高壓均質(zhì)機工作原理及特點

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高壓均質(zhì)機工作原理及特點高壓均質(zhì)機以高壓往復(fù)泵為動力傳遞及物料輸送機構(gòu)，將物料輸送至工作閥(一級均質(zhì)閥及二級乳化閥)部分。要處理物料在通過工作閥的過程中，在高壓下產(chǎn)生強烈的剪切、撞擊和空穴作用，從而使液態(tài)物質(zhì)或以液體為載體的固體顆粒得到超微細化。工作閥原理示意圖及顆粒細化原理簡介：圖1:物料被輸送至工作閥進口(尚未通過工作閥)圖2:物料源源不斷地通過一級均質(zhì)閥和二級乳化閥如圖1所示，物料在尚未通過工作閥時，一級均質(zhì)閥和二級乳化閥的閥芯和閥座在力F1和F2的作用下均緊密地貼合在一起。物料在通過工作閥時(如圖2)，閥芯和閥座都被物料強制地擠開一條狹縫，同時分別產(chǎn)生壓力P1

2、和P2以平衡力F1和F2。物料在通過一級均質(zhì)閥(序號1、2、3)時，壓力從P1突降至P2，也就隨著這壓力能的突然釋放，在閥芯、閥座和沖擊環(huán)這三者組成的狹小區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生類似爆炸效應(yīng)的強烈的空穴作用，同時伴隨著物料通過閥芯和閥座間的狹縫產(chǎn)生的剪切作用以及與沖擊環(huán)撞擊產(chǎn)生的高速撞擊作用，如此強烈地綜合作用，從而使顆粒得到超微細化。一般來說，P2的壓力(即乳化壓力)調(diào)得很低，二級乳化閥的作用主要是使已經(jīng)細化的顆粒分布得更加均勻一些。據(jù)美國Gaulin公司的資料介紹，絕大部分情況下，單單使用一級均質(zhì)閥即可獲得理想的效果。主要優(yōu)缺點：相對于離心式分散乳化設(shè)備(如膠體磨、高剪切混合乳化機等)），高壓均質(zhì)機的特

3、點是1)）細化作用更為強烈。這是因為工作閥的閥芯和閥座之間在初始位是緊密貼合的，只是在工作時被料液強制擠出了一條狹縫；而離心式乳化設(shè)備的轉(zhuǎn)定子之間為滿足高速旋轉(zhuǎn)并且不產(chǎn)生過多的熱量，必然有較大的間隙(相對均質(zhì)閥而言)；同時，由于均質(zhì)機的傳動機構(gòu)是容積式往復(fù)泵，所以從理論上說，均質(zhì)壓力可以無限地提高，而壓力越高，細化效果就越好。2)均質(zhì)機的細化作用主要是利用了物料間的相互作用，所以物料的發(fā)熱量較小，因而能保持物料的性能基本不變。3)均質(zhì)機能定量輸送物料，因為它依靠往復(fù)泵送料。4)均質(zhì)機耗能較大5)均質(zhì)機的易損使較多，維護工作量較大，特別在壓力很高的情況下6)均質(zhì)機不適合于粘度很高的情況高壓均質(zhì)機

4、由電機 、柱塞泵、乳化閥、沖擊環(huán)、料罐等組成。固液二相原料經(jīng)柱塞泵吸入加至高壓，從乳化閥以高速霧狀噴至沖擊環(huán)，完成乳化均質(zhì)過程。傳統(tǒng)的理論有剪切論、氣爆論、乳化論及碰撞論。剪切論：流體在管道內(nèi)流動，中心流速最快，管壁附近流速最慢，存在速度差形成流體剪切。氣爆論：原料中混入的氣體經(jīng)高壓柱塞泵加至高壓，體積被大大壓縮，當(dāng)從乳化閥噴出時，壓力急劇釋放，氣體體積急劇膨脹產(chǎn)生氣爆，可將固體份粉碎，促進固液二相混合。乳化論：高壓流體經(jīng)乳化閥流道沖擊混合。碰撞論：高壓流體從乳化閥以霧狀高速噴射至沖擊環(huán)，固體份被粉碎，促進固液二相混合。四大理論各有側(cè)重，互為補充。只要能使固體份細化，提高其比表面積及表面能，就

5、可達到理想的均質(zhì)效果。設(shè)計中要注意的幾點問題：1.壓力、流量與電機功率的關(guān)系。2.柱塞泵的耐磨性及密封。3.乳化閥、沖擊環(huán)的耐磨性。4.結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計。產(chǎn)品分類及選用高壓均質(zhì)機的分類：按結(jié)構(gòu)型式分為立式整體型均質(zhì)機和臥式組合型均質(zhì)機。前者一般適用于中小型設(shè)備(功率在45kw以下)；后者適用于大型設(shè)備(功率在45kw以上)。目前國內(nèi)大多數(shù)廠家生產(chǎn)的都是立式整體型均質(zhì)機。這種型式結(jié)構(gòu)緊湊，外形美觀占地面積小。但對大型設(shè)備而言，穩(wěn)定性就成了主要的問題。所謂臥式組合型均質(zhì)機指的是電機、減速箱、曲軸箱、潤滑站等相對獨立成塊，并分布在同一水平面上，通過皮帶(輪)、聯(lián)軸器、油管等連成一體。整機重心低、運轉(zhuǎn)平

6、穩(wěn)、檢修方便。1995年5月為給世界上最著名的化工企業(yè)之一德國BASF公司配套高質(zhì)量的大噸位均質(zhì)機，我們研制了國內(nèi)第一臺大型臥式均質(zhì)機。在此基礎(chǔ)上通過幾年的實踐，該產(chǎn)品形成十幾個規(guī)格的系列，最大功率達150kw(對應(yīng)流量20t/h，壓力22Mpa)。經(jīng)上?？萍记闆r所計算機聯(lián)機檢索證明為國內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)水準(zhǔn)接近國際先進水平。按柱塞每分鐘的往復(fù)次數(shù)分為普通型均質(zhì)機和低速型均質(zhì)機。美國Gaulin公司將柱塞每分鐘往復(fù)次數(shù)在150次以下劃為低速型，在150次以上的稱為普通型。均質(zhì)機曲軸的轉(zhuǎn)速(即同比決定柱塞的往復(fù)頻率)是決定整機性能的最關(guān)鍵的因素之一。在材質(zhì)、加工精度、結(jié)構(gòu)等相同的情況下，在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)

7、速越低，則各磨擦副(如軸與瓦、柱塞與密封等)在單位時間內(nèi)的磨損度、泵體內(nèi)各受力零件(如閥芯、閥座等)在同等時間內(nèi)的損壞程度均大幅度降低，且設(shè)備運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性也大大提高。所以該系列特別適合于長時間使用的場合。我廠在1995年率先開發(fā)的LS系列低速高速能均質(zhì)機以優(yōu)異的性能迅速在全國得到推廣，截至1999年已有國內(nèi)外400多家用戶選用。按控制方式可分為手動控制式、手調(diào)液力控制式以及全自動控制式。目前，手動控制式在市場上占主導(dǎo)地位。如果整條生產(chǎn)線都是自動控制的，可選用全自動控制均質(zhì)機。關(guān)于全自動控制均質(zhì)機，可參閱均質(zhì)機、噴霧泵自動控制技術(shù)按使用情況可分為生產(chǎn)用均質(zhì)機和實驗型均質(zhì)機。相對于其它廠家的產(chǎn)品，

8、我廠生產(chǎn)的JHG系列實驗型均質(zhì)機具有以下特點：1)采用柱塞水平運動結(jié)構(gòu)，與柱塞垂直(上下)運動的實驗機相比，其柱塞處可噴淋冷卻水，從而延長柱塞密封圈的壽命2)物料泄漏后不會進入油箱3)立方體形的整體造型，美觀且操作方便，并可加輪子方便搬運。按均質(zhì)機在生產(chǎn)線上的位置可分為上游均質(zhì)機和下游均質(zhì)機。一般在滅菌前使用的均質(zhì)機稱上游均質(zhì)機，在滅菌后使用的均質(zhì)機稱下游均質(zhì)機。通常前者采用一般的均質(zhì)機即可，而后者要采用無菌均質(zhì)機。所謂無菌均質(zhì)機，就是將均質(zhì)機柱塞處的動密封泄漏點以及進出口的靜密封處的泄漏點通過蒸汽(或過熱水)與大氣隔絕，這樣的均質(zhì)機可作為無菌設(shè)備在殺菌后使用。如果有此類需要，我們將樂意提供該

9、類設(shè)備。高壓均質(zhì)機的選型(1)選擇普通型還是低速型？對應(yīng)于同樣的流量和壓力，普通型均質(zhì)機的單價要比低速型機的單價要低。所以綜合考慮價格性能因素，我們建議：如果設(shè)備每天的運轉(zhuǎn)時間在10小時以內(nèi)，則可考慮用普通型(HOMG系列)；如果設(shè)備每天的運轉(zhuǎn)時間在10小時以上18小時以下，建議選擇低速型(LS系列)；如果工況為連續(xù)使用型，即連續(xù)幾天或幾十天連續(xù)不停地使用，則要作為特殊工況單獨考慮。(2)關(guān)于流量：用戶在使用過程中，會發(fā)現(xiàn)很多情況下實際流量比制造商所提供的性能參數(shù)中標(biāo)定的設(shè)備流量要小一些。這主要是由以下原因造成的：a)粘度：用戶所處理的物料是千變?nèi)f化的，其粘度差別很大。一般來說，物料的粘度越高

10、，其容量效率越低(即流量損失越大)，參見下表：粘度（CST）10010002000600010000容積效率92%91%90.5%80%59%粘度與容積效率的關(guān)系（僅供參考）b)壓力：壓力對容量效率的影響很大，特別在壓力很高等情況下。這是因為，在高壓下，通常被視為不可壓縮的流體成了彈性體；同時，壓力越高，通過泵體內(nèi)閥芯閥座的內(nèi)泄漏也增加了c)進料方式：一般來說，壓力進料比自吸進料的容積效率要高一些。綜上所述，我們建議：a)所處理物料的粘度越大，所使用的壓力越高，則所選擇的設(shè)備流量就要留更多的裕量b)盡量采用壓力進料，進料壓力在1.5kgf/cm2左右c)如果整條生產(chǎn)線的產(chǎn)量必須嚴(yán)格保持一致，那

11、么最好采用變頻調(diào)速的方式使流量無級可調(diào)。(3)關(guān)于壓力：壓力越高，細化效果越好；但同時，壓力越高，設(shè)備價格也越高，耗電量也同比增大，同時易損件增多也就是說，壓力越高，運行費用越大。有必要了解的是，壓力和細化效果呈根號曲線關(guān)系，而壓力與運行費用接近于正比例(見下圖)所以，在選擇壓力參數(shù)時，我們建議采用以下原則：在達到經(jīng)濟破碎效果的前提下，使用壓力越小越好。在使用壓力選定后，再根據(jù)制造商提供的設(shè)備性能參數(shù)表，選擇標(biāo)定的額定壓力大于使用壓力的設(shè)備即可。應(yīng)用簡介均質(zhì)機操作獨特的原理為無數(shù)工藝流程的革新以及各種新產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用提供了簡便而卓有成效的途徑，均質(zhì)機的作用主要有：提高產(chǎn)品的均勻度和穩(wěn)定性；增加

12、保質(zhì)期；減少反應(yīng)時間從而節(jié)省大量催化劑或添加劑；改變產(chǎn)品的稠度改善產(chǎn)品的口味和色澤等等，其典型的應(yīng)用領(lǐng)域如下：化工行業(yè)：油漆涂料，各種乳化劑，燃油重油消毒劑，殺蟲劑，感光乳劑，橡膠漿，樹脂膠，增稠劑，膨潤土，香精，硅材料，碳黑，氧化鎂，二氧化鈦等?；瘖y品行業(yè)：洗滌劑，調(diào)理劑，潤膚露，香水等。食品飲料行業(yè)：豆乳、牛乳，花生乳，濃縮乳，奶油，混合乳酪，各種果肉型天然飲料，冰淇淋，花粉液等中西保健營養(yǎng)液，食品添加劑，各種調(diào)味品等。制藥行業(yè)：抗生素，抗酸劑，液漿制劑，靜脈乳劑等。生物工程技術(shù)：高壓均質(zhì)機在生物工程上的應(yīng)用愈來愈受到重視，這主要是因為高壓均質(zhì)機能夠高效率地對細胞壁進行破碎從而提取其內(nèi)含物

13、：如酶、朊等。下面舉幾個具體的例子來簡單說明一下均質(zhì)機的應(yīng)用：為什么化妝品會被表皮吸收：經(jīng)常聽到化妝品廣告中有這樣的語句：滲入肌膚表層被肌膚完全吸收。事實上，被肌膚完全吸收是不可能的，但滲入肌膚表層卻有著科學(xué)的依據(jù)。生物學(xué)告訴我們，人體表皮微孔的平均直徑約在1.5微米，而絕大多數(shù)化妝品原料在450kgf/cm的均質(zhì)壓力作用后的平均顆粒度在1微米左右，這樣化妝品滲入肌膚就不難理解了。同時也就不難理解國外化妝品行業(yè)為什么會大量使用高壓均質(zhì)機。怎樣提高鱉精，蜂皇漿，花粉口服液，藥品等的人體吸收率：在這些比較貴重的產(chǎn)品的生產(chǎn)中，提高人體的吸收率有很大的意義，因為吸收率提高意味著達到同樣效果時所用原料的

14、減少，也即意味著生產(chǎn)成本的降低。怎樣達到這個目的呢？大家知道，人體之所以會吸收是由于酶的作用，吸收效率很大程度上取決于酶促反應(yīng)的面積。進入人體的物質(zhì)其顆粒度越小則與酶接觸起反應(yīng)的表面積越大，所以吸收的效率越高。而高壓均質(zhì)機的作用就是使介質(zhì)的顆粒極度細化(液-液均質(zhì)平均粒度在1um以下)，何況均質(zhì)后的產(chǎn)品還能得到不沉淀高膠狀高穩(wěn)定性等優(yōu)點，從而使成品的外觀也大大改善，所以在較昂貴的口服液中使用高壓均質(zhì)機的效益是顯而易見的。根據(jù)第2條敘述的原理，相信大家不難理解使用高壓均質(zhì)機后為什么可以提高化學(xué)催化劑，各種添加劑以及其它化工產(chǎn)品的功效。有人問：既然均質(zhì)機的工作介質(zhì)是流體，那么在粉狀產(chǎn)品中又是如何應(yīng)

15、用的呢？這個問題再簡單不過：用高壓均質(zhì)機細化后，在進行干燥的粉狀產(chǎn)品即可得到高質(zhì)量高壓均質(zhì)是一種制備超細液液乳化液或液固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于食品、化工、制藥、輕工 、生物工程等各行業(yè)的生產(chǎn)者和科研領(lǐng)域。 （一）性能特點在該機中凡與物料相接觸的零部件材料都具有極高的耐磨性和良好的耐腐蝕性、對物料不會產(chǎn)生不良的影響，高壓均質(zhì)機與其它均質(zhì)設(shè)備相比，具有占地面積小、效率高、能量大、反應(yīng)時間快、運轉(zhuǎn)費用低等優(yōu)點。東華牌高壓均質(zhì)機品種、規(guī)格齊全，完全能滿足各個領(lǐng)域用戶的需要。均質(zhì)功率從1KW-200KW，壓力從15MPa-100MPa，從0.2升物料能做實驗的臺式小型均質(zhì)機到3萬升/小時超大型均

16、質(zhì)機，各種規(guī)格達一百多種，為全國同行業(yè)之最。機器的均質(zhì)系統(tǒng)分別由一級閥和二級閥組成雙級均質(zhì)系統(tǒng)，兩者的均質(zhì)壓力可以在其額定的壓力范圍內(nèi)任意選擇，兩者可同時使用，也可單獨使用。均質(zhì)閥的結(jié)構(gòu)可分為平型和W型兩種，平型閥能承受高壓沖擊，具有耐磨性好、使用壽命長等優(yōu)點。W型閥是一種能在一組閥件內(nèi)產(chǎn)生多次均質(zhì)過程結(jié)構(gòu)的閥，大大的提高了其均質(zhì)效果。泵休閥的結(jié)構(gòu)分球型閥和碟型閥二種，球型具有耐高壓、使用壽命長等優(yōu)點。碟型具有結(jié)構(gòu)簡單、容積效率高等優(yōu)點。一、傳動部件采用強制冷卻加壓潤滑，大大提高了傳動部位的壽命，適用于現(xiàn)代工業(yè)長期連續(xù)工作，傳動齒輪采用人字齒輪傳動，運轉(zhuǎn)平衡、可靠、噪音低。柱塞往復(fù)速度設(shè)計在1

17、30次/分-160次/分之間，完全適用于各種粘度的料液，把閥件磨損降至最低限度。機器的工作部分能承受140高溫。二、超大型機器。工作壓力采用液壓控制，操作方便、加壓卸壓輕松自如，改變了手工加壓費力的現(xiàn)象。超大的機器、超高產(chǎn)壓力，只要旋動旋鈕即可調(diào)壓。三、使用特殊裝置的壓力顯示，減少壓力表震動，使壓力表使用壽命延長一倍，同時只要用戶需要，其壓力可采用壓力傳感數(shù)字顯示，來顯示壓力。四、采用了一種新型耐磨密封材料，耐高壓、自潤滑性能好， 從而使柱塞的使用壽命比原物提高了2-3倍，密封圈的使用壽命提高了3-5倍，并可做到長時期“滴水不漏”的理想境界。五、我們采用了與國際同類產(chǎn)品完全一致的材料（鎢鈷合金

18、、鈷鉻鎢合金），從而使易損閥件的壽命比原先成倍品提高，并能承受酸堿溶液的長期沖洗。六、均質(zhì)機的功能主要是均質(zhì)，在裝有雙級閥的機器上只要物料通過均質(zhì)閥內(nèi)一次，物料就被均質(zhì)四次以上，有的可達6-8次，從而，在同樣壓力的情況下，大大提高了其均質(zhì)效果，因此使我廠高壓均質(zhì)機均質(zhì)效果這項指標(biāo)達到國際同類產(chǎn)品的先進水平。物料的加工是在均質(zhì)閥里進行的，物料在高壓下進入調(diào)節(jié)間隙的閥件時，物料獲得極高的流速（200300m/s），從而在均質(zhì)閥里形成一個巨大的壓力下跌，在空穴效應(yīng)，瑞流和剪切的多種作用下把原先比較粗糙的乳濁液或懸浮液加工成極細微分散、均勻、穩(wěn)定的液液乳化物或液固分散物。我廠根據(jù)各物料的特性，分別設(shè)計

19、種種結(jié)構(gòu)的均質(zhì)閥，使用戶在同樣達到產(chǎn)品質(zhì)量要求的情況下實現(xiàn)低耗高效的程度。均質(zhì)效果 通過高壓均質(zhì)后的產(chǎn)品有很多優(yōu)點，有極高的穩(wěn)定性，能提高產(chǎn)品保存質(zhì)量、提高產(chǎn)品的品位和檔次，能使你的產(chǎn)品達到優(yōu)質(zhì)優(yōu)化的高峰。應(yīng)用領(lǐng)域高壓均質(zhì)是一種制備超細液-液乳化物或液-固分散物的通用設(shè)備，被廣泛應(yīng)用一各行業(yè)的生產(chǎn)和科研領(lǐng)域。例：一、 食品飲料行業(yè)：豆奶、花生奶、松子奶、大豆蛋白等各種植物蛋白和飲料。橙汁、蘋果汁、核桃露、蓮 子汁、椰子汁等各種懸浮果汁飲料。酸奶、均質(zhì)牛奶、純牛奶、甜牛奶、乳酸飲料、冰淇淋、豆奶粉等 各種乳品和乳制品。二、 制藥：抗生素、各種乳劑、漿液制劑、中藥制劑、脂肪乳輸液、花粉破碎及各種營

20、養(yǎng)保健液。三、 輕工化工行業(yè)：香精香料、化妝品、乳化硅油、感光劑、增亮劑、增稠劑、高級涂料、顏料、染料、重 油滲水等。四、 生物工程技術(shù)：對大腸干菌、酵母菌、細胞進行破碎，撮取其細胞內(nèi)酶、蛋白質(zhì)等活性產(chǎn)物。五、納米技術(shù)：納米顆粒的制備關(guān)鍵是控制粒子大小和得較窄均勻的顆粒分布。減少和消除粒子團聚現(xiàn)象，用高壓均質(zhì)機利用空穴爆破法，為目前較為適當(dāng)?shù)募{米制備技術(shù)，經(jīng)過100MPA以上的高壓多次均質(zhì)過程，可制備均勻的粒徑在0.1-0.5的粒徑。 均質(zhì)效果W 型閥與平面閥對照（以牛奶為比例）均質(zhì)壓力達30MPA以上時，對液固的分散液開始起作用，壓力高達60MPA時對大部分物料粒徑能達到2m以下，當(dāng)物料達到

21、80MPA以上時作用更明顯，主要用于顆粒超細破碎，一般物料能達到1m以下。如達到100MPA以上時，能制出更細微的顆粒，部分物料粒經(jīng)多次超高壓力均質(zhì)后，能得到0.1-0.5m以下的子粒制備出納米級的材料。各種物料均質(zhì)壓力的使用范圍：鮮牛奶20Mpa以下花色牛奶40Mpa以下果汁飲料30Mpa以下植物蛋白飲料45Mpa以下有機顏料90Mpa以下染料90Mpa以下大腸桿菌60Mpa以下酵母菌90Mpa以下脂肪乳100Mpa以下要得到1m以下粒子若壓力須在100 Mpa以上一般情況下，壓力越高，粒子越細越均勻，如一次均質(zhì)不夠可進行多次均質(zhì) 物料分層的分析和探討 在使用均質(zhì)機后，物料產(chǎn)生分層?，F(xiàn)在讓我

22、們一同來分析一下產(chǎn)生分層原因。當(dāng)物料放入液體中，該液體的密度和放入物料的密度決定了物料的沉浮。如果物料的密度大于液體它則下沉，小于液體則上浮。在重力的作用下，液體介質(zhì)中的固體粒子或液滴最終獲得穩(wěn)定的速度，稱沉降速度，沉降速度的大小由以下物理量決定：粒子直徑直 d粒子密度 p介質(zhì)液體的密度 p介質(zhì)液體的粘度 重力加速度 g(9.8m/s)如果這些量值是已知的，那么粒子或液滴的沉降速度（V g）可以用以下公式計算：（斯托克斯定律） 以上方程告訴我們粒子或液滴的沉降速度 沉降速度隨著粒子直徑的平方而增加這說明5m的粒子（5*5=25）要比1m粒子（1*1=1）沉降快25倍。 沉降速度隨著物料的密度差的增加而增加。 沉降速度隨著物料與介質(zhì)的粘度減小而增加。 18 是常數(shù) 重力加速度g為9.8m/s 從以上分析： 高壓均質(zhì)機能把顆粒破碎至2m以下或更細微1m以下，粒子直徑 的大小與沉降速度是平方的關(guān)系，所以粒徑的大小是沉降速度的關(guān)鍵。三.均質(zhì)原