管径与粗输送管的管径比例为1∶8～15。

4.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述细输送管的截面积S1＜所述粗输送管的截面积S2＜所述混合浆料输出管的截面积S3＜所述出料口的截面积S4。

5.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述细输送管与粗输送管平行。

6.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述部分重叠的长度L为细输送管直径Φ1的5～10倍。

7.权利要求1-6中任意一项所述的混合器的用途，其特征在于，可用于豆腐生产中豆浆与凝固剂的混合。

8.一种豆腐生产方法，其特征在于，采用权利要求1-6中任意一项所述的混合器，将凝固剂和豆浆分别从细输送管和粗输送管送入该混合器，并调节凝固剂的流速大于豆浆的流速，使二者在粗输送管中形成混合，且混合浆料经出料口注入承接容器内，所述混合浆料凝固得到豆腐。

9.根据权利要求8所述豆腐生产方法，其特征在于，将凝固剂和85℃以上温度的热豆浆分别从细输送管和粗输送管送入该混合器，并调节凝固剂的流速大于豆浆的流速，使二者在粗输送管中形成混合，且混合浆料经出料口注入包装盒内，所述混合浆料在包装盒内凝固得到盒豆腐。

10.根据权利要求8所述豆腐生产方法，其特征在于，生产北豆腐和南豆腐。