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1、1,第五节 均质机,一、概 述 食品均质机是食品的精加工机械，它常与物料的混合、搅拌及乳化机械配套使用。,2,1、均质的原理,通过机械作用或流体力学效应造成高压、挤压冲击、失压等，使物料在高压下挤研，强冲击下发生剪切，失压下膨胀，在这三重作用下达到细化和混合均质的目的。,3,2、分 类,食品均质机按构造分为: 高压均质机* 高剪切旋转式 离心均质机（净化均质机） 喷射式均质机 超声波均质机 胶体磨均质机,4,二、高压均质机,（一）高压均质机的工作原理 高压均质机是以物料在高压作用下通过非常狭窄的间隙（一般小于0.1mm），造成高流速（150m/s-200m/s），使料液受到强大的剪切力，同时，
2、由于料液中的微粒发生高速撞击以及液料流在通过均质阀时产生的漩涡作用，使微粒碎裂，从而达到均质的目的。,5,高压均质阀内粉碎脂肪示意图,6,均质机工作过程的机理学说,1剪切学说 剪切学说认为，流体在高压作用下高速流动，通过均质机的均质阀缝隙处，由于产生极大的速度梯度，在剪切力作用下使液滴破碎达到均质的目的。,7,2撞击学说,撞击学说认为，在高压作用下，流体中的液滴与均质阀发生高速撞击现象，从而使液滴破裂达到均质的目的。,8,3空穴学说,空穴学说认为，在高压作用下使料液高速流过缝隙，因而产生了高频振动，引起了迅速交替的压缩与膨胀作用，在瞬间引起空穴现象，使液滴破裂，达到均质目的。,9,（二）高压均
3、质机的结构和工作过程,三柱塞往复泵：产生高压 双级均质阀头：碎化、分散脂肪球 传动机构：电机、曲柄连杆 附件：操纵盘、高压表、进出管、压力调节手柄 壳体及机座,10,均质机结构组合图,1.操纵盘； 2.传动机构； 3.均质头； 4.泵体； 5.高压表； 6.电动机； 7.机座及外壳,11,均质机机体组合图,1.连杆；2.机架；3.柱塞环封；4.柱塞；5.均质阀；6.压力调节杆；7.高压压力表；8.上阀门；9.下阀门,12,13,1三柱塞往复泵,1.进料腔；2.吸入活门；3.活门座；4.排出活门；5.泵体；6.冷却水管；7.柱塞；8.填料；9.垫片,14,由于活塞往复运动而周期性交替地自动开启或
4、关闭，以完成吸入与排出液料的功能。三柱塞泵共有六个活阀，其中吸入和排出阀各三个。 自动活门：利用重力或弹簧力控制。 强制活门：机械上的配合，只有在粘度较高时，才采用。,吸入和排出活阀：,15,A 工作原理：,当柱塞向右运动时，缸腔容积增大而腔内压力降低形成低压，贮槽内的液体靠压差而冲开吸入阀门而进缸体内达到完成吸入工作过程。 当柱塞向左运动时，由于缸体容积缩小而压缩液体，达到工作压力而冲开排出活门完成排液过程。,16,B、排液量,往复泵在活塞来回一次中，只吸入和排除液体各一次的泵称为单动泵。 由于单动泵的吸入活阀和排出活阀均装在活塞的一侧，吸液时就不能排液，因此排液不连续。由于活塞由连杆和曲轴
5、带动，活塞在左右两点之间的往复运动不是等速度。,17,所以，排液量也就随着活塞的移动而有相应的起伏，其流量曲线如图所示。,18,为了改善单动泵的不均匀性，多采用双动泵或三联泵。双动往复泵的工作原理如图所示，在活塞两侧的泵体内部装有吸入阀和排出阀，无论活塞向那一边运动，总有一个吸入阀和一个排出阀打开，即在活塞往复一次中，吸液和排液各进行两次，使吸入管路和排出管路总有液体流过，使送液连续，但流量曲线仍有起伏，如图所示。,19,双动往复泵流量曲线图,双动往复泵工作示意图,20,为保持排出液的连续且均匀，通常采用三联泵，三联泵的实质是三台单动泵并联构成，通常又称为三柱塞泵，其流量曲线如图所示。,三柱塞
6、往复泵流量曲线图,21,2均质阀,均质阀的工作原理如下图所示，一般在均质操作中设有两级均质阀，第一级为高压流体，其压力高达20MPa-25MPa，主要作用是使脂肪球均匀分散，经过第一级后的流体压力下降至3.5 MPa，第二级的主要作用是使脂肪球分散。,22,由于高压物料的高速流动，阀座与阀芯（又称阀盘或均质头）的磨损相当严重，一般多用含有钨、铬、钴等元素的耐磨合金钢，并经过精细的研磨加工制造。双级均质阀的结构示意图如图所示。,23,24,高剪切旋转式：不转动的定子和高速转动的转子组成。,三 各种形式均质机简介,25,将混合罐内盛足液体，启动电机，其轴带动涡轮旋转，此时定子下部入口形成一个向上的
7、抽吸力使物料进入均质头内。物料在均质头内第一次受到高速冲击、挤压、剪切、磨擦。在通过定子特殊的孔向水平喷射时，物料受到第二次高速冲击、挤压、剪切。水平向喷射的物流在均质混合罐内产生径向流和轴向推移，此时物料受到第三次冲击。,26,离心均质机（净化均质机）：先由离心力分级，后由高速旋转产生剧烈相对运动，从而均质。,27,离心式均质机是以高速回转鼓使料液在惯性力的作用下分成密度大、中、小三相，密度大的物料成分（包括杂质）趋向鼓壁，密度中等的物料顺上方管道排出，密度小的脂肪类被导入上室，上室内有一块带尖齿的圆盘，使物料以很高的速度围绕该盘旋转并与其产生剧烈的相对运动，使得局部产生漩涡，引起脂肪球破裂
8、而达到均质的目的。,离心均质机的工作原理,28,离心式均质机,29,喷射式均质机：利用蒸汽或压缩空气流来提供物料均质的能量，物料相互碰撞及与金属的碰撞，均质。,30,超声波均质机：利用超声波是纵波的特点，迅速膨胀压缩，均质。,31,S-150D型 数码式超声波细胞破碎仪,S-250D 功率200W 频率；20KHz S-450D型 数码式超声波细胞破碎仪 功率400W 频率；20KHZ 最大处理样品能力为1000ml。,S-910BCA型 连续流超声波细胞破碎仪 功率：1000W 频率：20KHz,32,胶体磨均质机：定盘和动盘的高速相对运动产生急剧的速度梯度、剪切摩擦和湍动搅动，均质。,33
9、,（四）影响均质效果的因素,当T升高，饱和蒸汽压也高，均质时空穴易形成，因此为了提高均质效果，在保证质量不变的条件下，T可适当高一些，可促使脂肪球进一步粉碎和分散。但T过高，易引起空穴腐蚀及液料变质、焦化等现象，且不利于热稳定性，常利用冷却措施，按不同的物料作相应的调整。如牛奶均质温度一般为5070度，超过70度易产生气窝。,1、温度（T）,34,2、压 力,直接关系到空穴效应的程度； 由于液体中形成的汽泡与压裂交替进行，伴随压力的变化，应控制压力变化，防止空穴失控或减少。 均质压力调节装置改变阀心压力，阀座与阀杆间隙来调节压力大小。 调节装置有液压调节和手工调节两种,35,3、均质阀形式（平
10、面型和非平面型）,平面型：其阀座、阀丁工作面均为平面，形状简单，加工、修复方便，使用普遍，尤其适用于有强腐蚀性液体。 非平面型：阀座、阀丁同开有两道同心环状沟槽，且互相镶嵌，轴向截面呈锯齿形均质缝隙。其效率比平面型高，可在较低的压力下取得和平面型相同的效果，不宜于有强腐蚀性液体，其结构复杂，加工、修复困难。,36,4 液料的性质,A 粘度的高低 0.2Pa.S B 均质前粒度的大小及粘度的均匀度 C 热特性（热敏性及吸热或放热比例等）,37,第五章 小结与思考,1、搅拌、均质、混合的概念，搅拌混合目的。 2、搅拌混合的机理及搅拌机械的基本结构，其轴封与挡板分别有何作用？ 3、搅拌器的类型及安装方式。 4、简述桨式、涡轮式、螺旋面式搅拌器的流型及特点。 5、简述调和机的调和特点、调和机理，并用简图描述打蛋机搅拌器的运动轨迹。,38,6、螺带式混合机如何工作，此类混合机有何特点？ 7、简述影响混合机效果的因素。 8、简述高压均质机结构及其主要部件的功能，并说明为何高压均质机采用三柱塞泵而不用单柱塞泵。 9、简述影响均质效果的因素。,