食品微粒化設(shè)備概述

1、3/19/20221第五節(jié)第五節(jié) 食品微?；O(shè)備食品微?；O(shè)備n一、高壓均質(zhì)機(jī) (High-pressure homogenizer)n均質(zhì)是指借助于流動(dòng)中產(chǎn)生的高壓、剪切力、撞均質(zhì)是指借助于流動(dòng)中產(chǎn)生的高壓、剪切力、撞擊力和空穴振動(dòng)，將物料細(xì)化和均勻混合。擊力和空穴振動(dòng)，將物料細(xì)化和均勻混合。均質(zhì)均質(zhì)機(jī)按構(gòu)造分類有高壓均質(zhì)機(jī)，離心均質(zhì)機(jī)，超聲機(jī)按構(gòu)造分類有高壓均質(zhì)機(jī)，離心均質(zhì)機(jī)，超聲波均質(zhì)機(jī)等。波均質(zhì)機(jī)等。 n(一一) 高壓均質(zhì)機(jī)高壓均質(zhì)機(jī)工作原理工作原理n1. 剪切作用剪切作用n2. 撞擊學(xué)說(shuō)撞擊學(xué)說(shuō)n3. 空穴學(xué)說(shuō)空穴學(xué)說(shuō) 3/19/20222高壓均質(zhì)機(jī)工作原理高壓均質(zhì)機(jī)工作原理13/1

2、9/20223高壓均質(zhì)機(jī)工作原理高壓均質(zhì)機(jī)工作原理23/19/20224均質(zhì)前后的脂肪球3/19/20225（二）高壓均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) n1. 泵體結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)n（1）結(jié)構(gòu)n三級(jí)柱塞往復(fù)泵三級(jí)柱塞往復(fù)泵 n雙級(jí)均質(zhì)閥雙級(jí)均質(zhì)閥 3/19/202263/19/20227 工業(yè)用工業(yè)用高壓均質(zhì)機(jī)高壓均質(zhì)機(jī)3/19/20228高壓均質(zhì)機(jī)基本結(jié)構(gòu)1-控制面板 2-傳動(dòng)裝置 3-均質(zhì)閥 4-氣缸組 5-壓力表 6-電機(jī) 7-機(jī)殼 3/19/20229結(jié)構(gòu)：三級(jí)柱塞往復(fù)泵結(jié)構(gòu)：三級(jí)柱塞往復(fù)泵+ +均質(zhì)閥均質(zhì)閥均質(zhì)機(jī)的結(jié)構(gòu)3/19/202210高壓泵 1-進(jìn)料腔 2-吸入活門(mén) 3-活門(mén)篩 4-排出活門(mén)5-泵體

3、6-冷卻水管 7-柱塞 8-填料 9-墊片 3/19/202211均質(zhì)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖均質(zhì)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)示意圖 3/19/202212均質(zhì)閥工作原理 1-閥座 2-閥芯 3-擋板環(huán) 4-彈簧5-調(diào)節(jié)手柄 6-第一級(jí)閥 7-第二級(jí)閥 3/19/2022133/19/202214（2）特點(diǎn)n泵體為一長(zhǎng)方形泵體為一長(zhǎng)方形，用不銹鋼塊鍛造，其中開(kāi)有三，用不銹鋼塊鍛造，其中開(kāi)有三個(gè)活塞孔，配有活塞及閥。個(gè)活塞孔，配有活塞及閥。n活塞為圓柱狀，也是不銹鋼制造活塞為圓柱狀，也是不銹鋼制造，為防止液體泄，為防止液體泄漏及空氣滲入，采用墊料函密封，其材料可用皮革、漏及空氣滲入，采用墊料函密封，其材料可用皮革、石棉繩

4、，近來(lái)也可采用聚四氟乙烯。石棉繩，近來(lái)也可采用聚四氟乙烯。n每個(gè)泵腔配有兩只活閥，在液體壓力作用下自動(dòng)每個(gè)泵腔配有兩只活閥，在液體壓力作用下自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。減壓時(shí)在彈簧或閥體重力作用下自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉。減壓時(shí)在彈簧或閥體重力作用下自動(dòng)關(guān)閉或開(kāi)啟，共有關(guān)閉或開(kāi)啟，共有六個(gè)活閥六個(gè)活閥，其中吸入活閥三個(gè)，其中吸入活閥三個(gè)，壓出活閥三個(gè)。壓出活閥三個(gè)。3/19/202215n雙級(jí)均質(zhì)閥雙級(jí)均質(zhì)閥：在第一級(jí)中，流體壓力為：在第一級(jí)中，流體壓力為20-20-60MPa60MPa，主要使脂肪球破碎，第二級(jí)流體壓力減到，主要使脂肪球破碎，第二級(jí)流體壓力減到20MPa20MPa以下，主要使脂肪球均勻分散以下，主

5、要使脂肪球均勻分散 。n三柱塞泵三柱塞泵之特點(diǎn)，已知每個(gè)泵缸配有兩只活閥，之特點(diǎn)，已知每個(gè)泵缸配有兩只活閥，為了充分利用柱塞兩邊的空間，使往復(fù)泵做成雙為了充分利用柱塞兩邊的空間，使往復(fù)泵做成雙動(dòng)的。但是動(dòng)的。但是雙動(dòng)泵流量曲線雙動(dòng)泵流量曲線還是起伏不均勻，活還是起伏不均勻，活塞運(yùn)動(dòng)的速度是按正弦曲線變化，活塞在極左端塞運(yùn)動(dòng)的速度是按正弦曲線變化，活塞在極左端時(shí)時(shí)(0(0o o) )，和極右端時(shí)，和極右端時(shí)(180(180 o o) )其速度為零，當(dāng)曲柄其速度為零，當(dāng)曲柄耗角在耗角在9090 o o及及270270 o o時(shí)，活塞的速度為最大?？梢?jiàn)時(shí)，活塞的速度為最大?？梢?jiàn)單作用泵工作時(shí)，流量有

6、起伏，不均勻。單作用泵工作時(shí)，流量有起伏，不均勻。n采用采用三柱塞泵三柱塞泵時(shí)，排掖量就克服了上述缺點(diǎn)，排時(shí)，排掖量就克服了上述缺點(diǎn)，排掖量也比較均勻。掖量也比較均勻。3/19/202216應(yīng)用不同均質(zhì)壓力的產(chǎn)品舉例3/19/202217二、其它均質(zhì)機(jī)n(一)噴射式均質(zhì)機(jī) (Ejection homogenizer)n1. 1. 操作原理操作原理n它是利用蒸汽或壓縮空氣流來(lái)供給物料均質(zhì)它是利用蒸汽或壓縮空氣流來(lái)供給物料均質(zhì)的能量，借高速運(yùn)動(dòng)的物料顆粒間相互的能量，借高速運(yùn)動(dòng)的物料顆粒間相互碰撞碰撞或使顆粒與金屬表面高速或使顆粒與金屬表面高速撞擊撞擊，使顆粒粉碎，使顆粒粉碎成更細(xì)小的粒子而達(dá)到均

7、質(zhì)的目的。成更細(xì)小的粒子而達(dá)到均質(zhì)的目的。 3/19/202218噴射式均質(zhì)機(jī)流程圖 1-過(guò)濾器 2-蒸汽加熱器 3-噴嘴 4-160號(hào)篩網(wǎng) 5-泵6-貯槽 7-貯槽 8-混合室 9-預(yù)熱器3/19/202219(二) 離心式均質(zhì)機(jī) (Anticyclone homogenizer) n(1) (1) 在同一臺(tái)設(shè)備內(nèi)，在同一臺(tái)設(shè)備內(nèi)，一次操作即可完成凈一次操作即可完成凈化和均質(zhì)化和均質(zhì)，耗電為凈化和均質(zhì)兩臺(tái)設(shè)備聯(lián)合，耗電為凈化和均質(zhì)兩臺(tái)設(shè)備聯(lián)合的的3030，投資費(fèi)用大大低于凈化和均質(zhì)機(jī)。，投資費(fèi)用大大低于凈化和均質(zhì)機(jī)。n(2) (2) 均質(zhì)度非常均勻一致，也不必像閥式均均質(zhì)度非常均勻一致，也不

8、必像閥式均質(zhì)機(jī)那樣要精密閥頭。質(zhì)機(jī)那樣要精密閥頭。n(3) (3) 可用同樣機(jī)器同樣流程來(lái)分離稀奶油，可用同樣機(jī)器同樣流程來(lái)分離稀奶油，在同樣的設(shè)備和流程中，用來(lái)凈化消毒乳。在同樣的設(shè)備和流程中，用來(lái)凈化消毒乳。n(4) (4) 保養(yǎng)簡(jiǎn)單，控制方便。保養(yǎng)簡(jiǎn)單，控制方便。 3/19/202220離心凈乳機(jī)離心凈乳機(jī)3/19/202221離心均質(zhì)機(jī)的轉(zhuǎn)鼓 3/19/202222(三) 超聲波均質(zhì)機(jī) (Ultrasonic homogenizer) n超聲波均質(zhì)機(jī)是將頻率為20-25KHzs的超聲波發(fā)生器放入料液中，或者使料液在高速流動(dòng)過(guò)程中，由于超聲波在料液中進(jìn)行復(fù)雜的攪拌作用使料液均質(zhì)化，稱為超

9、聲波均質(zhì)機(jī)。3/19/202223機(jī)械式超聲波原理及發(fā)生器圖 3/19/202224工作原理n是利用聲波和超聲波都同樣是縱波，遇到物體時(shí)，就是利用聲波和超聲波都同樣是縱波，遇到物體時(shí)，就起了迅速起了迅速交替的壓縮和膨脹交替的壓縮和膨脹作用。作用。n當(dāng)處在膨脹的半個(gè)周期內(nèi)，料液受到拉力，料液中任當(dāng)處在膨脹的半個(gè)周期內(nèi)，料液受到拉力，料液中任何氣泡也將膨脹；而在壓縮的半個(gè)周期內(nèi)，此氣泡將何氣泡也將膨脹；而在壓縮的半個(gè)周期內(nèi)，此氣泡將收縮。收縮。n當(dāng)壓力變化幅度很大時(shí)，若壓力振幅低于外壓，被壓當(dāng)壓力變化幅度很大時(shí)，若壓力振幅低于外壓，被壓縮的氣泡就急速崩潰，料液中就出現(xiàn)縮的氣泡就急速崩潰，料液中就出

10、現(xiàn)真空的真空的“空穴空穴”現(xiàn)象現(xiàn)象，這種空穴現(xiàn)象的出現(xiàn)，又隨著振幅的變化和隨，這種空穴現(xiàn)象的出現(xiàn)，又隨著振幅的變化和隨著瞬間外壓不平衡而消失，在空穴消失的瞬間，在液著瞬間外壓不平衡而消失，在空穴消失的瞬間，在液體的周圍引起非常大的壓力和溫度增高，起到非常復(fù)體的周圍引起非常大的壓力和溫度增高，起到非常復(fù)雜而強(qiáng)有力的機(jī)械攪拌作用，達(dá)到均質(zhì)的目的。雜而強(qiáng)有力的機(jī)械攪拌作用，達(dá)到均質(zhì)的目的。n“空穴空穴”現(xiàn)象現(xiàn)象發(fā)生在密度差的界面上，超聲波會(huì)發(fā)生發(fā)生在密度差的界面上，超聲波會(huì)發(fā)生反射，在這種反射聲壓的界面上也產(chǎn)生激烈的攪拌。反射，在這種反射聲壓的界面上也產(chǎn)生激烈的攪拌。3/19/202225四、膠體磨

11、 (Colloidal mill) n1.1.結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)及工作原理n常用的膠體磨主要有以下幾部分常用的膠體磨主要有以下幾部分組成組成：進(jìn)進(jìn)料斗、外殼、定盤(pán)料斗、外殼、定盤(pán) ( (定子定子) )、動(dòng)盤(pán)、動(dòng)盤(pán) ( (轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子) )、電機(jī)、調(diào)節(jié)裝置和底座等，電機(jī)、調(diào)節(jié)裝置和底座等，膠體磨有臥式膠體磨有臥式和立式兩種形式。和立式兩種形式。n定盤(pán)和動(dòng)盤(pán)之間的間隙一般為定盤(pán)和動(dòng)盤(pán)之間的間隙一般為50-150um50-150um，依靠動(dòng)盤(pán)的水平位移來(lái)調(diào)節(jié)。動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速依靠動(dòng)盤(pán)的水平位移來(lái)調(diào)節(jié)。動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速為為3000-15000rpm3000-15000rpm。3/19/202226立式立式臥式臥式3/

12、19/2022273/19/2022283/19/202229工作原理工作原理 n物料通過(guò)動(dòng)、定盤(pán)形成的間隙時(shí)，由于轉(zhuǎn)物料通過(guò)動(dòng)、定盤(pán)形成的間隙時(shí)，由于轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，子高速旋轉(zhuǎn)，附于轉(zhuǎn)子面上的物料速度最附于轉(zhuǎn)子面上的物料速度最大，而附于定子面上的物料速度為零大，而附于定子面上的物料速度為零。n其間產(chǎn)生急劇的速度梯度，從而物料受到其間產(chǎn)生急劇的速度梯度，從而物料受到帶齒溝的動(dòng)、靜磨盤(pán)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的帶齒溝的動(dòng)、靜磨盤(pán)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的剪切剪切力、推力、摩擦力、加速力，壓力波和空力、推力、摩擦力、加速力，壓力波和空化作用化作用等，造成流體動(dòng)力的沖擊將原料破等，造成流體動(dòng)力的沖擊將原料破碎成細(xì)小的微粒。碎

13、成細(xì)小的微粒。3/19/202230定盤(pán)、動(dòng)盤(pán) n定、動(dòng)盤(pán)均為不銹鋼件。定、動(dòng)盤(pán)均為不銹鋼件。n熱處理后的硬度要求達(dá)到熱處理后的硬度要求達(dá)到HRC70HRC70。n動(dòng)盤(pán)的外形和定盤(pán)的內(nèi)腔均為截錐體，動(dòng)盤(pán)的外形和定盤(pán)的內(nèi)腔均為截錐體，錐度為錐度為1 1：2.52.5。工作表面有齒，齒紋按物料流動(dòng)方向由粗到工作表面有齒，齒紋按物料流動(dòng)方向由粗到細(xì)排列，并有一定的傾角細(xì)排列，并有一定的傾角。這樣，由齒紋的傾角、。這樣，由齒紋的傾角、齒寬、齒間間距以及物料在空隙中的停留時(shí)間等齒寬、齒間間距以及物料在空隙中的停留時(shí)間等因素決定物料的細(xì)化程度。因素決定物料的細(xì)化程度。n齒的作用主要是形成多條鋒利的刃口，提

14、高對(duì)物齒的作用主要是形成多條鋒利的刃口，提高對(duì)物料的剪切、研磨作用，加速乳化過(guò)程。料的剪切、研磨作用，加速乳化過(guò)程。n另外，齒還可將磨好的另外，齒還可將磨好的物料流利地排出物料流利地排出。 3/19/202231調(diào)節(jié)裝置 n膠體磨根據(jù)物料的性質(zhì)、需要細(xì)化的程度和出料等膠體磨根據(jù)物料的性質(zhì)、需要細(xì)化的程度和出料等因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。因素進(jìn)行調(diào)節(jié)。n調(diào)節(jié)時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄，由調(diào)整環(huán)帶動(dòng)定調(diào)節(jié)時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)手柄，由調(diào)整環(huán)帶動(dòng)定盤(pán)軸向位移而使空隙改變。若需要大的粒度比，調(diào)盤(pán)軸向位移而使空隙改變。若需要大的粒度比，調(diào)整定盤(pán)往下移，定盤(pán)向上移則為粒度比小。整定盤(pán)往下移，定盤(pán)向上移則為粒度比小。n一般

15、調(diào)節(jié)范圍在一般調(diào)節(jié)范圍在0.005-1.5mm0.005-1.5mm之間之間。n為避免無(wú)限度地調(diào)節(jié)而引起定、動(dòng)盤(pán)相碰，在調(diào)整為避免無(wú)限度地調(diào)節(jié)而引起定、動(dòng)盤(pán)相碰，在調(diào)整環(huán)下方設(shè)有限位螺釘，當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)頂?shù)铰葆敃r(shí)便不能環(huán)下方設(shè)有限位螺釘，當(dāng)調(diào)節(jié)環(huán)頂?shù)铰葆敃r(shí)便不能再進(jìn)行調(diào)節(jié)。再進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3/19/2022322. 膠體磨和均質(zhì)機(jī)比較 n（1 1）膠體磨和均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)不同，但微?；瘷C(jī)理上相膠體磨和均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)不同，但微?；瘷C(jī)理上相同同 都是通過(guò)一定方法造成微粒化作用區(qū)內(nèi)的速度梯都是通過(guò)一定方法造成微?；饔脜^(qū)內(nèi)的速度梯度變化和剪切力。度變化和剪切力。n（2 2）耗能性質(zhì)不同耗能性質(zhì)不同 高壓均質(zhì)機(jī)是利用通過(guò)均質(zhì)閥間高壓均質(zhì)機(jī)是利用通過(guò)均質(zhì)閥間隙的壓力降來(lái)維持這種速度梯度和剪切力，直接消耗隙的壓力降來(lái)維持這種速度梯度和剪切力，直接消耗的是壓力能；而膠體磨則是利用兩盤(pán)面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的是壓力能；而膠體磨則是利用兩盤(pán)面間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)維持盤(pán)面間隙中的速度梯度和剪切力，直接消耗的來(lái)維持盤(pán)面間隙中的速度梯度和剪切力，直接消耗的是動(dòng)能。因此膠體磨也可稱為是動(dòng)能。因此膠體磨也可稱為“轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子”均質(zhì)機(jī)。均質(zhì)機(jī)。 3/19/202233n（3 3）所處理物料的性質(zhì)所處理物料的性質(zhì) 高壓均質(zhì)機(jī)適合于高壓均質(zhì)機(jī)適合于處理粘度低于處理粘度低于0.2Pa