一、核心结构与动力传递

1. 主体结构

• 卧式筒体：呈圆柱状水平放置，材质多为316L 不锈钢，内壁抛光至镜面效果（粗糙度 Ra≤0.8μm），确保物料无粘附、易清洁，符合食品级卫生标准（如 FDA、GB 14881）。

• 搅拌轴与桨叶：轴上安装多组桨叶（如螺带桨、桨叶 + 分散盘组合），通过减速机与电机连接，可实现变频调速（转速范围 5-100r/min），适应不同物料的混合需求（如低速混合面粉、高速分散酱料）。

• 端盖与密封系统：采用双端面机械密封或填料密封，防止润滑油泄漏污染物料，同时可加装视镜、清洗口等功能部件。

2. 动力传递路径

二、桨叶运动与物料流动形式

1. 螺带桨的轴向对流

• 结构特点：由内外两层螺带组成，内层螺带（小直径）与外层螺带（大直径）的螺旋方向相反。

• 流动效果：

• 内层螺带以较快速度将物料从两端向中间提升（轴向运动）；

• 外层螺带以较慢速度将物料从中间向两端推送，形成双向对流循环（如图 1 所示）。

• 典型应用：粉体类物料混合（如面包粉、奶粉），通过轴向循环消除 “分层” 现象，混合均匀度可达 95% 以上。

2. 分散盘的剪切与乳化

• 结构特点：在螺带桨基础上加装高速旋转的分散盘（直径为筒体直径的 1/3-1/2），边缘带有锯齿状结构。

• 流动效果：

• 分散盘以80-150r/min高速旋转，产生强剪切力，破碎物料团聚体（如坚果碎结块）；

• 同时形成径向湍流，推动液体与粉体快速融合（如沙拉酱的油水分散），乳化粒径可控制在 5-20μm。

• 典型应用：膏体、酱料类物料混合（如花生酱、蛋黄酱），解决油相（植物油）与水相（蛋液）的不相容问题。

3. 组合桨的复合流动

• 结构设计：螺带桨负责轴向输送，分散盘或桨叶负责局部剪切，形成 “宏观对流 + 微观剪切” 的复合流场。

• 流动效果：

• 宏观层面：物料在螺带推动下沿筒体全长循环；

• 微观层面：分散盘附近形成高剪切区域，加速物料颗粒间的碰撞与扩散。

• 典型应用：含颗粒的复杂物料（如八宝粥原料混合），确保颗粒（如红豆、薏米）均匀分布且不破损。

三、混合机制：三大效应协同作用

1. 对流混合

• 定义：桨叶推动物料做宏观的整体流动，形成大范围的物料置换。

• 作用：快速消除物料的 “区域差异”，如将面粉与糖从筒体两端向中间推送，缩短初始混合时间。

• 影响因素：螺带的螺距、转速及与筒体的间隙（通常≤2mm），间隙过大会导致 “死角” 残留（如面粉堆积）。

2. 剪切混合

• 定义：桨叶与物料、物料与筒体之间的摩擦力，使物料层产生相对滑动而被剪切分割。

• 作用：破碎大颗粒（如结块的奶粉），细化物料粒径，同时促进液体在粉体中的渗透（如湿润面粉制作面团）。

• 影响因素：分散盘的转速、锯齿密度，高速剪切时需控制温度（如混合巧克力浆料时，温升需≤5℃，避免油脂融化）。

3. 扩散混合

• 定义：物料颗粒在布朗运动、涡流运动下的微观随机运动，实现分子级别的均匀分布。

• 作用：在对流与剪切的基础上，进一步提升混合精度，如调味料（盐、香料）在面粉中的微量均匀分散（ppm 级）。

• 影响因素：混合时间、物料粒径差异（粒径差≤10 倍时扩散效果最佳）。

四、食品行业的特殊设计要点

1. 卫生安全优先

• 无死角结构：筒体与搅拌轴连接处采用圆弧过渡（R≥5mm），避免物料滞留滋生细菌；

• 易清洁设计：支持CIP 在线清洗（Clean In Place），喷嘴压力≥0.3MPa，360° 覆盖内腔，清洁后残留检测≤10ppm。

2. 低损伤混合

• 转速控制：针对易碎颗粒（如薯片碎、坚果仁），采用低速螺带桨（转速≤20r/min），通过 gentle 推送减少破碎率（破损率≤3%）；

• 软质桨叶：部分场景使用硅胶包覆桨叶，降低对物料的冲击（如糖果涂层混合）。

3. 功能集成化

• 温控系统：筒体夹套可通入冷水或热水，控制混合温度（如冰淇淋浆料需保持 4℃低温混合）；

• 真空脱气：针对含气泡的物料（如蛋糕预拌粉），混合时抽至 - 0.08MPa 真空度，消除气泡以提升产品质地。