第七章第五節(jié)(均質(zhì)機)

1、1 第五節(jié)第五節(jié) 均質(zhì)機均質(zhì)機一、概一、概 述述o 食品均質(zhì)機是食品的精食品均質(zhì)機是食品的精加工機械，它常與物料加工機械，它常與物料的混合、攪拌及乳化機的混合、攪拌及乳化機械配套使用。械配套使用。21 1、均質(zhì)的原理、均質(zhì)的原理o 通過通過機械作用或流體力學效應機械作用或流體力學效應造成高壓、擠壓造成高壓、擠壓沖擊、失壓等，使物料在高壓下擠研，強沖擊沖擊、失壓等，使物料在高壓下擠研，強沖擊下發(fā)生剪切，失壓下膨脹，在這三重作用下達下發(fā)生剪切，失壓下膨脹，在這三重作用下達到細化和混合均質(zhì)的目的。到細化和混合均質(zhì)的目的。32 2、分類、分類食品均質(zhì)機按食品均質(zhì)機按構(gòu)造構(gòu)造分為分為: : 高壓均質(zhì)機高

2、壓均質(zhì)機* * * 高剪切旋轉(zhuǎn)式高剪切旋轉(zhuǎn)式 離心均質(zhì)機（凈化均質(zhì)機）離心均質(zhì)機（凈化均質(zhì)機） 噴射式均質(zhì)機噴射式均質(zhì)機 超聲波均質(zhì)機超聲波均質(zhì)機 膠體磨均質(zhì)機膠體磨均質(zhì)機4二、高壓均二、高壓均質(zhì)機質(zhì)機（一）高壓均質(zhì)機的工作原理（一）高壓均質(zhì)機的工作原理 高壓均質(zhì)機是以物料在高壓作用下通過非常高壓均質(zhì)機是以物料在高壓作用下通過非常狹窄的間隙狹窄的間隙（一般小于（一般小于0.10.1mmmm），造成高流速），造成高流速（150150m/s-m/s-200200m/sm/s），使料液受到強大的），使料液受到強大的剪切剪切力力，同時，由于料液中的微粒發(fā)生，同時，由于料液中的微粒發(fā)生高速撞擊高速撞擊以

3、以及液料流在通過均質(zhì)閥時產(chǎn)生的及液料流在通過均質(zhì)閥時產(chǎn)生的漩渦漩渦作用，使作用，使微粒碎裂，從而達到均質(zhì)的目的。微粒碎裂，從而達到均質(zhì)的目的。5高壓均質(zhì)閥內(nèi)粉碎脂肪示意圖高壓均質(zhì)閥內(nèi)粉碎脂肪示意圖6均質(zhì)機工作過程的機理均質(zhì)機工作過程的機理學說學說1 1剪切學說剪切學說 剪切學說認為，流體在高壓作用下高速流動，剪切學說認為，流體在高壓作用下高速流動，通過均質(zhì)機的均質(zhì)閥縫隙處，由于產(chǎn)生極大的通過均質(zhì)機的均質(zhì)閥縫隙處，由于產(chǎn)生極大的速度梯度速度梯度，在剪切力作用下使液滴破碎達到均，在剪切力作用下使液滴破碎達到均質(zhì)的目的。質(zhì)的目的。 72 2撞擊學說撞擊學說撞擊學說認為，在高壓作用下，流體中的液滴與撞

4、擊學說認為，在高壓作用下，流體中的液滴與均質(zhì)閥發(fā)生均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊高速撞擊現(xiàn)象，從而使液滴破裂達現(xiàn)象，從而使液滴破裂達到均質(zhì)的目的到均質(zhì)的目的。83 3空穴學說空穴學說空穴學說認為，在高壓作用下使料液高速流過縫空穴學說認為，在高壓作用下使料液高速流過縫隙，因而產(chǎn)生了高頻振動，引起了迅速交替的隙，因而產(chǎn)生了高頻振動，引起了迅速交替的壓縮與膨脹作用，在瞬間引起壓縮與膨脹作用，在瞬間引起空穴空穴現(xiàn)象，使液現(xiàn)象，使液滴破裂，達到均質(zhì)目的。滴破裂，達到均質(zhì)目的。9（二）高壓均質(zhì)機的結(jié)構(gòu)和工作過程（二）高壓均質(zhì)機的結(jié)構(gòu)和工作過程三柱塞往復泵：三柱塞往復泵：產(chǎn)生高壓產(chǎn)生高壓雙級均質(zhì)閥頭：雙級均質(zhì)閥頭：碎化

5、、分散脂肪球碎化、分散脂肪球傳動機構(gòu)：傳動機構(gòu)：電機、曲柄連桿電機、曲柄連桿附件：附件：操縱盤、高壓表、進出管、壓力調(diào)節(jié)手操縱盤、高壓表、進出管、壓力調(diào)節(jié)手柄柄殼體及機座殼體及機座10 均質(zhì)機結(jié)構(gòu)組合圖均質(zhì)機結(jié)構(gòu)組合圖1.1.操縱盤；操縱盤；2.2.傳動機構(gòu)；傳動機構(gòu)；3.3.均質(zhì)頭；均質(zhì)頭；4.4.泵體；泵體；5.5.高壓表；高壓表；6.6.電動機；電動機；7.7.機座及外殼機座及外殼11均質(zhì)機機體組合均質(zhì)機機體組合圖圖o 1.1.連桿；連桿；2.2.機架；機架；3.3.柱塞環(huán)封；柱塞環(huán)封；4.4.柱塞；柱塞；5.5.均質(zhì)閥；均質(zhì)閥；6.6.壓力調(diào)節(jié)桿；壓力調(diào)節(jié)桿；7.7.高壓壓力表；高壓壓

6、力表；8.8.上閥門；上閥門；9.9.下閥門下閥門12131 1三柱塞往復三柱塞往復泵泵1.1.進料腔；進料腔；2.2.吸入活門；吸入活門；3.3.活門座；活門座；4.4.排出活門；排出活門；5.5.泵體；泵體；6.6.冷卻水管；冷卻水管；7.7.柱塞；柱塞；8.8.填料；填料；9.9.墊片墊片 14由于活塞往復運動而周期性交替地自動開啟或關(guān)由于活塞往復運動而周期性交替地自動開啟或關(guān)閉，以完成吸入與排出液料的功能。三柱塞閉，以完成吸入與排出液料的功能。三柱塞泵共有六個活閥，其中吸入和排出閥各三個。泵共有六個活閥，其中吸入和排出閥各三個。自動活門：自動活門：利用重力或彈簧力控制。利用重力或彈簧力

7、控制。 強制活門：強制活門：機械上的配合，只有在粘度較高時，機械上的配合，只有在粘度較高時，才采用才采用。吸入和排出活閥吸入和排出活閥：15a a工作原理：工作原理：o當柱塞向右運動時，缸腔容積增大而腔內(nèi)壓力當柱塞向右運動時，缸腔容積增大而腔內(nèi)壓力降低形成低壓，貯槽內(nèi)的液體靠壓差而沖開吸降低形成低壓，貯槽內(nèi)的液體靠壓差而沖開吸入閥門而進缸體內(nèi)達到完成吸入工作過程。入閥門而進缸體內(nèi)達到完成吸入工作過程。o當柱塞向左運動時，由于缸體容積縮小而壓縮當柱塞向左運動時，由于缸體容積縮小而壓縮液體，達到工作壓力而沖開排出活門完成排液液體，達到工作壓力而沖開排出活門完成排液過程過程。16b b、排液量、排液

8、量o 往復泵在活塞來回一次中，只吸入和排除液體往復泵在活塞來回一次中，只吸入和排除液體各一次的泵稱為單動泵。各一次的泵稱為單動泵。o 由于單動泵的吸入活閥和排出活閥均裝在活塞由于單動泵的吸入活閥和排出活閥均裝在活塞的一側(cè)，吸液時就不能排液，因此排液不連續(xù)。的一側(cè)，吸液時就不能排液，因此排液不連續(xù)。由于活塞由連桿和曲軸帶動，活塞在左右兩點由于活塞由連桿和曲軸帶動，活塞在左右兩點之間的往復運動不是等速度。之間的往復運動不是等速度。17所以，排液量也就隨著活塞的移動而有相應的所以，排液量也就隨著活塞的移動而有相應的起伏，其流量曲線如圖所示。起伏，其流量曲線如圖所示。 18為了改善單動泵的不均勻性，多

9、采用雙動泵或三為了改善單動泵的不均勻性，多采用雙動泵或三聯(lián)泵。雙動往復泵的工作原理如圖所示，在活塞聯(lián)泵。雙動往復泵的工作原理如圖所示，在活塞兩側(cè)的泵體內(nèi)部裝有吸入閥和排出閥，無論活塞兩側(cè)的泵體內(nèi)部裝有吸入閥和排出閥，無論活塞向那一邊運動，總有一個吸入閥和一個排出閥打向那一邊運動，總有一個吸入閥和一個排出閥打開，即在活塞往復一次中，吸液和排液各進行兩開，即在活塞往復一次中，吸液和排液各進行兩次，使吸入管路和排出管路總有液體流過，使送次，使吸入管路和排出管路總有液體流過，使送液連續(xù)，但流量曲線仍有起伏，如圖所液連續(xù)，但流量曲線仍有起伏，如圖所示。示。19雙動往復泵流量曲線圖雙動往復泵流量曲線圖雙動

10、往復泵工作示意圖雙動往復泵工作示意圖20為保持排出液的連續(xù)且均勻，通常采用三聯(lián)泵，為保持排出液的連續(xù)且均勻，通常采用三聯(lián)泵，三聯(lián)泵的實質(zhì)是三臺單動泵并聯(lián)構(gòu)成，通常又三聯(lián)泵的實質(zhì)是三臺單動泵并聯(lián)構(gòu)成，通常又稱為稱為三柱塞泵三柱塞泵，其流量曲線如圖所示。，其流量曲線如圖所示。 三柱塞往復泵流量曲線三柱塞往復泵流量曲線圖圖212 2均均質(zhì)閥質(zhì)閥o均質(zhì)閥的工作原理如下圖所示，一般在均質(zhì)操均質(zhì)閥的工作原理如下圖所示，一般在均質(zhì)操作中設(shè)有兩級均質(zhì)閥，第一級為高壓流體，其作中設(shè)有兩級均質(zhì)閥，第一級為高壓流體，其壓力高達壓力高達20m20mpa-pa-2525mpampa，主要作用是使脂肪球，主要作用是使脂肪

11、球均勻分散，經(jīng)過第一級后的流體壓力下降至均勻分散，經(jīng)過第一級后的流體壓力下降至3.5 3.5 mpampa，第二級的主要作用是使脂肪球分散。，第二級的主要作用是使脂肪球分散。22由于高壓物料的高速流動，閥座與閥芯（又稱由于高壓物料的高速流動，閥座與閥芯（又稱閥盤或均質(zhì)頭）的磨損相當嚴重，一般多用含有閥盤或均質(zhì)頭）的磨損相當嚴重，一般多用含有鎢、鉻、鈷等元素的耐磨合金鋼，并經(jīng)過精細的鎢、鉻、鈷等元素的耐磨合金鋼，并經(jīng)過精細的研磨加工制造。雙級均質(zhì)閥的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所研磨加工制造。雙級均質(zhì)閥的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。示。2324 高剪切旋轉(zhuǎn)式高剪切旋轉(zhuǎn)式：不轉(zhuǎn)動的定子和不轉(zhuǎn)動的定子和高速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子高速

12、轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子組成。組成。三三 各種形式均質(zhì)機簡介各種形式均質(zhì)機簡介25將混合罐內(nèi)盛足液體，啟動電將混合罐內(nèi)盛足液體，啟動電機，其軸帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，此時機，其軸帶動渦輪旋轉(zhuǎn)，此時定子下部入口形成一個向上的定子下部入口形成一個向上的抽吸力使物料進入均質(zhì)頭內(nèi)。抽吸力使物料進入均質(zhì)頭內(nèi)。物料在均質(zhì)頭內(nèi)物料在均質(zhì)頭內(nèi)第一次第一次受到高受到高速速沖擊、擠壓、剪切、磨擦沖擊、擠壓、剪切、磨擦。在通過定子特殊的孔向水平噴在通過定子特殊的孔向水平噴射時，物料受到射時，物料受到第二次高速沖第二次高速沖擊、擠壓、剪切。擊、擠壓、剪切。水平向噴射水平向噴射的物流在均質(zhì)混合罐內(nèi)產(chǎn)生徑的物流在均質(zhì)混合罐內(nèi)產(chǎn)生徑向流和軸向推移

13、，此時物料受向流和軸向推移，此時物料受到第三次沖擊。到第三次沖擊。26 離心均質(zhì)機（凈化均質(zhì)機）離心均質(zhì)機（凈化均質(zhì)機）：先由離心力分級，先由離心力分級，后由高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生劇烈相對運動，從而均質(zhì)。后由高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生劇烈相對運動，從而均質(zhì)。27o 離心式均質(zhì)機是以高速回轉(zhuǎn)鼓使料液在慣性離心式均質(zhì)機是以高速回轉(zhuǎn)鼓使料液在慣性力的作用下分成密度力的作用下分成密度大、中、小三相大、中、小三相，密度，密度大的物料成分（包括雜質(zhì)）趨向鼓壁，密度大的物料成分（包括雜質(zhì)）趨向鼓壁，密度中等的物料順上方管道排出，密度小的脂肪中等的物料順上方管道排出，密度小的脂肪類被導入上室，上室內(nèi)有一塊帶尖齒的圓盤，類被導入上室，

14、上室內(nèi)有一塊帶尖齒的圓盤，使物料以很高的速度圍繞該盤旋轉(zhuǎn)并與其產(chǎn)使物料以很高的速度圍繞該盤旋轉(zhuǎn)并與其產(chǎn)生劇烈的相對運動，使得局部產(chǎn)生漩渦，引生劇烈的相對運動，使得局部產(chǎn)生漩渦，引起脂肪球破裂而達到均質(zhì)的目的。起脂肪球破裂而達到均質(zhì)的目的。離心均質(zhì)機的工作原理離心均質(zhì)機的工作原理28離離心心式式均均質(zhì)質(zhì)機機29 噴射式均質(zhì)機噴射式均質(zhì)機：利利用蒸汽或壓縮空氣用蒸汽或壓縮空氣流來提供物料均質(zhì)流來提供物料均質(zhì)的能量，物料相互的能量，物料相互碰撞及與金屬的碰碰撞及與金屬的碰撞，均質(zhì)。撞，均質(zhì)。30 超聲波均質(zhì)機超聲波均質(zhì)機：利用超聲波是縱波的特點，利用超聲波是縱波的特點，迅速膨脹壓縮，均質(zhì)。迅速膨脹壓

15、縮，均質(zhì)。31s-150ds-150d型型 數(shù)碼式超聲波數(shù)碼式超聲波細胞破碎儀細胞破碎儀s-250d s-250d 功率功率200w 200w 頻率；頻率；20khz20khzs-450ds-450d型型 數(shù)碼式超聲波細胞數(shù)碼式超聲波細胞破碎儀破碎儀 功率功率400w 400w 頻率；頻率；20khz20khz最大處理樣品能力為最大處理樣品能力為1000ml1000ml。s-910bcas-910bca型型 連續(xù)流超聲波細連續(xù)流超聲波細胞破碎儀胞破碎儀功率：功率：1000w 1000w 頻率：頻率：20khz20khz32 膠體磨均質(zhì)機膠體磨均質(zhì)機：定盤和動盤的高速相對運動定盤和動盤的高速相對

16、運動產(chǎn)生急劇的速度梯度、剪切摩擦和湍動攪動，產(chǎn)生急劇的速度梯度、剪切摩擦和湍動攪動，均質(zhì)。均質(zhì)。33（四）影響均質(zhì)效果的因素（四）影響均質(zhì)效果的因素當當t t升高，升高，飽和蒸汽壓也高，均質(zhì)時空穴易形成，飽和蒸汽壓也高，均質(zhì)時空穴易形成，因此為了提高均質(zhì)效果，因此為了提高均質(zhì)效果，在保證質(zhì)量不變的條件下，在保證質(zhì)量不變的條件下，t t可適當高一些，可促使脂肪球進一步粉碎和分散?？蛇m當高一些，可促使脂肪球進一步粉碎和分散。但但t t過高，過高，易引起空穴腐蝕及液料變質(zhì)、焦化等現(xiàn)象，易引起空穴腐蝕及液料變質(zhì)、焦化等現(xiàn)象，且不利于熱穩(wěn)定性，常利用冷卻措施，按不同的物且不利于熱穩(wěn)定性，常利用冷卻措施，

17、按不同的物料作相應的調(diào)整。如牛奶均質(zhì)溫度一般為料作相應的調(diào)整。如牛奶均質(zhì)溫度一般為50507070度，度，超過超過7070度易產(chǎn)生氣窩度易產(chǎn)生氣窩。1 1、溫度（、溫度（t t）342 2、壓、壓力力直接關(guān)系到空穴效應的程度；直接關(guān)系到空穴效應的程度；由于液體中形成的汽泡與壓裂交替進行，伴隨壓由于液體中形成的汽泡與壓裂交替進行，伴隨壓力的變化，應控制壓力變化，防止空穴失控或力的變化，應控制壓力變化，防止空穴失控或減少。減少。均質(zhì)壓力調(diào)節(jié)裝置改變閥心壓力，閥座與閥桿間均質(zhì)壓力調(diào)節(jié)裝置改變閥心壓力，閥座與閥桿間隙來調(diào)節(jié)壓力大小。隙來調(diào)節(jié)壓力大小。調(diào)節(jié)裝置有液壓調(diào)節(jié)和手工調(diào)節(jié)兩種調(diào)節(jié)裝置有液壓調(diào)節(jié)和

18、手工調(diào)節(jié)兩種353 3、均質(zhì)閥形式（平面型和非平面型）、均質(zhì)閥形式（平面型和非平面型）平面型：平面型：其閥座、閥丁工作面均為平面，形狀簡其閥座、閥丁工作面均為平面，形狀簡單，加工、修復方便，使用普遍，尤其適用于有單，加工、修復方便，使用普遍，尤其適用于有強腐蝕性液體。強腐蝕性液體。非平面型：非平面型：閥座、閥丁同開有兩道同心環(huán)狀溝槽，閥座、閥丁同開有兩道同心環(huán)狀溝槽，且互相鑲嵌，軸向截面呈鋸齒形均質(zhì)縫隙。其效且互相鑲嵌，軸向截面呈鋸齒形均質(zhì)縫隙。其效率比平面型高，可在較低的壓力下取得和平面型率比平面型高，可在較低的壓力下取得和平面型相同的效果，不宜于有強腐蝕性液體，其結(jié)構(gòu)復相同的效果，不宜于有強腐蝕性液體，其結(jié)構(gòu)復雜，加工、修復困難。雜