在食物、化工、制药等职业均质技能已成为进步产品品质的要害。当前国内食物职业运用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来呈现了新式的高剪切均质机()设备。至于这些均质设备在各职业中的使用,当前尚无人进行深化系统地研讨。对此,笔者针对当前首要运用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不一样物料的工艺流程以及试验数据等方面进行了对比剖析研讨。
1 均质机理剖析液体物料涣散系中涣散相颗粒或液滴破碎的直接原因是遭到剪切力和压力的效果。导致剪切力和压力效果的详细流体力学效应首要有层流效应、湍流效应和空穴效应。层流效应会导致涣散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动效果下导致涣散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使构成的小气泡刹那间破碎发生冲击波,而导致剧烈搅动。
高剪切均质（高剪切乳化机）机理
当前国内常用的剪切式均质机（高剪切乳化机）线速度多为10～25 m/ s。实践证明其均质效果并不抱负。高剪切均质机（高剪切乳化机）指线速度到达44-66 m/ s的剪切式均质机（高剪切乳化机）,其首要作业部件为1级或多级彼此啮合的定转子,每级定转子又稀有层齿圈。作业原理:转子带有叶片高速旋转发生强壮的离心力场,在转子中间构成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中间被吸入,在离心力的效果下,物料由中间向附近涣散,在向附近涣散过程中,物料首先遭到叶片的拌和,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小空隙内遭到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小空隙内,在机械力和流体力学效应的效果下,发生很大的剪切、冲突、碰击以及物料间的彼此磕碰和冲突效果而使涣散相颗粒或液滴破碎。跟着转齿的线速度由内圈向外圈逐步增高,破坏环境不断改善,物料在向外圈运动过程中遭到越来越激烈地剪切、冲突、冲击和磕碰等效果而被破坏得越来越细然后到达均质乳化意图。一起,在转子中间负压区,当压力低于液体的饱满蒸汽压(或空气别离压)时,发生很多气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。溃灭刹那间,在汽泡的中间构成一股微射流,射流速度可达100 m/ s ,乃至300 m/ s ,其发生的冲击力可用水锤压力公式预算,即P = ρCaC ,其间ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/ s ,则发生的脉冲压力就挨近200M Pa ,这即是空穴效应。强壮的压力波可使软性、半软性颗粒被破坏,或硬性聚会的纤细颗粒被涣散。
由剖析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者以为剪切起主导效果,其次是空穴效果。
高压均质机理
高压均质是使用高压使得液料高速流过狭隘的缝隙时而遭到强壮的剪切力、液料被冲击到金属环上而发生强壮碰击力以及因静压力突降与突升而发生的空穴爆炸力等等综合力的效果,把原先颗粒对比粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒十分纤细的安稳的乳浊液或悬浮液的过程。被均质物料经过阀座与阀杆间大小可调的空隙h (通常为011 mm)时,其流速在刹那间被加速到200～300 m/ s ,然后发生无穷的压力降,当压力下降到作业温度下液体的饱满蒸汽压(或空气别离压)时,液体就开端“沸腾”,敏捷“汽化”,内部发生很多汽泡。含有很多微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐步下降,压力又随之进步,压力增加到必定值时,液体中的汽泡俄然幻灭而重新凝聚,汽泡在瞬时很多生成和溃灭就构成了空穴表象。空穴表象似很多的微型炸弹,能量激烈开释发生激烈的高频振动,一起伴跟着激烈的湍流发生的激烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的一起效果下被破坏成微粒 ,其间空穴效应所起效果被以为较大。被破坏的微粒接着又高速冲击到冲击环上 ,被进一步破坏和涣散。
对比与剖析
经过以上剖析可知 ,高剪切均质机（高剪切乳化机）首要是因为定转子之间相对的高速运动发生的高剪切效果 ,一起伴跟着较强的空穴效果对物料颗粒进行涣散、细化、均质的 ;而高压均质机首要是靠高压流体发生的激烈、充沛的空穴效应和湍流效果使流体涣散相中的颗粒破碎到达均质意图。不难理解 ,因为极激烈的空穴效果 ,高压均质机对处置软性、半软性的颗粒状物料对比适宜，研讨发现对于纤维的破坏最有用的力场是剪切力和研磨力 ,常温下冲击力对纤维是无能为力的 ,而高剪切均质机能对物料发生激烈的剪切与研磨效果 ,因而高剪切均质机（高剪切乳化机）对比适合处置含纤维较多或许理,简单呈现稀奶油层 ,较硬的颗粒物料。