搅拌(混合)的机理

出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《肉类工业手册》第224页（1489字）

(一)搅拌(混合)的均匀度

搅拌(混合)的均匀度是指一种或几种组分的浓度或其它如温度等物理性质的均匀性而言。例如：香肠肉馅中的瘦肉与肥肉、香料或食品添加剂等浓度的均匀性。肉品加工中都要求肉料与其它原、辅料应有良好的混合，即混合物应有一定的均匀度。

在搅拌(混合)过程中，整个物料体积不断地被分割成大量局部小区域，同时进行着高浓度区域和低浓度区域之间组分物质的传递分配。这些局部区域的浓度高于或低于物料平均浓度。

各个局部小区域体积的平均值，可从一个方面反映混合物料的均匀性，称为分离尺度。搅拌(混合)物料的分离尺度愈大，表示搅拌(混合)的均匀性愈差；反之，搅拌(混合)物料的分离尺度愈小，则搅拌(混合)物料的均匀性愈好。

上述各局部区域内的浓度与整个混合物料平均浓度之间存在着偏差，这个偏差的平均值又反映了混合均匀性的另一个方面，称为分离强度。搅拌(混合)物料的分离强度愈大，也表示搅拌(混合)的均匀性愈差；反之，搅拌(混合)的分离强度愈小，则搅拌(混合)的均匀性愈好。

(二)搅拌(混合)的机理

搅拌(混合)过程存在着物质对流混合、(分子)扩散混合和剪力混合三种混合过程。对于互不相溶的组分的混合，由于搅拌(混合)器运动部件表面对物料的相对运动，搅拌(混合)的分离尺度即逐渐降低，但因物料内部不存在分子扩散现象，故分离强度不可能降低，这种搅拌(混合)称为对流混合。

对于互溶组分的搅拌(混合)，除对流混合外，一般还存在(分子)扩散混合。随着搅拌(混合)过程的进行，当混合物分离尺度小至某值之后，由于两组分之间的接触面积的增加以及扩散平均自由程的缩短，大大增加了溶解扩散的速率，从而混合物的分离强度不断下降，混合过程就变为以扩散过程为主的过程，称为(分子)扩散混合。实际上，完全不相溶是不存在的，所以在搅拌(混合)过程中，有一个由对流混合到扩散混合的逐渐过渡，主要取决于分离程度的大小。事实证明，分离尺度大时多为对流混合，分离尺度小时多为扩散混合。

对于高黏度液体的混合，既无明显的(分子)扩散混合，又难以造成良好的湍流以分割组分元素。在这种情况下，搅拌(混合)的作用主要是剪力。剪力的作用使组分被拉成愈来愈薄的料层，其结果使一种组分所独占的区域尺寸减小。

(三)搅拌(混合)速率

搅拌(混合)的速率是指搅拌(混合)过程中物料原来状态与各添加物料中各组分达到完全随机分配状态之间的速率。因此，混合过程的速率，完全可以用搅拌(混合)质量指标对时间的变化率来表示，即d(σ²)／dt。

搅拌(混合)过程的推动力可表示为()。搅拌(混合)速率d(σ²)／dt正比于此推动力，即

式中 k——搅拌(混合)速率系数，其值与物料的性质及搅拌(混合)设备的性能有关

将上式从混合开始时的积分至t时刻的σ²，即得：