1、2020/9/11,1,第五節(jié) 食品微?；O(shè)備,一、高壓均質(zhì)機(jī) (High-pressure homogenizer) 均質(zhì)是指借助于流動(dòng)中產(chǎn)生的高壓、剪切力、撞擊力和空穴振動(dòng)，將物料細(xì)化和均勻混合。均質(zhì)機(jī)按構(gòu)造分類(lèi)有高壓均質(zhì)機(jī)，離心均質(zhì)機(jī)，超聲波均質(zhì)機(jī)等。 (一) 高壓均質(zhì)機(jī)工作原理 1. 剪切作用 2. 撞擊學(xué)說(shuō) 3. 空穴學(xué)說(shuō),2020/9/11,2,高壓均質(zhì)機(jī)工作原理1,2020/9/11,3,高壓均質(zhì)機(jī)工作原理2,2020/9/11,4,均質(zhì)前后的脂肪球,2020/9/11,5,（二）高壓均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),1. 泵體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) （1）結(jié)構(gòu) 三級(jí)柱塞往復(fù)泵 雙級(jí)均質(zhì)閥,2020/9/11

2、,6,2020/9/11,7,工業(yè)用高壓均質(zhì)機(jī),2020/9/11,8,高壓均質(zhì)機(jī)基本結(jié)構(gòu) 1-控制面板 2-傳動(dòng)裝置 3-均質(zhì)閥 4-氣缸組 5-壓力表 6-電機(jī) 7-機(jī)殼,2020/9/11,9,結(jié)構(gòu)：三級(jí)柱塞往復(fù)泵+均質(zhì)閥,均質(zhì)機(jī)的結(jié)構(gòu),2020/9/11,10,高壓泵 1-進(jìn)料腔 2-吸入活門(mén) 3-活門(mén)篩 4-排出活門(mén) 5-泵體 6-冷卻水管 7-柱塞 8-填料 9-墊片,2020/9/11,11,均質(zhì)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖,2020/9/11,12,均質(zhì)閥工作原理 1-閥座 2-閥芯 3-擋板環(huán) 4-彈簧5-調(diào)節(jié)手柄 6-第一級(jí)閥 7-第二級(jí)閥,2020/9/11,13,2020/9/11

3、,14,（2）特點(diǎn),泵體為一長(zhǎng)方形，用不銹鋼塊鍛造，其中開(kāi)有三個(gè)活塞孔，配有活塞及閥。 活塞為圓柱狀，也是不銹鋼制造，為防止液體泄漏及空氣滲入，采用墊料函密封，其材料可用皮革、石棉繩，近來(lái)也可采用聚四氟乙烯。 每個(gè)泵腔配有兩只活閥，在液體壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。減壓時(shí)在彈簧或閥體重力作用下自動(dòng)關(guān)閉或開(kāi)啟，共有六個(gè)活閥，其中吸入活閥三個(gè)，壓出活閥三個(gè)。,2020/9/11,15,雙級(jí)均質(zhì)閥：在第一級(jí)中，流體壓力為20-60MPa，主要使脂肪球破碎，第二級(jí)流體壓力減到20MPa以下，主要使脂肪球均勻分散 。 三柱塞泵之特點(diǎn)，已知每個(gè)泵缸配有兩只活閥，為了充分利用柱塞兩邊的空間，使往復(fù)泵做成雙動(dòng)的

4、。但是雙動(dòng)泵流量曲線(xiàn)還是起伏不均勻，活塞運(yùn)動(dòng)的速度是按正弦曲線(xiàn)變化，活塞在極左端時(shí)(0o)，和極右端時(shí)(180 o)其速度為零，當(dāng)曲柄耗角在90 o及270 o時(shí)，活塞的速度為最大。可見(jiàn)單作用泵工作時(shí)，流量有起伏，不均勻。 采用三柱塞泵時(shí)，排掖量就克服了上述缺點(diǎn)，排掖量也比較均勻。,2020/9/11,16,應(yīng)用不同均質(zhì)壓力的產(chǎn)品舉例,2020/9/11,17,二、其它均質(zhì)機(jī),(一)噴射式均質(zhì)機(jī) (Ejection homogenizer) 1. 操作原理 它是利用蒸汽或壓縮空氣流來(lái)供給物料均質(zhì)的能量，借高速運(yùn)動(dòng)的物料顆粒間相互碰撞或使顆粒與金屬表面高速撞擊，使顆粒粉碎成更細(xì)小的粒子而達(dá)到均質(zhì)

5、的目的。,2020/9/11,18,噴射式均質(zhì)機(jī)流程圖 1-過(guò)濾器 2-蒸汽加熱器 3-噴嘴 4-160號(hào)篩網(wǎng) 5-泵 6-貯槽 7-貯槽 8-混合室 9-預(yù)熱器,2020/9/11,19,(二) 離心式均質(zhì)機(jī) (Anticyclone homogenizer),(1) 在同一臺(tái)設(shè)備內(nèi)，一次操作即可完成凈化和均質(zhì)，耗電為凈化和均質(zhì)兩臺(tái)設(shè)備聯(lián)合的30，投資費(fèi)用大大低于凈化和均質(zhì)機(jī)。 (2) 均質(zhì)度非常均勻一致，也不必像閥式均質(zhì)機(jī)那樣要精密閥頭。 (3) 可用同樣機(jī)器同樣流程來(lái)分離稀奶油，在同樣的設(shè)備和流程中，用來(lái)凈化消毒乳。 (4) 保養(yǎng)簡(jiǎn)單，控制方便。,2020/9/11,20,離心凈乳機(jī),2

6、020/9/11,21,離心均質(zhì)機(jī)的轉(zhuǎn)鼓,2020/9/11,22,(三) 超聲波均質(zhì)機(jī) (Ultrasonic homogenizer),超聲波均質(zhì)機(jī)是將頻率為20-25KHzs的超聲波發(fā)生器放入料液中，或者使料液在高速流動(dòng)過(guò)程中，由于超聲波在料液中進(jìn)行復(fù)雜的攪拌作用使料液均質(zhì)化，稱(chēng)為超聲波均質(zhì)機(jī)。,2020/9/11,23,機(jī)械式超聲波原理及發(fā)生器圖,2020/9/11,24,工作原理,是利用聲波和超聲波都同樣是縱波，遇到物體時(shí)，就起了迅速交替的壓縮和膨脹作用。 當(dāng)處在膨脹的半個(gè)周期內(nèi)，料液受到拉力，料液中任何氣泡也將膨脹；而在壓縮的半個(gè)周期內(nèi)，此氣泡將收縮。 當(dāng)壓力變化幅度很大時(shí)，若壓力

7、振幅低于外壓，被壓縮的氣泡就急速崩潰，料液中就出現(xiàn)真空的“空穴”現(xiàn)象，這種空穴現(xiàn)象的出現(xiàn)，又隨著振幅的變化和隨著瞬間外壓不平衡而消失，在空穴消失的瞬間，在液體的周?chē)鸱浅４蟮膲毫蜏囟仍龈?，起到非常?fù)雜而強(qiáng)有力的機(jī)械攪拌作用，達(dá)到均質(zhì)的目的。 “空穴”現(xiàn)象發(fā)生在密度差的界面上，超聲波會(huì)發(fā)生反射，在這種反射聲壓的界面上也產(chǎn)生激烈的攪拌。,2020/9/11,25,四、膠體磨 (Colloidal mill),1.結(jié)構(gòu)及工作原理 常用的膠體磨主要有以下幾部分組成：進(jìn)料斗、外殼、定盤(pán) (定子)、動(dòng)盤(pán) (轉(zhuǎn)子)、電機(jī)、調(diào)節(jié)裝置和底座等，膠體磨有臥式和立式兩種形式。 定盤(pán)和動(dòng)盤(pán)之間的間隙一般為50-1

8、50um，依靠動(dòng)盤(pán)的水平位移來(lái)調(diào)節(jié)。動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速為3000-15000rpm。,2020/9/11,26,立式,臥式,2020/9/11,27,2020/9/11,28,2020/9/11,29,工作原理,物料通過(guò)動(dòng)、定盤(pán)形成的間隙時(shí)，由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，附于轉(zhuǎn)子面上的物料速度最大，而附于定子面上的物料速度為零。 其間產(chǎn)生急劇的速度梯度，從而物料受到帶齒溝的動(dòng)、靜磨盤(pán)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切力、推力、摩擦力、加速力，壓力波和空化作用等，造成流體動(dòng)力的沖擊將原料破碎成細(xì)小的微粒。,2020/9/11,30,定盤(pán)、動(dòng)盤(pán),定、動(dòng)盤(pán)均為不銹鋼件。 熱處理后的硬度要求達(dá)到HRC70。 動(dòng)盤(pán)的外形和定盤(pán)的內(nèi)腔均為截

9、錐體，錐度為1：2.5。工作表面有齒，齒紋按物料流動(dòng)方向由粗到細(xì)排列，并有一定的傾角。這樣，由齒紋的傾角、齒寬、齒間間距以及物料在空隙中的停留時(shí)間等因素決定物料的細(xì)化程度。 齒的作用主要是形成多條鋒利的刃口，提高對(duì)物料的剪切、研磨作用，加速乳化過(guò)程。 另外，齒還可將磨好的物料流利地排出。,2020/9/11,31,調(diào)節(jié)裝置,膠體磨根據(jù)物料的性質(zhì)、需要細(xì)化的程度和出料等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。 調(diào)節(jié)時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄，由調(diào)整環(huán)帶動(dòng)定盤(pán)軸向位移而使空隙改變。若需要大的粒度比，調(diào)整定盤(pán)往下移，定盤(pán)向上移則為粒度比小。 一般調(diào)節(jié)范圍在0.005-1.5mm之間。 為避免無(wú)限度地調(diào)節(jié)而引起定、動(dòng)盤(pán)相碰，在調(diào)整環(huán)下方設(shè)有限位螺釘，當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)頂?shù)铰葆敃r(shí)便不能再進(jìn)行調(diào)節(jié)。,2020/9/11,32,2. 膠體磨和均質(zhì)機(jī)比較,（1）膠體磨和均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)不同，但微?；瘷C(jī)理上相同 都是通過(guò)一定方法造成微粒化作用區(qū)內(nèi)的速度梯度變化和剪切力。 （2）耗能性質(zhì)不同 高壓均質(zhì)機(jī)是利用通過(guò)均質(zhì)閥間隙的壓力降來(lái)維持這種速度梯度和剪切力，直接消耗的是壓力能；而膠體磨則是利用兩盤(pán)面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)維持盤(pán)面間隙中的速度梯度和剪切力，直接消耗的是動(dòng)能。因此膠體磨也可稱(chēng)為“轉(zhuǎn)子定子”均質(zhì)機(jī)。,2020/9/11,33,（3）所處理物料的性