納米高壓均質介紹

1、一、均質技術均質機，主要由柱塞泵以及與其組合的泵體和均質閥組成。柱塞泵的作用是將一定粘度的液態(tài)物料吸入泵體，并對物料加壓。調壓裝置是使物料在特定的壓力下通過均質閥。"均質"是指物料在均質閥中發(fā)生的細化和均勻混和的加工過程。具體說來，柱塞泵以米秒的低速將原始物料吸入，通過與均質閥連接的調壓裝置對均質系統調壓。如圖所示。 柱塞泵對物料加壓，例如加壓至，由于柱塞泵吸入與壓出料液的流速相對比較穩(wěn)定，因此，只要控制閥座與閥芯之間的間隙也稱開啟度，就可以控制整個系統的壓力。閥座、閥芯之間的間隙越小，系統的壓力越高，物料通過閥座、閥芯之間的流速也越高，時的流速高達米秒左右。依據流體力學的

2、理論，液體流速越高的區(qū)域，其壓力越小。因此，料液高速流動時，瞬間會產生極大的壓力降。同時，料液在柱塞泵的作用下，系統內積累了較大的能量密度，這種能量密度大約在。料液在閥座與閥芯之間的流經時間約為微秒，大量的能量在極短的時間內得以釋放。綜上所述，料液在高速流動時的剪切效應、高速噴射時的撞擊作用、瞬間強大壓力降時的空穴效應三重作用下，使物料達到超細粉碎，從而使互不相溶的液一液或液一固混懸液均質成液一液乳化劑或液一固分散體。 我們以加工油水乳化液為例。油和水是二種互不相溶的液體。若應用高壓均質機將油脂粉碎至直徑小于的微粒均勻分布在水中。當然，為了加工成穩(wěn)定的乳化液，還必須添加一種稱之為表面活性劑的溶

3、劑也稱為乳化劑、穩(wěn)定劑等，活性劑的作用一是降低油水混合液的表面張力，二是阻止微小顆粒的凝聚和分層?；钚詣┑膭┝恳_到足以使已加工的乳化劑具有一定的穩(wěn)定期又稱保持期，保質期。這樣形成的乳化液稱之為水包油型乳化液，它可以用水加以稀釋。反之，以油作為連續(xù)相，應用高壓均質機將水以微小顆粒均勻分布在油中，這樣形成的乳化液稱之為油包水型乳化液，它只能用油加以稀釋。 均質機屬高功率機械設備，流量二噸的高壓均質機耗能量為，而同樣流量的膠體磨的耗能量只有。以加工乳化液為例，行業(yè)不同，使用的表面活性劑也各不相同，但有一點是共同的，即乳化液所添加的表面活性劑劑量的多少，取決于乳化過程中所獲得的能量的大小。所獲能量越

4、大，所添加的劑量越少。例如高壓均質機壓力下加工乳化劑時，添加活性劑的劑量為。應用其它均質器械，如用膠體磨加工乳化液，由于從膠體磨獲得的能量小得多，因此，添加劑的劑量必須在，二者之差近乎于一個數量級。 總之，對于平均粒徑小于最小粒徑在左右的乳化劑和分數體，均可以應用高壓均質機加工獲得。均質機自問世以來，其應用領域不斷拓展，被廣泛應用在食品、飲料、牛奶制品、精細化工、制藥、生物工程等領域數以千計的產品深加工。隨著應用領域的不斷擴大，均質機的性能、規(guī)格有了很大的發(fā)展。從壓力區(qū)分，均質機可分為低壓、中壓、高壓、超高壓以上四種類型；流量上可分為每小時加工幾十公斤的實驗型機、每小時加工數噸的生產型機、每小

5、時加工幾十噸的特大型機；耗能上，又可分為普通型和高效節(jié)能型。值得一提的是，發(fā)達國家的能源并不匱乏，卻十分注重節(jié)約能源。正因為一貫注重能源的節(jié)約，才得以保證能源的充余。重視節(jié)約能源的理念，從廣義上講也是一種"發(fā)達"。因此，國際上十多年前就推出了具有知識產權的專利產品-高效節(jié)能型均質機，節(jié)能達。這對于我國本來就與國外先進水平有著較大差距的均質機制造業(yè)，一下子又被拉大了一段不小的距離。我國低壓均質機在上世紀六十年代，也有個別廠家生產。中、高壓均質機，因加工工藝和材料等原因，在我國一直是空白。隨著奶制品、飲料、化工、制藥等行業(yè)新產品研制、生產的需要，上海科技大學七十年代末在國內率先

6、進行了高壓均質機的研制工作，八十年代初研制成功。從此，我國均質機生產逐步步入了快速發(fā)展時期。國產低壓、中壓、高壓各種規(guī)格的均質機相繼投放市場，極大地滿足了我國各行各業(yè)的生產需求。二、均質機應用工藝均質機超細粉碎、乳化功能，無論是從理論上，還是實際加工的乳劑和分散體所獲得的細度、均勻度的質量上，都是高速攪拌、砂磨、球磨、膠體磨、超聲波等均質器械不能比擬的。但是，如果在工藝上應用不正確、不得當，也是無法獲得滿意結果的，至少不可能獲得最佳的效果。 均質加工所選用壓力的大小，決定了物料獲得能量的大小。一般講來，粉碎所需要的能量，應視物料粘度大小，液體表面張力的大小和最終粉碎細度的大小不同而不同。壓力不

7、到位不行，壓力過高同樣沒有必要。物料粉碎粒徑越小，所需的能量越大。一般講，均質壓力增大，微粒的平均粒徑減小，但微粒粒徑變小的速率隨之減慢。這表明，即便使用了很高的壓力，均質機粉碎細度的功能并不是無限度的。就目前普通結構的均質機而言，其極限粉碎細度在。物料初始粒徑的大小，粒徑的均勻度，是影響均質質量的重要因素之一。工藝上要求物料的初始粒徑不但要盡可能?。ㄒ话悴粦笥冢?，而且須經低能均質器械進行粗加工，使其粒徑大小盡可能均勻一致。原始物料粒徑的不均勻，均質時很難獲得高質量的產品。 混合液中油脂的含量，同樣是決定其質量的重要因素之一。當施加在混合液中的能量密度相同時，油脂含量的增加，意味著單元獲得的

8、平均能量的減小，直接影響著混合液的質量。實驗證明，在某一范圍內，油脂比例的減少，也是增加均質效果的途徑之一，混合液的油脂含量的最大比例應該小于。物料的粘滯度，同樣與均質效果和均質效率密切相關的。均質壓力一定時，物料粘度的增加，例如從增加到，物料的粒徑隨之變大，粘度超過，粒徑變大尤為明顯。因此，物料粘度低于，均質效果較為有效。工藝上，為了達到降低粘度，簡單有效的方法是對物料加熱。對于特定的物料，例如樹脂的乳化，利用油脂溶于某一種特定的溶劑中，也能方便有效的降低油脂的粘度。 均質機加工工藝上還有一個加工次數的問題。均質機只加工一次，很難使大小不一的顆粒獲得相同的能量，結果是均勻度不理想。實驗證明：

9、均質過程中，大顆粒較容易獲得能量而被粉碎為細顆粒，而細顆粒的變小相對比較困難。由于這兩個原因，工藝上需要進行多次均質。經過數次均質，不但使顆粒逐漸變小，而且顆粒大小逐漸趨于一致，均質效果大為提高。有效均質的最多次數為九次，超過九次，效果與耗能比將得不償失。 目前，廣泛使用的均質機大多具有二級均質的功能。一級閥（高壓閥，下同）與二級閥（低壓閥，下同）所選用的壓力大小也涉及到均質機的加工工藝問題。國外對均質機一級、二級閥加工效果的研究積累了豐富的經驗，相比較，我國在這方面的研究還處在起步階段。一級閥與二級閥是串聯使用的，二級閥壓力的大小，關系到物料經過一級閥瞬間壓力降的大小，從而直接關系到一級閥的

10、加工效果。因此，二級閥壓力的選擇并不是隨意的，實驗證明，二級閥工藝上選擇的壓力應控制在系統總壓力的之間，壓力選擇過高，反而適得其反。納米對撞機械裝備（NCJJ系列納米機）一、產品簡介納米超高壓均質機（納米對撞機）是一種用物理方法動態(tài)連續(xù)進行的流體物料破碎、分散、乳化和冷殺菌設備。超高壓對撞使可流動液態(tài)物質懸濁液，經過控制系統調節(jié)的超高壓泵，將被加工物料輸進高頻振蕩器中，從高頻振蕩器完成對撞后壓力釋放噴射出來，最高流速為450-550米/秒，發(fā)生高頻振蕩，使物料達到納米級破碎，從而完成納米破碎、乳化分散和冷殺菌的功能。100/150納米機 傳動結構插圖廊坊通用機械制造有限公司消化吸手國外先進技術

11、，利用 超高壓高頻振蕩技術原理，研制成功我國多柱塞超高壓對撞技術裝備納米超高壓均質機，其結構為超高壓泵、可編程控制系統、高頻振蕩器發(fā)生裝置、穩(wěn)壓裝置等，此裝置已達到國際先進水平并申請了實用新型專利超高壓流體納米對撞發(fā)生裝置專利號：ZL03239703.8 )。 并引進日本吉田納米技術，開發(fā)生產了新一代試驗室用納米機（見下圖）。NCJJ-7/200二、納米機產品介紹1.試驗機型性能特點a.試驗機有電動式、氣動式兩種機型。b.本系列機型具有體積小、重量輕、噪聲低的特點，可直接在研究室或實驗室進行設置安裝。c.本系列機型由于高壓頭可隨意地安裝與拆卸，所以可安裝以S型、K型為主體的新開發(fā)機型噴嘴（發(fā)生

12、器）。d.本系列機型可單機應用，也可進行自由 組合，而且通過組合就可能實現粒徑分布控制等,因此使其進行試驗研究開發(fā)的廣度也就無限地擴大了。NCJJ-7/200（電動式） NCJJ-8/150（氣動式）NCJJ-20/150（電動式）2.量產機型簡單性能說明a.納米超高壓均質機量產機型，主要適用于流體混合物料(液液相或液固相)的破碎、均質、乳化。b.它采用可編程序控制器實現自動控制。c.在特制振蕩頭的作用下將物料超微細化，達到納米級或亞納米級的均質效果。 d.機器結構緊湊，操作簡單，掌握容易，安裝和維護方便，自動化程度高。該機的運行程序設 e有多種安全連鎖保護裝置，可靠性，安全性好。NCJJ-7

13、5/150量產機 NCJJ-200/150量產機三、結構特點該機型結構緊湊，操作簡便，運轉平穩(wěn)，造型美觀，安裝和維護方便。配有變頻調速，調壓自動控制，PLC可編程控制，運行程序設有多種安全連鎖保護裝置，自動化程度高，可靠性，安全性好。四、應用：該系列超高壓納米對撞機可廣泛應用在食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化學工業(yè)和生物工程等行業(yè)。食品工業(yè)乳化脂肪的超微細化，香料分散，氨基酸鈣螯和，維生素分散，酵母菌破碎，生酒催化作用。醫(yī)藥工業(yè)脂肪乳劑調整分散，核蛋白糖微米化，藥粉的超微?；?，各種中藥制劑的納米破碎、細胞破 碎、生物菌的破碎?；瘜W工業(yè)陶瓷土的破碎，無機顏料有機染料的破碎分散，各種乳化重合制劑分散乳化。其

14、他工業(yè)高級打印墨水，感光材料超細化，纖維超細化，各種懸濁礦物液超微細化。五、超高壓對撞技術的機理超高壓對撞技術是一種用物理方法動態(tài)連續(xù)進行的流體物料破碎和冷殺菌。其優(yōu)點是純物理過程，有利于生態(tài)環(huán)境的保護，具有其原天然的性質，并延長其天然性質的時間，由于物質超細化產生新的功能，且能耗低。它的機理為：流體物料或懸濁液經過控制系統調節(jié)，超高壓泵或帶有二級增壓裝置（壓力150MPa300MPa），將被加工物料輸送到均質器或高頻振蕩器中，然后在均質器或高頻振蕩器中完成對撞后壓力釋放，從而完成納米破碎和冷殺菌的功能，由于選用均質器和高頻振蕩器及其加工物料不同，因而它的加工效果也不盡相同。下面介紹幾種常用超

15、高壓均質器和高頻振蕩器的形式。5.1 較為普通均質器通過超高壓流體經閥座小孔，噴射在可調整間隙特制閥頭端面，在通過設有一定間隙振蕩環(huán)噴出達到對物料破碎和冷殺菌的作用，它的破碎效果與調整壓力大小有直接的關系。（見圖1）圖1 圖25.2 通過特殊超硬材料制成的兩圓板，并在平面上設有一條或多條溝槽，兩個帶有溝槽的圓板端面貼緊，組成由兩個孔進料，經溝槽從單孔出料。形成兩股超高壓流體，在溝槽內發(fā)生流體對撞，產生脈動形成激波，發(fā)生高頻振蕩從單孔噴射出來，壓力釋放。從而使物料達到納米破碎和冷殺菌作用，它的破碎效果較第一種明顯提高而能耗低，但它對物料要求嚴格，一般入料粒徑為10m以下，小孔易堵，適用范圍較窄。

16、（見圖2）5.3 由兩個或兩個以上的超高壓流體振蕩器（具有2.2的功能但不完全相同）按一定角度安裝在一個腔體內，形成對撞的形式，經過兩股或兩股以上超高壓流體，先進入一級高頻振蕩發(fā)生器，然后由兩個或兩個以上的發(fā)生器單孔以超高速液流噴射出來實現二級超高壓高速射流對撞，從而達到納米破碎和冷殺菌的功能。（該裝置已獲專利，專利號：03239703.8）它的優(yōu)點可選用較大范圍物料加工，并可實現產業(yè)化生產應用。（見圖3） 圖3超高壓流體振蕩器結構簡圖5.4一種利用超高壓對撞技術應用于均質乳化的裝置，它是通過超高壓流體，由進料孔、一、二級多迷宮反應腔體和出料噴嘴組成，物料經高壓下流體反復折射、混合、攪拌等功能

17、，可以獲得在同等壓力下良好的乳化效率，專適用于各種乳化、均質混合要求的流體物料加工。（見圖4）圖4 均質乳化的裝置示意圖 T納米機處理實例序號樣品目的分散介質處理壓力（兆帕）處理次數（次）平均粒徑（nm)最大粒徑（nm）食品、醫(yī)藥、生物類1微脂粒乳化水2001503457982脂肪乳劑乳化水1503643細菌破碎1503854青霉菌破碎水150350805酵母菌破碎水135335506大腸桿菌破碎水1171651107革蘭氏陽性菌破壁1501080%8氟嘧啶多相脂破碎水1202401009香精破碎蟻溶液破碎水11038511011油水乳液乳化水12534012龍血竭破碎水+乙醇120107015013靈芝孢子破壁水150108014大豆磷脂破碎水150311015氨基酸鈣破碎水12027012016病毒破碎15056384化工類17氨基酸陶瓷破碎水150107018電氣石微粉破碎水15047519阿艾諾基鋁氧粉分散水15039920銅酞箐顏料分散水18065021蠟（m-p.80）140溶解