第七章 第五節(jié)(均質(zhì)機(jī))

1、1,第五節(jié) 均質(zhì)機(jī),一、概 述食品均質(zhì)機(jī)是食品的精加工機(jī)械，它常與物料的混合、攪拌及乳化機(jī)械配套使用。,2,1、均質(zhì)的原理,通過(guò)機(jī)械作用或流體力學(xué)效應(yīng)造成高壓、擠壓沖擊、失壓等，使物料在高壓下擠研，強(qiáng)沖擊下發(fā)生剪切，失壓下膨脹，在這三重作用下達(dá)到細(xì)化和混合均質(zhì)的目的。,3,2、分　類,食品均質(zhì)機(jī)按構(gòu)造分為:高壓均質(zhì)機(jī)**高剪切旋轉(zhuǎn)式離心均質(zhì)機(jī)（凈化均質(zhì)機(jī)）噴射式均質(zhì)機(jī)超聲波均質(zhì)機(jī)膠體磨均質(zhì)機(jī),4,二、高壓均質(zhì)機(jī),（一）高

2、壓均質(zhì)機(jī)的工作原理 高壓均質(zhì)機(jī)是以物料在高壓作用下通過(guò)非常狹窄的間隙（一般小于0.1mm），造成高流速（150m/s-200m/s），使料液受到強(qiáng)大的剪切力，同時(shí)，由于料液中的微粒發(fā)生高速撞擊以及液料流在通過(guò)均質(zhì)閥時(shí)產(chǎn)生的漩渦作用，使微粒碎裂，從而達(dá)到均質(zhì)的目的。,5,高壓均質(zhì)閥內(nèi)粉碎脂肪示意圖,6,均質(zhì)機(jī)工作過(guò)程的機(jī)理學(xué)說(shuō),1．剪切學(xué)說(shuō) 剪切學(xué)說(shuō)認(rèn)為，流體在高壓作用下高速流動(dòng)，通過(guò)均質(zhì)機(jī)的均質(zhì)閥縫隙處，由于產(chǎn)生極大的速度

3、梯度，在剪切力作用下使液滴破碎達(dá)到均質(zhì)的目的。,7,2．撞擊學(xué)說(shuō),撞擊學(xué)說(shuō)認(rèn)為，在高壓作用下，流體中的液滴與均質(zhì)閥發(fā)生高速撞擊現(xiàn)象，從而使液滴破裂達(dá)到均質(zhì)的目的。,8,3．空穴學(xué)說(shuō),空穴學(xué)說(shuō)認(rèn)為，在高壓作用下使料液高速流過(guò)縫隙，因而產(chǎn)生了高頻振動(dòng)，引起了迅速交替的壓縮與膨脹作用，在瞬間引起空穴現(xiàn)象，使液滴破裂，達(dá)到均質(zhì)目的。,9,（二）高壓均質(zhì)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程,三柱塞往復(fù)泵：產(chǎn)生高壓雙級(jí)均質(zhì)閥頭：碎化、分散脂肪球傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：電機(jī)、曲

4、柄連桿附件：操縱盤、高壓表、進(jìn)出管、壓力調(diào)節(jié)手柄殼體及機(jī)座,10,均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)組合圖,1.操縱盤；2.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；3.均質(zhì)頭；4.泵體；5.高壓表；6.電動(dòng)機(jī)；7.機(jī)座及外殼,11,均質(zhì)機(jī)機(jī)體組合圖,1.連桿；2.機(jī)架；3.柱塞環(huán)封；4.柱塞；5.均質(zhì)閥；6.壓力調(diào)節(jié)桿；7.高壓壓力表；8.上閥門；9.下閥門,12,13,1．三柱塞往復(fù)泵,1.進(jìn)料腔；2.吸入活門；3.活門座；4.排出活門；5.泵體；6.冷卻水管；7.柱塞；

5、8.填料；9.墊片,14,由于活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)而周期性交替地自動(dòng)開啟或關(guān)閉，以完成吸入與排出液料的功能。三柱塞泵共有六個(gè)活閥，其中吸入和排出閥各三個(gè)。　自動(dòng)活門：利用重力或彈簧力控制。 強(qiáng)制活門：機(jī)械上的配合，只有在粘度較高時(shí)，才采用。,,吸入和排出活閥：,15,A　工作原理：,當(dāng)柱塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，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入閥門而進(jìn)缸體內(nèi)達(dá)到完成吸入工作過(guò)程。當(dāng)柱塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于缸體容積縮小而壓

6、縮液體，達(dá)到工作壓力而沖開排出活門完成排液過(guò)程。,16,B、排液量,往復(fù)泵在活塞來(lái)回一次中，只吸入和排除液體各一次的泵稱為單動(dòng)泵。由于單動(dòng)泵的吸入活閥和排出活閥均裝在活塞的一側(cè)，吸液時(shí)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(dòng)，活塞在左右兩點(diǎn)之間的往復(fù)運(yùn)動(dòng)不是等速度。,,17,所以，排液量也就隨著活塞的移動(dòng)而有相應(yīng)的起伏，其流量曲線如圖所示。,18,為了改善單動(dòng)泵的不均勻性，多采用雙動(dòng)泵或三聯(lián)泵。雙動(dòng)往復(fù)泵的工作原理如圖所示

7、，在活塞兩側(cè)的泵體內(nèi)部裝有吸入閥和排出閥，無(wú)論活塞向那一邊運(yùn)動(dòng)，總有一個(gè)吸入閥和一個(gè)排出閥打開，即在活塞往復(fù)一次中，吸液和排液各進(jìn)行兩次，使吸入管路和排出管路總有液體流過(guò)，使送液連續(xù)，但流量曲線仍有起伏，如圖所示。,19,雙動(dòng)往復(fù)泵流量曲線圖,雙動(dòng)往復(fù)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，三聯(lián)泵的實(shí)質(zhì)是三臺(tái)單動(dòng)泵并聯(lián)構(gòu)成，通常又稱為三柱塞泵，其流量曲線如圖所示。,三柱塞往復(fù)泵流量曲線圖,21,2．均質(zhì)閥,均質(zhì)閥的

8、工作原理如下圖所示，一般在均質(zhì)操作中設(shè)有兩級(jí)均質(zhì)閥，第一級(jí)為高壓流體，其壓力高達(dá)20MPa-25MPa，主要作用是使脂肪球均勻分散，經(jīng)過(guò)第一級(jí)后的流體壓力下降至3.5 MPa，第二級(jí)的主要作用是使脂肪球分散。,22,由于高壓物料的高速流動(dòng)，閥座與閥芯（又稱閥盤或均質(zhì)頭）的磨損相當(dāng)嚴(yán)重，一般多用含有鎢、鉻、鈷等元素的耐磨合金鋼，并經(jīng)過(guò)精細(xì)的研磨加工制造。雙級(jí)均質(zhì)閥的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。,23,24,高剪切旋轉(zhuǎn)式：不轉(zhuǎn)動(dòng)的定子和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)

9、子組成。,三 各種形式均質(zhì)機(jī)簡(jiǎn)介,25,將混合罐內(nèi)盛足液體，啟動(dòng)電機(jī)，其軸帶動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)定子下部入口形成一個(gè)向上的抽吸力使物料進(jìn)入均質(zhì)頭內(nèi)。物料在均質(zhì)頭內(nèi)第一次受到高速?zèng)_擊、擠壓、剪切、磨擦。在通過(guò)定子特殊的孔向水平噴射時(shí)，物料受到第二次高速?zèng)_擊、擠壓、剪切。水平向噴射的物流在均質(zhì)混合罐內(nèi)產(chǎn)生徑向流和軸向推移，此時(shí)物料受到第三次沖擊。,26,離心均質(zhì)機(jī)（凈化均質(zhì)機(jī)）：先由離心力分級(jí)，后由高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生劇烈相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而均質(zhì)。,,27

10、,離心式均質(zhì)機(jī)是以高速回轉(zhuǎn)鼓使料液在慣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，密度小的脂肪類被導(dǎo)入上室，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)生劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得局部產(chǎn)生漩渦，引起脂肪球破裂而達(dá)到均質(zhì)的目的。,離心均質(zhì)機(jī)的工作原理,28,離心式均質(zhì)機(jī),29,噴射式均質(zhì)機(jī)：利用蒸汽或壓縮空氣流來(lái)提供物料均質(zhì)的能量，物料相互碰撞及與金屬的碰撞，均質(zhì)。

11、,30,超聲波均質(zhì)機(jī)：利用超聲波是縱波的特點(diǎn)，迅速膨脹壓縮，均質(zhì)。,31,S-150D型 數(shù)碼式超聲波細(xì)胞破碎儀,S-250D 功率200W 頻率；20KHzS-450D型 數(shù)碼式超聲波細(xì)胞破碎儀 功率400W 頻率；20KHZ·最大處理樣品能力為1000ml。,S-910BCA型 連續(xù)流超聲波細(xì)胞破碎儀·功率：1000W 頻率：20KHz,32,膠體磨均質(zhì)機(jī)：定盤和動(dòng)盤的高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生急劇的速度梯度、剪切摩

12、擦和湍動(dòng)攪動(dòng)，均質(zhì)。,33,（四）影響均質(zhì)效果的因素,當(dāng)T升高，飽和蒸汽壓也高，均質(zhì)時(shí)空穴易形成，因此為了提高均質(zhì)效果，在保證質(zhì)量不變的條件下，T可適當(dāng)高一些，可促使脂肪球進(jìn)一步粉碎和分散。但T過(guò)高，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，按不同的物料作相應(yīng)的調(diào)整。如牛奶均質(zhì)溫度一般為50－70度，超過(guò)70度易產(chǎn)生氣窩。,1、溫度（T）,34,2、壓　力,直接關(guān)系到空穴效應(yīng)的程度；由于液體中形成的汽泡與

13、壓裂交替進(jìn)行，伴隨壓力的變化，應(yīng)控制壓力變化，防止空穴失控或減少。均質(zhì)壓力調(diào)節(jié)裝置改變閥心壓力，閥座與閥桿間隙來(lái)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,35,3、均質(zhì)閥形式（平面型和非平面型）,平面型：其閥座、閥丁工作面均為平面，形狀簡(jiǎn)單，加工、修復(fù)方便，使用普遍，尤其適用于有強(qiáng)腐蝕性液體。非平面型：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。其效率比平面型高，可在較低的壓力下取得和平面型相同的

14、效果，不宜于有強(qiáng)腐蝕性液體，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工、修復(fù)困難。,36,4　液料的性質(zhì),A　粘度的高低?。?.2Pa.SB　均質(zhì)前粒度的大小及粘度的均勻度C　熱特性（熱敏性及吸熱或放熱比例等）,37,第五章　小結(jié)與思考,1、攪拌、均質(zhì)、混合的概念，攪拌混合目的。2、攪拌混合的機(jī)理及攪拌機(jī)械的基本結(jié)構(gòu)，其軸封與擋板分別有何作用？3、攪拌器的類型及安裝方式。4、簡(jiǎn)述槳式、渦輪式、螺旋面式攪拌器的流型及特點(diǎn)。5、簡(jiǎn)述調(diào)和機(jī)的調(diào)和特點(diǎn)、調(diào)和