高压均质机[精选].ppt

均质机械与设备 一、均质的目的及原理 (一)目的 均质的目的在于将液态的混合物料中粗大的脂肪球或较大的颗粒破碎细化，提高食品的均细度，防止或延缓物料分层，使其成为液相均匀、稳定的混合物。均质后的食品在口感、外观及消化吸收率等方面均有提高。 (二)均质机工作原理 (1)剪切 在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就会造成极大的速度梯度，从而产生很大的剪切力，使物料破碎。 (2)冲击 在均质机内，液体物料与均质阀产生高速撞击作用，从而将脂肪球等撞击成细小的微粒。 (3)空穴 液体在高速流经均质阀缝隙处时，产生巨大的压力降。当压力降低到液体的饱和蒸气压时，液体开始沸腾并迅速汽化，产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力又会增加，使气泡突然破灭，瞬间产生大量空穴。空穴会释放大量的能量，产生高频振动，使颗粒破碎。 均质机在工作时一般是通过这三种作用协同达到均质目的的。不同类型的均质机工作原理各有侧重。 (三)温度对均质的影响 均质温度对均质效果影响很大，物料均质时温度高，液体的饱和蒸气压也高，均质时容易形成空穴，所以在均质前可将物料加热。例如，牛乳的均质温度一般为50～70℃，50℃是牛乳有效均质的最低温度，超过70℃就会在均质机中产生“气窝”。均质温度高，不利于蛋白质的热稳定性，这一点需在工艺上注意。 高压均质机是在将料液内部压力提高到一定程度后，使料液在极高的压差作用下高速瞬间通过狭窄的缝隙，通过此过程中形成的冲击、剪切与空穴作用，大粒子迅速破碎为1μm左右的微粒，使物料均质化。 1、高压均质机的结构和工作过程 高压均质机主要由高压泵、均质阀、调节装置及传动系统等组成。 (一)高压泵 高压泵如图3—2—1所示，高压泵由进料腔、吸人活门、排出活门、柱塞等组成。当柱塞向右运动时，泵腔容积增大，使泵腔内产生低压，物料由于外压的作用顶开吸人活门进入泵腔，这一过程称为吸料过程；当柱塞向左运动时，泵腔容积减小，泵腔内压力逐渐升高，关闭了吸人活门，达到一定高压时又会顶开排出活门，将泵腔内液体排出，称为排料过程。高压泵柱塞的运动是由曲轴等速旋转通过连杆滑块带动的(图3—2—2)，柱塞的运动速率按正弦曲线变化，相对应地排料量也按正弦曲线变化。在柱塞处于两个止点时，泵的排出量瞬时为零；当曲柄回转到90。和270。时排料量最大。显然，这样的设备排料量变化大、不均匀，是无法用于生产的。为弥补这一缺陷，高压泵常采用三柱塞往复泵，各单泵的运动互差120。，泵的工作能力得到了较好的调整(图3—2—3)。三柱塞泵有三个泵腔，每个泵腔配有吸入活门和排出活门各一个，共六个活门。 均质阀主要由阀座3、阀杆5和冲击环4构成(图6—23)，阀杆及阀座采用钨、铬、钴等耐磨合金钢制造。高压均质机上配置的均质阀有两种类型，即单级和双级均质阀，通过旋转调节手柄而改变弹簧对阀杆 内孔内的导向杆，作业时方向稳定性好，适用于大流量均质；图6—24(C)为组合阀杆，其中前端采用碳化钨硬质合金制造，磨损后只需更换前端，适用于磨蚀性强的料液；图6—24(d)的阀杆、阀座工作端面覆盖有高耐磨合金板材的多孔罩，可强化均质效果，且多孔罩可分别套在阀杆和阀座上，各使用一次后报废，但对其材料要求较高，使用较少；图6—24(e)为非平面型均质阀，阀座及阀杆工作端面开有多个同心圆齿形沟槽，工作时互相嵌合，形成的纵断面锯齿形间隙构成多个均质区，均质效果好，操作压力要求低，但制造困难，磨损较快，使用较少。 2、高压均质机的工作过程 流体以200～300m]s的流速通过均质阀高度不超过100pm缝隙处，将产生巨大的速度梯度，形成强烈的挤压和剪切作用。挤压使脂肪球在缝隙处被延展，同时因液流高速通过均质阀时的涡动作用，使延展部分被剪切为更细小的脂肪球微粒。液流中存在着表面活性物质(如含有卵磷脂及胆碱的磷脂)，围绕在更细小的脂肪球微粒外层形成一种使这些微粒不再互相黏合的膜。同时料液在缝隙中产生巨大的压降，当压力降低到工作温度下的液料的饱和蒸汽压时，液体就开 始“沸腾”而迅速汽化，内部产生大量气泡，含有大量微气泡的液滴朝缝隙出口流出，随着流速的迅速降低，压力升高。当压力升至一定值后，微气泡因压力作用突然破灭重新凝结，在空穴、湍流和剪切力的共同作用下被破碎成微粒。被破碎的微粒接着又强烈地撞击到冲击环上，进一步粉碎和分散，最后以一定的压力流出。 3高压均质机的使用 ⑴、使用前的准备 高压均质机在生产前。应彻底进行清洗与消毒。在生产中每周至少消毒1一2次，以防止微生物繁殖，其方法可按下列程进行。 ① 均质阀及相