混合技术在食品加工中的应用及前景

混合技术在食品加工中的应用及前景 摘要：混合是一个减少组分非均匀性的单元操作，对于食品中的固体原材料的生产操作来说，物料的混合度、流动性显得尤为重要。本文针对食品工业中常遇到的几种混合类型，分析了其混合过程的特点及要求。在食品加工过程中，为了保证生产过程的顺利进行和产品的质量，流体混合工艺在整个单元操作中占有极大的地位。静态和动态为两种不同的混合方式，动态为最普遍的一种，其中最常用的是带搅拌装置的混合方式。在食品工业中，搅拌混合技术是极为广泛的操作之一，根据不同的加工对象和搅拌要求，设计出合理的混合搅拌器对于保证食品生产质量，提高生产能力，节约能源具有重大的意义。

关键词：混合技术，食品工业，混合加工，混合设备，应用前景

1. 什么是混合

混合是一个减少组分非均匀性最终得到混合物的过程[1]。得到的混合物是由两个或两个以上组分相结合所形成的状态，它是食品加工中很重要的单元操作。常见的有固体与固体，固体与液体，液体与液体的混合。

2. 混合的机理

混合机内粒子经随机的相对运动完成混合，混合机理概括起来由Lacey(1954)提出的三种运动方式[2]。三种运动不是独立发生而是相互联系的。只不过所表现出来的程度，因为粉体的性质、混合器的类型、操作条件的不同而存在差异[3]。以下是三种方式：

①对流混合：是固体粒子群在机械转动的作用下，产生较大的位移时进行的总体混合。

②剪切混合：是由于粒子群内部力的作用结果，产生滑动面，破坏粒子群的凝聚状态而进行的局部混合。 ③扩散混合：是相邻粒子间产生无规则运动时相互交换位置所进行的局部混合，当颗粒在倾斜的滑动面上滚下来时发生。

例如水平转筒混合器内以对流混合为主，而搅拌器的混合器内以强制的对流与剪切混合为主。 一般而言，在混合开始阶段以对流与剪切为主导作用，随后扩散的作用增加。需要注意的是，不同粒径的自由流动粉体以剪切和扩散机理混合时常伴随分离而影响混合程度。

3. 食品混合的目的

混合是不同物质间相互混杂从而达到一定均匀度的分配过程，混合的目的在于得到均匀的混合物，强化热交换过程，增强物理和化学的变化[4]。具体如下：

①混合可使各种物料成分达到一定的均匀度，如小麦专用粉、冰激凌粉、黄酱、芝麻酱、布丁、饮料、人造奶油、果汁等各种食品。

②混合是食品加工过程中的一个辅助手段，也是一个重要的单元操作，混合可使各种食品间接触良好，从而促进物理和化学进程的有效进行。

4. 食品中常见的三种混合技术

①固体与固体的混合技术

固体与固体间的混合，主要是物理搅拌混合过程，从而使均质分散并进而混合，以达到均匀的状态。食品工业中的一些固体食品，如面粉、顶混面粉、面粉及面包添加剂、饼干添加剂以及其他食品混合添加剂等。常用的混合设备有旋转筒式混合器、螺旋式混合器、螺带式混合槽等。

②液体与液体的混合技术

有些低黏度及中等黏度的液体间混合，需要借助各种搅拌器加以操作，主要依靠的是搅拌混合技术。食品中如糕点、饼干、面包专用油脂、果汁糖浆等的混合都是用此法。常用混合设备有桨式搅拌器、旋转式搅拌器以及涡轮式搅拌器等。

③固体与液体的混合技术

食品加工过程中，固体物料与液体物料的混合经常见，它们按照一定的配方以及比例将食品原料混合，

从而形成较高黏度的浆体或塑性、半塑性固体，须借助机械法配合才能达到相应的产品质量要求。常用的混合设备有混合机、辊磨机、研磨机、捏和机以及螺旋捏和机等。

5. 食品混合后的好处

食品原料多未加工，粗糙且不具有良好的色香味，经过混合操作以后，不仅可以提高食品的均匀度，使食品具有细腻美好的口感，增加感官享受；还可以使我们更加容易快速地获取食品中各种营养。

生活中有很多这样的例子，甜品店将冰淇淋放在搅拌器中混匀，加入果酱果粒，就变成更美味的奶昔，因此而大受顾客欢迎，同样的材料，同样的食品，混合和未混合往往有不同的效果。

6. 常见的食品混合设备及其工作原理 混合机是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。在实际食品工业生产过程中，有很多类型和形式的混合装置，混合装置按其构造分类有容器旋转型和容器固定型两大类[5]。

6.1容器旋转型混合机

它是一种由2~3片螺旋桨所组成的适用于低黏度液体的轴流式高速搅拌混合器，转速一般为400r/min以上。液流主要为轴向和切向速度，作螺旋状运动。流动非常强烈，适用于大容器低黏度液体的搅拌混合[6]。

6.2三维运动混合机

该混合机又被称作多向运动混合机，三维运动混合机的结构，由多向运动工机构、传动系统、混合筒、电气控制系统和机座等部件构成。与物料直接接触的混合桶采用不锈钢材料制造，桶体内外壁均经抛光。

三维运动混合机在运行中，由于混合桶体具有多方向运转动作，使各种物料在混合过程中，使筒内的物料混合点多，混合效果好，加速了流动和扩散作用，同时避免了一般混合机因离心力作用所产生的物料比重偏析和积累现象，混合无死角，能有效确保混合物料的最佳品质。混合均匀度要高于一般的混合机[7]。

三维运动混合机特点：该机的混合筒多方向运动，物料无离心力作用，无比重偏析及分层、积聚现象，各组分可有悬殊的重量比，混合率达99.9%以上，是目前各种混合机中的一种较理想产品。筒体装料率大，最高可达90%（普通混合机仅为40%），效率高，混合时间短[8]。 此类混合机采用工业微机控制，结构合理、工作平稳、操作简便、工艺参数调整方便、实现了全自动操作。单机可配多种规格和数量的料斗，混合后的物料不出料斗而从回转臂上随斗卸下，可直接转入下道工序[9]。

6.3容器固定型混合机

容器固定型混合机有槽型（卧式螺带）、立式螺带、行星锥形（双螺旋锥形）和气流搅拌式等。该类混合设备一般适合大批量生产，除圆锥螺杆混合器(其内部的特点结构能适用无菌产品生产) 与气流搅拌式外，其它型式在食品工业的应用较少。

容器固定型混合机优点：(1)对凝结性、附着性强的混合物料有良好的适应性；(2)当混合物料之间差异大时，对混合状态影响小；(3)能进行添加液体的混合和潮湿易结团物料的混合；(4)装载系数大、能耗相对小。 常用的混合机分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类[10]。混合机械气体和低粘度液体混合器特点是结构简单，且无转动部件，维护检修量小，能耗低。这类混合机械又分为气流搅拌、管道混合、射流混合和强制循环混合等四种。

7. 混合技术在食品加工中的应用前景

目前我国食品加工业正处于高速发展时期，在科技创新发展战略的驱动下，传统食品加工技术必然迎来革命性的变革。

党的十八大明确提出“科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑，必须摆在国家

发展全局的核心位置”。强调要坚持走中国特色的自主创新道路、实施创新驱动发展战略。 食品工业在世界经济中一直占据着举足轻重的地位。目前我国食品行业正处于高速发展时期，但同时也存在消耗大、利润低、缺乏自主研发技术等问题。尤其随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国居民的饮食习惯和饮食结构也发生了巨大的变化，人们不再仅仅满足于温饱需要，开始重视食品的营养、质量安全和加工工艺，越来越多的人开始追求个性品味。 因此，加快食品科技创新是食品行业持续稳定发展的根本出路，现代食品行业的发展需要科技创新的支持，只有拥有强大的自主创新能力，我国的食品技术和食品行业才能在激烈的国际竞争中把握先机、赢得主动。

所以混合技术的发展显得尤为重要，单组分未加工混合的食品原料，经过混合后必然会有更广阔的前景！

参考文献

[1]朱雪琴，食品工业搅拌混合技术，无锡轻工业学院

[2]申海鹏，稳定高效混合技术在材料混合加工中的应用

[3]孙启才，分离机械，北京：化学工业出版社，1993

[4]陈树章，非均相物系分离，北京：化学工业出版社，1993

[5]化工设备设计全书编委员会，搅拌设备设计，上海：上海科学技术出版社，1988

[6][美]J·Y 欧舒，流体混合技术，北京：化学工业出版社

[7]包装与食品机械，食品工业搅拌混合技术，1995，01

[8]刘闽年，刘东红，食品与机械，混合搅拌技术的发展动向

[9]张晓伟，刘克栋，一起混合食物中毒的调查报告，江苏预防医学，2001，12（2），35-36

[10]解立斌，霍军生，黄建，食品粉粒体混合：混合机理与混合均匀度影响因素探讨