均質(zhì)攪拌機(jī)械-解析課件

概述由斯托克斯公式可知，混合液體中顆粒沉降速度與顆粒直徑的平方成正比，顆粒直徑減小，顆粒沉降速度降低；當(dāng)顆粒直徑接近介質(zhì)分子大小時(shí)，斯托克斯公式不再使用，分子和顆粒之間形成了一種粘合作用力，使得分離很難發(fā)生。均質(zhì)就是使較大顆粒粉碎成無(wú)數(shù)接近于液體分子大小的微粒，使微粒穩(wěn)定，均勻地分散在液體介質(zhì)中而不發(fā)生分離。均質(zhì)后的液體粘度呈上升趨勢(shì)。Stoke定律:V=2g(ρ1－ρ2)r2/9η（cm/s）V為球形顆粒的沉降速率(cm/s）g為重力加速度(cm/s2)ρ1為顆粒密度(g/cm3）ρ2為介質(zhì)密度(g/cm3)r為顆粒半徑(cm)η為介質(zhì)粘度(pa·s)二、均質(zhì)設(shè)備概述Stoke定律:二、均質(zhì)設(shè)備1應(yīng)用化工行業(yè)：油漆涂料，各種乳化劑，殺蟲(chóng)劑，感光乳劑，橡膠漿，樹(shù)脂膠，增稠劑，膨潤(rùn)土，香精等?；瘖y品行業(yè)：洗滌劑，調(diào)理劑，潤(rùn)膚露，香水等。食品飲料行業(yè)：豆乳、牛乳，花生乳，濃縮乳，奶油，混合乳酪，各種果肉型天然飲料，冰淇淋，花粉液，食品添加劑，各種調(diào)味品等。制藥行業(yè)：抗生素，抗酸劑，液漿制劑，靜脈乳劑等。生物工程技術(shù)：高壓均質(zhì)機(jī)能夠高效率地對(duì)細(xì)胞壁進(jìn)行破碎從而提取其內(nèi)含物：如酶、朊等。應(yīng)用21.均質(zhì)的目的(1)減緩混合液分離混合液中輕液（顆粒）有上浮并在表面形成一層乳脂層的傾向，利用此特性可以進(jìn)行牛乳分離。但果汁必須避免輕顆粒上浮分離。均質(zhì)是有效防止產(chǎn)品中輕顆粒上浮的基本方法。

(2)獲得穩(wěn)定的、液相均勻的產(chǎn)品均質(zhì)處理可使脂肪球的平均直徑縮小到原來(lái)的1/10，而脂肪球數(shù)則比未經(jīng)處理的乳液中多1000倍。脂肪球與乳液之間的總界面增加約100倍。在此情況下，分子和微小顆粒之間形成了一種粘合作用力，使微粒穩(wěn)定均勻地分散在液體介質(zhì)中，不發(fā)生分離，從而獲得穩(wěn)定的、液相均勻的液體混合物。(3)有利于消化和吸收

由于均質(zhì)后的脂肪球較小，與其他營(yíng)養(yǎng)素混合時(shí)消化率可高達(dá)95%左右，因此有利于人體的消化和吸收。1.均質(zhì)的目的32.均質(zhì)特點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)分布均勻、降低氧化敏感性、風(fēng)味趨于一致。(2)缺點(diǎn)對(duì)陽(yáng)光敏感，陽(yáng)光的作用使其迅速產(chǎn)生一種腐蝕性的金屬味道；對(duì)脂酶的侵襲敏感；蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性降低。由于蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性降低，在滅菌奶生產(chǎn)過(guò)程中，均質(zhì)須在最后階段進(jìn)行，否則高溫滅菌時(shí)蛋白質(zhì)有凝結(jié)的危險(xiǎn)，而導(dǎo)致牛乳包裝中的蛋白質(zhì)沉淀。3.均質(zhì)作用原理均質(zhì)機(jī)理有以下三個(gè)方面:

(1)剪切作用顆粒高速度通過(guò)均質(zhì)頭中的窄縫時(shí)，由于渦流而對(duì)脂肪產(chǎn)生剪切作用，使脂肪球破碎。(2)空穴作用液體靜壓能降至擴(kuò)散相的蒸汽壓力之下，在液體內(nèi)部產(chǎn)生局部瞬時(shí)真空，形成空穴現(xiàn)象，使顆粒爆裂而粉碎。(3)撞擊作用當(dāng)顆粒以高速度沖擊均質(zhì)閥時(shí)，使之破碎。高壓均質(zhì)機(jī)中前后設(shè)置兩個(gè)均質(zhì)頭進(jìn)行雙級(jí)均質(zhì)處理來(lái)提高均質(zhì)效果。2.均質(zhì)特點(diǎn)3.均質(zhì)作用原理44.均質(zhì)機(jī)分類

4.均質(zhì)機(jī)分類5

（1）高壓均質(zhì)機(jī)利用高壓泵產(chǎn)生高壓，物料通過(guò)一級(jí)或幾級(jí)均質(zhì)閥后，實(shí)現(xiàn)物料均質(zhì)。雙級(jí)均質(zhì)閥

第一級(jí)：高壓流體區(qū)壓力：200～250大氣壓作用：使脂肪球破碎第二級(jí)：低壓區(qū)：壓力：35大氣壓作用：使脂肪球均勻分散（1）高壓均質(zhì)機(jī)6

（2）高剪切旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機(jī)高剪切旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機(jī)的關(guān)鍵部件是由固定的定子和高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成。代表機(jī)型有蝸輪乳化機(jī)、膠體磨及高效濕法分散機(jī)等。適用于均質(zhì)粘度大的料液，用于對(duì)粘度超過(guò)l0Pa.s的液體進(jìn)行有效均質(zhì)，分散相液滴尺寸降至5μm以下。（2）高剪切旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機(jī)7（3）離心式均質(zhì)機(jī)離心式均質(zhì)機(jī)是在離心凈化機(jī)或離心分離機(jī)上部的稀奶油室內(nèi)安裝一個(gè)帶齒的圓盤，齒盤邊緣帶有許多凸出的尖齒，均勻分布于圓周上，齒前端邊緣呈凸流線型，后端邊緣削平。改變圓盤的直徑和齒數(shù)都可以得到不同脂肪破碎度的液料，實(shí)現(xiàn)不同的均質(zhì)要求。均質(zhì)后的稀奶油可以與脫脂乳均勻一起排出。（3）離心式均質(zhì)機(jī)8

(4)噴射式均質(zhì)機(jī)利用蒸汽或壓縮空氣氣流給物料提供均質(zhì)所需的能量。高速流動(dòng)的物料顆粒相互碰撞，或使顆粒與金屬表面高速撞擊，將顆粒粉碎成細(xì)小的粒子，實(shí)現(xiàn)均質(zhì)。此類均質(zhì)機(jī)由于均質(zhì)料液與蒸汽或空氣直接混合，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味有一定的影響。不適用于易氧化的產(chǎn)品。(4)噴射式均質(zhì)機(jī)9（5）膠體磨（5）膠體磨10高壓均質(zhì)機(jī)是由高壓泵和均質(zhì)閥組成的一種持殊形式的高壓泵。目前的高壓均質(zhì)機(jī)為同一類型的三柱塞往復(fù)泵。高壓泵和均質(zhì)機(jī)的差別在于排出口安裝的閥門不同，前者配安全閥，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)可使液體回到吸入口，后者配均質(zhì)閥，液體通過(guò)均質(zhì)閥后恢復(fù)至常壓。

（一）高壓均質(zhì)機(jī)1.主要結(jié)構(gòu)均質(zhì)機(jī)因制造廠家不同，結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但主要由泵體、均質(zhì)閥、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架組成。圖所示為均質(zhì)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(皮帶、齒輪減速器)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，連桿、滑塊將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在滑塊的前端裝有不銹鋼柱塞，不銹鋼柱塞一段伸入到泵體內(nèi)，泵體由一塊(或多塊)不銹鋼組成，分別裝入進(jìn)料和排料的單向閥。

2.工作原理進(jìn)料時(shí)，柱塞后退，泵腔內(nèi)出現(xiàn)低壓，液料受外壓作用下經(jīng)單向閥進(jìn)入泵腔；排料時(shí)，柱塞前進(jìn)，泵體內(nèi)物料受擠產(chǎn)生高壓，吸料單向閥在高壓作用下關(guān)閉，排料單向閥被頂開(kāi)，料液從排出單向閥門排出，如在出口管道上配置均質(zhì)閥組，物料在通過(guò)均質(zhì)閥的密合面時(shí)而得到均質(zhì)。均質(zhì)閥可以是一組(即一級(jí))，也可以是二組(二級(jí))串聯(lián)的。均質(zhì)閥的閥體的結(jié)構(gòu)如圖。高壓均質(zhì)機(jī)是由高壓泵和均質(zhì)閥組成的一種持殊形式的高壓11圖左為柱塞往復(fù)泵泵體結(jié)構(gòu)圖，柱塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥開(kāi)啟，排液閥關(guān)閉；柱塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥關(guān)閉，排液閥開(kāi)啟，將物料壓出。圖右為均質(zhì)閥及均質(zhì)過(guò)程。物料通過(guò)均質(zhì)閥平面密合面時(shí)被擠出，從均質(zhì)出料口排出，均質(zhì)閥桿則通過(guò)油壓頂住閥芯平面，均質(zhì)壓力大小通過(guò)油壓調(diào)整得到。圖左為柱塞往復(fù)泵泵體結(jié)構(gòu)圖，柱塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥開(kāi)啟，12

3.三柱塞式均質(zhì)機(jī)的生產(chǎn)能力和功率

(1)生產(chǎn)能力往復(fù)泵的理論流量取決于活塞行程和活塞面積，對(duì)于三柱塞式均質(zhì)機(jī)，其生產(chǎn)能力可按下式計(jì)算:Qv=15Nd2SnZψ（m3/h）Qv：柱塞式往復(fù)泵的輸送能力(m3/h)d：柱塞直徑(m)S：柱塞行程(m)Z：柱塞個(gè)數(shù)n：柱塞往復(fù)次數(shù)(次/min)ψ：工作容積的裝填系數(shù),一般為0.8～0.9。對(duì)一定形式的往復(fù)式均質(zhì)機(jī)，理論流量恒定，只決定于活塞的直徑d，行程S及頻率n，它不隨壓力而改變，因而沒(méi)有離心泵那樣的性能曲線。

(2)功率計(jì)算均質(zhì)功率可按下式計(jì)算P=Qvrh/3600×102ηP：所需功率(kw)h：液體輸出總壓頭(mH2O)r：液體密度(kg/m3)η：泵的總效率系數(shù)102：功率折算系數(shù)

3.三柱塞式均質(zhì)機(jī)的生產(chǎn)能力和功率13動(dòng)力往復(fù)泵活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖一所示。圖中r為曲柄半徑，L為連桿長(zhǎng)度，x為曲柄轉(zhuǎn)過(guò)α角時(shí)活塞行程，ω是曲柄旋轉(zhuǎn)角速度。假設(shè)連桿長(zhǎng)度為無(wú)限長(zhǎng)，而β角為無(wú)限小，則連桿的斜角影響可以忽略不計(jì)(在r/L＜l/5時(shí)誤差不大，則將x距離看作等于CA，即:X=CA=CO-AO=CO-BOcosα=r（1-cosα）活塞運(yùn)動(dòng)速度為：v=dx/dt=rsinαdα/dtdα/dt=ω，v=rωsinα泵的瞬時(shí)流量為：qv=Av=ArωsinαA為活塞的面積，對(duì)于以一定轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)的往復(fù)泵，上式中Arω是常數(shù)，流量變化是隨轉(zhuǎn)角α的正弦規(guī)律變化，如圖二曲線所示。當(dāng)α=0時(shí)，qv=0，當(dāng)α在π到2π之間，qv為負(fù)值，即圖中橫坐標(biāo)下的虛線，實(shí)際上泵在此區(qū)間活塞處于吸料過(guò)程，活塞只能間歇輸送液體。圖一曲柄連桿示意圖圖二單作用往復(fù)泵流量曲線4.三柱塞式均質(zhì)機(jī)流量曲線乳品、果汁生產(chǎn)中的三柱塞式均質(zhì)機(jī)屬于動(dòng)力式往復(fù)泵，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，活塞運(yùn)行速度不均勻，其流量在整個(gè)行程中是變化的。動(dòng)力往復(fù)泵活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖一所示。圖中r為曲柄半徑，14三缸流量曲線如圖二所示。這種泵實(shí)質(zhì)上為三臺(tái)單動(dòng)泵并聯(lián)而成，其曲柄互成1200，它既可以連續(xù)輸液體，流量較為均勻。工廠使用的即為此種均質(zhì)機(jī)。雙缸單作用泵，即具有大小相等的兩個(gè)活塞，由相差1800的曲柄帶動(dòng)的往復(fù)泵，其流量曲線如圖一所示，可連續(xù)輸運(yùn)液體，仍然不均勻。圖一雙作用往復(fù)泵流量曲線圖二三缸單作用泵流量曲線三缸流量曲線如圖二所示。這種泵實(shí)質(zhì)上為三臺(tái)單動(dòng)泵并聯(lián)而成155.改進(jìn)措施在進(jìn)出料管各加一個(gè)空氣室，利用氣體的壓縮與膨脹來(lái)貯存或放出部分液體，以達(dá)到減小管路中流量不均勻的目的。5.改進(jìn)措施在進(jìn)出料管各加一個(gè)空氣室，利用氣體的壓縮與膨脹來(lái)16

6.常見(jiàn)故障均質(zhì)機(jī)常見(jiàn)故障可以分為工藝和技術(shù)裝備故障。技術(shù)裝備故障，即電機(jī)、傳動(dòng)部分、曲軸連桿、滑塊等方面的故障，可通過(guò)技術(shù)裝備的定期保養(yǎng)，維修來(lái)解決。單位體積料液所消耗的功率高、構(gòu)件易磨損、對(duì)液體粘度濃度要求高，均質(zhì)易磨損。工藝方面的故障可發(fā)生在以下幾個(gè)方面:

(1)流量不足，達(dá)不到工藝要求故障發(fā)生率高，也是均質(zhì)機(jī)最重要的指標(biāo)之一。由于材質(zhì)、加工質(zhì)量等方面的因素，處于料液高速?zèng)_刷處的閥門，特別是均質(zhì)閥的密合面產(chǎn)生明顯的溝槽，柱塞則由于長(zhǎng)時(shí)間工作而嚴(yán)重磨損，使料液的流經(jīng)通道加大，大量料液回流到低壓泵腔，使均質(zhì)或升壓的能力大大降低。此時(shí)，必須對(duì)磨損部分進(jìn)行修復(fù)或更換，某些產(chǎn)品，如含糖量10%以上的物料，必須重新對(duì)均質(zhì)閥等部分進(jìn)行選材加工。安全閥或均質(zhì)閥(代安全閥時(shí))的調(diào)整不當(dāng)，彈簧壓力不夠也可導(dǎo)致上述故障的發(fā)生。只需對(duì)技術(shù)裝備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就可恢復(fù)技術(shù)裝備的生產(chǎn)特性。(2)壓力表指針跳動(dòng)嚴(yán)重由于泵腔內(nèi)有空氣殘留，空氣壓縮、膨脹使壓力表指針嚴(yán)重跳動(dòng)。少量的空氣可以在料液的流動(dòng)時(shí)被夾帶出去；泵體密封件滲漏，也會(huì)使泵腔內(nèi)的料液中混有大量空氣,同時(shí),通過(guò)充液傳遞壓力的壓力表由于充液量不夠或滲漏，也會(huì)使壓力表指針嚴(yán)重跳動(dòng)。(3)密封圈損壞處于高溫和壓力周期性變化條件下的柱塞密封圈經(jīng)常會(huì)發(fā)生損壞，出現(xiàn)這類問(wèn)題時(shí)，首先必須確保柱塞冷卻水的連續(xù)供應(yīng)，還要隨時(shí)修復(fù)、更換柱塞密封圈。同時(shí)，柱塞與曲軸箱之間的密封墊損壞時(shí)，則由于冷卻水的進(jìn)人而導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，嚴(yán)重時(shí)還使曲軸連桿滑塊發(fā)生損壞。6.常見(jiàn)故障(1)流量不足，達(dá)不到工藝要求17（二）高剪切均質(zhì)機(jī)

特點(diǎn)高剪切均質(zhì)機(jī)，轉(zhuǎn)子葉片高速回轉(zhuǎn)，在葉片作用下流入的液體通過(guò)窄小的縫隙，在很高的剪切力作用下破碎、分散、混合。高剪切均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，與膠體磨類似，也是由定、轉(zhuǎn)子組成，所不同的是高剪切均質(zhì)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子是由一至數(shù)道齒圈組合而成。

1.作用原理旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子使液體受很大離心力作用，高的速度變化率，液料受到急劇變化的壓縮、拉伸和剪切復(fù)合作用，進(jìn)而物料得到均質(zhì)和分散。（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高達(dá)15000rpm，剪切頻率超過(guò)了聲波的頻率）2.高剪切均質(zhì)特點(diǎn)分散效果好，能耗低，與高能量分散速率ζ具有密切關(guān)系，一般可高達(dá)5～1000W/kg，而其他技術(shù)裝備僅為0.1～10W/kg，分散粒徑X和ζ有如下關(guān)系:

X=C×ζ

D（μm）

C、D都是實(shí)驗(yàn)常數(shù)，D取決于定轉(zhuǎn)子的幾何形狀，一般為0.55～0.75用關(guān)系式表達(dá)：ζ=AnBA，B均為常數(shù),由以上兩式即可求出不同轉(zhuǎn)速下的分散粒徑。（二）高剪切均質(zhì)機(jī)2.高剪切均質(zhì)特點(diǎn)分散18分類工業(yè)中使用的高剪切均質(zhì)機(jī)可分為軸流式和徑流式。1.軸流式高剪切均質(zhì)機(jī)軸流式剪切均質(zhì)機(jī)的流型如圖一所示。轉(zhuǎn)子由類似蝸輪的結(jié)構(gòu)組成，定子則沿軸向開(kāi)有大小不同的孔。轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，均質(zhì)頭上下部位形成壓力差，流體從底部或頂部被不斷地吸入，經(jīng)過(guò)定子、轉(zhuǎn)子之間的間隙流至定子流道，并以極大的動(dòng)能沖向上部折流板或容器底，流體被折回，返回均質(zhì)頭，由于料液不斷受到反復(fù)的強(qiáng)制循環(huán)，同時(shí)在均質(zhì)頭內(nèi)部受到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子間的強(qiáng)烈剪切作用，使料液在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到微?；途鶆蚧］S流式高剪切均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)子的典型結(jié)構(gòu)如圖二所示，a型用于低粘度；b型用于高粘度。圖一軸流式高剪切均質(zhì)機(jī)流型圖圖二軸流式轉(zhuǎn)子示意圖(a)-為低粘度用(b)-為高粘度用分類圖一軸流式高剪切均質(zhì)機(jī)流型圖圖二軸流式轉(zhuǎn)子示19圖一徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)的流型圖圖二ULTRA-TURRAX型高剪切均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)子示意圖

2.徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)的流型如圖一所示,定轉(zhuǎn)子開(kāi)孔可根據(jù)物料的性質(zhì)而定，長(zhǎng)孔適合于中等固體顆粒的迅速粉碎及中等粘度的液體的混合；小圓孔適合于低粘度液體，其剪切速率最大；大圓孔適用于一般的混合和大顆粒破碎，可處理較高粘度的物料。轉(zhuǎn)子還可有各種變形，如三葉槳式，實(shí)驗(yàn)證明，徑流式的效果優(yōu)于軸流式。圖一徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)的流型圖圖二ULTRA-20影響因素目前對(duì)于高剪切均質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有成熟的理論公式可供參考，仍是以經(jīng)驗(yàn)為主，主要考慮以下三方面的因素。

1.幾何要素；2.性能參數(shù)；3.流體動(dòng)力學(xué)參數(shù)；均質(zhì)機(jī)理比較1.宏觀均質(zhì)機(jī)理比較均質(zhì)機(jī)宏觀上主要是通過(guò)技術(shù)裝備作用或流體力學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生高壓、沖擊、空穴等，使料液在高壓下擠，在強(qiáng)沖擊下發(fā)生剪切，在失壓下膨脹，在剪切、撞擊和空穴三重作用下達(dá)到均質(zhì)目的。

(1)剪切作用

高壓均質(zhì)機(jī)是使料液在高壓作用下通過(guò)非常狹窄的間隙達(dá)到均質(zhì)的目的，其均質(zhì)閥縫隙一般不超過(guò)lmm，料液在高壓下流過(guò)縫隙時(shí)，流速加快高達(dá)150～200m/s，液滴(以液滴的均質(zhì)為例)先是被延伸，又因?yàn)橥ㄟ^(guò)閥時(shí)的渦動(dòng)作用，使延伸部分剪切破碎。在高剪切均質(zhì)機(jī)中，剪切作用主要通過(guò)液滴在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和定子間的間隙內(nèi)被剪切及轉(zhuǎn)子、定子上小孔射流的綜合效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它是高剪切均質(zhì)機(jī)的主要特點(diǎn)。(2)撞擊作用

在高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)閥縫隙高速?zèng)_出的液流出口處設(shè)置擋圈，因而產(chǎn)生高速撞擊作用。高剪切均質(zhì)機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的液滴受慣性離心力的作用，但只有在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的小孔與定子小孔對(duì)正的瞬時(shí)，液體才有可能排出，高速旋轉(zhuǎn)具有極大的沖擊力。(3)空穴作用

高壓均質(zhì)機(jī)的液流在出口處?kù)o壓很高，通過(guò)狹縫時(shí)，靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，壓力立即下降，在其縫隙內(nèi)瞬時(shí)引起空穴現(xiàn)象，離開(kāi)縫隙后壓力回升又使空穴消失，因而使液滴破碎。高剪切均質(zhì)機(jī)中，離心力的作用使未進(jìn)入環(huán)隙時(shí)的液體具有一定壓力，而進(jìn)入環(huán)隙后成為高速旋轉(zhuǎn)液流，液體離開(kāi)定子小孔后壓力又回升，所以也有一定空穴效應(yīng)。但較之高壓均質(zhì)機(jī)壓力變化小，空穴作用弱。2.微觀均質(zhì)機(jī)理比較在微觀上，液滴要破裂，必須向液滴表面提供能量。在此能量作用下，液滴先發(fā)生變形，當(dāng)變形力超過(guò)使液滴具有維持原狀趨向的界面張力時(shí)，液滴就會(huì)破裂。高壓均質(zhì)機(jī)提供給液滴破裂的能量來(lái)自于料液在閥隙進(jìn)口處具有的高靜壓能；而高速旋轉(zhuǎn)時(shí)液滴流動(dòng)狀況相當(dāng)復(fù)雜，主要受控于作用在液滴表面不斷變化的流動(dòng)速度和由此產(chǎn)生的脈動(dòng)壓力，從而使液滴破裂。

均質(zhì)效果的測(cè)定均質(zhì)目的是破碎顆?；蛑厩颉Ｊ蛊湟晕⑿顟B(tài)分布于液體中。以免產(chǎn)生分層。生產(chǎn)中均質(zhì)效果的測(cè)定是通過(guò)測(cè)定均質(zhì)指數(shù)來(lái)檢查均質(zhì)效果。

影響因素(1)剪切作用高壓均質(zhì)機(jī)是使料液在高壓作用21(三)其它均質(zhì)機(jī)1.膠體磨膠體磨與剪切均質(zhì)機(jī)都是以高剪切力為主，進(jìn)行乳化分散的乳化器，在果汁加工中使用較為廣泛。

(１)原理與結(jié)構(gòu)膠體磨如圖所示。定、轉(zhuǎn)子為同軸構(gòu)件，內(nèi)層轉(zhuǎn)子繞外層定子做相對(duì)高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，物料在自重力和螺旋斜齒的抽吸作用下被吸入分散和研磨區(qū)域，在轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)作用下加速，由此產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力而使物料分散、均質(zhì)和研磨。(三)其它均質(zhì)機(jī)22

膠體磨按照傳動(dòng)軸的空間安裝位置可分為立式與臥式兩種。定、轉(zhuǎn)子是其主要部件，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般在1000～10000rpm，最高可達(dá)20000rpm。定轉(zhuǎn)子的工作表面可以是光滑的，也可以是齒面(直齒、斜齒、菱形齒），當(dāng)定子齒形傾角為900、、轉(zhuǎn)子齒形傾角在450～750時(shí)，分散效率最高，功耗最低。型號(hào)材質(zhì)粒度（um）生產(chǎn)率（L/h）動(dòng)力（kw）定轉(zhuǎn)子直徑（mm）SSUS3041～530～10002.295LSUS3041～5100～72015178SLSUS3041～550～200022254膠體磨按照傳動(dòng)軸的空間安裝位置可分為立式與臥式兩種。23

(2)應(yīng)用膠體磨可用于冰淇淋、豆奶、煉乳的生產(chǎn)。安裝簡(jiǎn)單，根據(jù)物料粘度大小，可選用泵、壓縮空氣、高位槽或其他技術(shù)裝備供料。膠體磨用于煉乳生產(chǎn)，目的是粉碎煉乳中的脂肪球，防止煉乳在貯藏期易于上浮成“脂肪游離”。與均質(zhì)機(jī)相比，膠體磨可把煉乳中的脂肪球粉碎得更小，一般不大于2μm，對(duì)防止“脂肪游離”有顯著效果。（3）特點(diǎn)可以在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)懸浮液中的固形物進(jìn)行超微粉碎，同時(shí)兼有混合、攪拌、分散和乳化作用，成品粒徑可達(dá)1微米易控制成品粒徑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，占地面積小，但加工精度較高。(2)應(yīng)用24

(1)超聲波均質(zhì)機(jī)的工作原理振動(dòng)頻率在20kHz以上的聲波叫超聲波。如果把頻率為20～30kHz的超聲波作用于料液，它會(huì)對(duì)料液產(chǎn)生壓縮和膨脹作用。當(dāng)處于膨脹的半個(gè)周期時(shí)，料液受到拉力，料液中的氣泡便會(huì)膨脹，而在受到壓縮的半個(gè)周期中，料液中的氣泡受到壓縮。當(dāng)壓力變化幅度很大時(shí)，被壓縮的氣泡便迅速崩潰，料液中則出現(xiàn)大量的真空“空穴”現(xiàn)象，空穴又隨著瞬間外壓不平衡消失，液體顆粒在交替變化中破粹。2.超聲波均質(zhì)機(jī)(2)超聲波均質(zhì)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)超聲波均質(zhì)機(jī)按超聲波發(fā)生器的形式，可分為機(jī)械式、磁控振蕩式和壓電晶體振蕩式。食品工業(yè)中常用機(jī)械式，其結(jié)構(gòu)如圖所示。簧片處于噴嘴的前方，被加緊裝置固定，當(dāng)料液在0.4-1.4MPa的泵壓下經(jīng)噴嘴高速射到簧片上，簧片便發(fā)生頻率18-30kHz振動(dòng)，發(fā)生共振后，產(chǎn)生的超聲波傳給物料，使料液中的顆粒破碎，料液被均質(zhì)化。(1)超聲波均質(zhì)機(jī)的工作原理2.超聲波均質(zhì)機(jī)(25概述由斯托克斯公式可知，混合液體中顆粒沉降速度與顆粒直徑的平方成正比，顆粒直徑減小，顆粒沉降速度降低；當(dāng)顆粒直徑接近介質(zhì)分子大小時(shí)，斯托克斯公式不再使用，分子和顆粒之間形成了一種粘合作用力，使得分離很難發(fā)生。均質(zhì)就是使較大顆粒粉碎成無(wú)數(shù)接近于液體分子大小的微粒，使微粒穩(wěn)定，均勻地分散在液體介質(zhì)中而不發(fā)生分離。均質(zhì)后的液體粘度呈上升趨勢(shì)。Stoke定律:V=2g(ρ1－ρ2)r2/9η（cm/s）V為球形顆粒的沉降速率(cm/s）g為重力加速度(cm/s2)ρ1為顆粒密度(g/cm3）ρ2為介質(zhì)密度(g/cm3)r為顆粒半徑(cm)η為介質(zhì)粘度(pa·s)二、均質(zhì)設(shè)備概述Stoke定律:二、均質(zhì)設(shè)備26應(yīng)用化工行業(yè)：油漆涂料，各種乳化劑，殺蟲(chóng)劑，感光乳劑，橡膠漿，樹(shù)脂膠，增稠劑，膨潤(rùn)土，香精等?；瘖y品行業(yè)：洗滌劑，調(diào)理劑，潤(rùn)膚露，香水等。食品飲料行業(yè)：豆乳、牛乳，花生乳，濃縮乳，奶油，混合乳酪，各種果肉型天然飲料，冰淇淋，花粉液，食品添加劑，各種調(diào)味品等。制藥行業(yè)：抗生素，抗酸劑，液漿制劑，靜脈乳劑等。生物工程技術(shù)：高壓均質(zhì)機(jī)能夠高效率地對(duì)細(xì)胞壁進(jìn)行破碎從而提取其內(nèi)含物：如酶、朊等。應(yīng)用271.均質(zhì)的目的(1)減緩混合液分離混合液中輕液（顆粒）有上浮并在表面形成一層乳脂層的傾向，利用此特性可以進(jìn)行牛乳分離。但果汁必須避免輕顆粒上浮分離。均質(zhì)是有效防止產(chǎn)品中輕顆粒上浮的基本方法。

(2)獲得穩(wěn)定的、液相均勻的產(chǎn)品均質(zhì)處理可使脂肪球的平均直徑縮小到原來(lái)的1/10，而脂肪球數(shù)則比未經(jīng)處理的乳液中多1000倍。脂肪球與乳液之間的總界面增加約100倍。在此情況下，分子和微小顆粒之間形成了一種粘合作用力，使微粒穩(wěn)定均勻地分散在液體介質(zhì)中，不發(fā)生分離，從而獲得穩(wěn)定的、液相均勻的液體混合物。(3)有利于消化和吸收

由于均質(zhì)后的脂肪球較小，與其他營(yíng)養(yǎng)素混合時(shí)消化率可高達(dá)95%左右，因此有利于人體的消化和吸收。1.均質(zhì)的目的282.均質(zhì)特點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)分布均勻、降低氧化敏感性、風(fēng)味趨于一致。(2)缺點(diǎn)對(duì)陽(yáng)光敏感，陽(yáng)光的作用使其迅速產(chǎn)生一種腐蝕性的金屬味道；對(duì)脂酶的侵襲敏感；蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性降低。由于蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性降低，在滅菌奶生產(chǎn)過(guò)程中，均質(zhì)須在最后階段進(jìn)行，否則高溫滅菌時(shí)蛋白質(zhì)有凝結(jié)的危險(xiǎn)，而導(dǎo)致牛乳包裝中的蛋白質(zhì)沉淀。3.均質(zhì)作用原理均質(zhì)機(jī)理有以下三個(gè)方面:

(1)剪切作用顆粒高速度通過(guò)均質(zhì)頭中的窄縫時(shí)，由于渦流而對(duì)脂肪產(chǎn)生剪切作用，使脂肪球破碎。(2)空穴作用液體靜壓能降至擴(kuò)散相的蒸汽壓力之下，在液體內(nèi)部產(chǎn)生局部瞬時(shí)真空，形成空穴現(xiàn)象，使顆粒爆裂而粉碎。(3)撞擊作用當(dāng)顆粒以高速度沖擊均質(zhì)閥時(shí)，使之破碎。高壓均質(zhì)機(jī)中前后設(shè)置兩個(gè)均質(zhì)頭進(jìn)行雙級(jí)均質(zhì)處理來(lái)提高均質(zhì)效果。2.均質(zhì)特點(diǎn)3.均質(zhì)作用原理294.均質(zhì)機(jī)分類

4.均質(zhì)機(jī)分類30

（1）高壓均質(zhì)機(jī)利用高壓泵產(chǎn)生高壓，物料通過(guò)一級(jí)或幾級(jí)均質(zhì)閥后，實(shí)現(xiàn)物料均質(zhì)。雙級(jí)均質(zhì)閥

第一級(jí)：高壓流體區(qū)壓力：200～250大氣壓作用：使脂肪球破碎第二級(jí)：低壓區(qū)：壓力：35大氣壓作用：使脂肪球均勻分散（1）高壓均質(zhì)機(jī)31

（2）高剪切旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機(jī)高剪切旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機(jī)的關(guān)鍵部件是由固定的定子和高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成。代表機(jī)型有蝸輪乳化機(jī)、膠體磨及高效濕法分散機(jī)等。適用于均質(zhì)粘度大的料液，用于對(duì)粘度超過(guò)l0Pa.s的液體進(jìn)行有效均質(zhì)，分散相液滴尺寸降至5μm以下。（2）高剪切旋轉(zhuǎn)式均質(zhì)機(jī)32（3）離心式均質(zhì)機(jī)離心式均質(zhì)機(jī)是在離心凈化機(jī)或離心分離機(jī)上部的稀奶油室內(nèi)安裝一個(gè)帶齒的圓盤，齒盤邊緣帶有許多凸出的尖齒，均勻分布于圓周上，齒前端邊緣呈凸流線型，后端邊緣削平。改變圓盤的直徑和齒數(shù)都可以得到不同脂肪破碎度的液料，實(shí)現(xiàn)不同的均質(zhì)要求。均質(zhì)后的稀奶油可以與脫脂乳均勻一起排出。（3）離心式均質(zhì)機(jī)33

(4)噴射式均質(zhì)機(jī)利用蒸汽或壓縮空氣氣流給物料提供均質(zhì)所需的能量。高速流動(dòng)的物料顆粒相互碰撞，或使顆粒與金屬表面高速撞擊，將顆粒粉碎成細(xì)小的粒子，實(shí)現(xiàn)均質(zhì)。此類均質(zhì)機(jī)由于均質(zhì)料液與蒸汽或空氣直接混合，對(duì)產(chǎn)品的風(fēng)味有一定的影響。不適用于易氧化的產(chǎn)品。(4)噴射式均質(zhì)機(jī)34（5）膠體磨（5）膠體磨35高壓均質(zhì)機(jī)是由高壓泵和均質(zhì)閥組成的一種持殊形式的高壓泵。目前的高壓均質(zhì)機(jī)為同一類型的三柱塞往復(fù)泵。高壓泵和均質(zhì)機(jī)的差別在于排出口安裝的閥門不同，前者配安全閥，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)可使液體回到吸入口，后者配均質(zhì)閥，液體通過(guò)均質(zhì)閥后恢復(fù)至常壓。

（一）高壓均質(zhì)機(jī)1.主要結(jié)構(gòu)均質(zhì)機(jī)因制造廠家不同，結(jié)構(gòu)上各有特點(diǎn)，但主要由泵體、均質(zhì)閥、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與機(jī)架組成。圖所示為均質(zhì)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。電動(dòng)機(jī)動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(皮帶、齒輪減速器)驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，連桿、滑塊將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在滑塊的前端裝有不銹鋼柱塞，不銹鋼柱塞一段伸入到泵體內(nèi)，泵體由一塊(或多塊)不銹鋼組成，分別裝入進(jìn)料和排料的單向閥。

2.工作原理進(jìn)料時(shí)，柱塞后退，泵腔內(nèi)出現(xiàn)低壓，液料受外壓作用下經(jīng)單向閥進(jìn)入泵腔；排料時(shí)，柱塞前進(jìn)，泵體內(nèi)物料受擠產(chǎn)生高壓，吸料單向閥在高壓作用下關(guān)閉，排料單向閥被頂開(kāi)，料液從排出單向閥門排出，如在出口管道上配置均質(zhì)閥組，物料在通過(guò)均質(zhì)閥的密合面時(shí)而得到均質(zhì)。均質(zhì)閥可以是一組(即一級(jí))，也可以是二組(二級(jí))串聯(lián)的。均質(zhì)閥的閥體的結(jié)構(gòu)如圖。高壓均質(zhì)機(jī)是由高壓泵和均質(zhì)閥組成的一種持殊形式的高壓36圖左為柱塞往復(fù)泵泵體結(jié)構(gòu)圖，柱塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥開(kāi)啟，排液閥關(guān)閉；柱塞向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥關(guān)閉，排液閥開(kāi)啟，將物料壓出。圖右為均質(zhì)閥及均質(zhì)過(guò)程。物料通過(guò)均質(zhì)閥平面密合面時(shí)被擠出，從均質(zhì)出料口排出，均質(zhì)閥桿則通過(guò)油壓頂住閥芯平面，均質(zhì)壓力大小通過(guò)油壓調(diào)整得到。圖左為柱塞往復(fù)泵泵體結(jié)構(gòu)圖，柱塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)液閥開(kāi)啟，37

3.三柱塞式均質(zhì)機(jī)的生產(chǎn)能力和功率

(1)生產(chǎn)能力往復(fù)泵的理論流量取決于活塞行程和活塞面積，對(duì)于三柱塞式均質(zhì)機(jī)，其生產(chǎn)能力可按下式計(jì)算:Qv=15Nd2SnZψ（m3/h）Qv：柱塞式往復(fù)泵的輸送能力(m3/h)d：柱塞直徑(m)S：柱塞行程(m)Z：柱塞個(gè)數(shù)n：柱塞往復(fù)次數(shù)(次/min)ψ：工作容積的裝填系數(shù),一般為0.8～0.9。對(duì)一定形式的往復(fù)式均質(zhì)機(jī)，理論流量恒定，只決定于活塞的直徑d，行程S及頻率n，它不隨壓力而改變，因而沒(méi)有離心泵那樣的性能曲線。

(2)功率計(jì)算均質(zhì)功率可按下式計(jì)算P=Qvrh/3600×102ηP：所需功率(kw)h：液體輸出總壓頭(mH2O)r：液體密度(kg/m3)η：泵的總效率系數(shù)102：功率折算系數(shù)

3.三柱塞式均質(zhì)機(jī)的生產(chǎn)能力和功率38動(dòng)力往復(fù)泵活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖一所示。圖中r為曲柄半徑，L為連桿長(zhǎng)度，x為曲柄轉(zhuǎn)過(guò)α角時(shí)活塞行程，ω是曲柄旋轉(zhuǎn)角速度。假設(shè)連桿長(zhǎng)度為無(wú)限長(zhǎng)，而β角為無(wú)限小，則連桿的斜角影響可以忽略不計(jì)(在r/L＜l/5時(shí)誤差不大，則將x距離看作等于CA，即:X=CA=CO-AO=CO-BOcosα=r（1-cosα）活塞運(yùn)動(dòng)速度為：v=dx/dt=rsinαdα/dtdα/dt=ω，v=rωsinα泵的瞬時(shí)流量為：qv=Av=ArωsinαA為活塞的面積，對(duì)于以一定轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)的往復(fù)泵，上式中Arω是常數(shù)，流量變化是隨轉(zhuǎn)角α的正弦規(guī)律變化，如圖二曲線所示。當(dāng)α=0時(shí)，qv=0，當(dāng)α在π到2π之間，qv為負(fù)值，即圖中橫坐標(biāo)下的虛線，實(shí)際上泵在此區(qū)間活塞處于吸料過(guò)程，活塞只能間歇輸送液體。圖一曲柄連桿示意圖圖二單作用往復(fù)泵流量曲線4.三柱塞式均質(zhì)機(jī)流量曲線乳品、果汁生產(chǎn)中的三柱塞式均質(zhì)機(jī)屬于動(dòng)力式往復(fù)泵，通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，活塞運(yùn)行速度不均勻，其流量在整個(gè)行程中是變化的。動(dòng)力往復(fù)泵活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖一所示。圖中r為曲柄半徑，39三缸流量曲線如圖二所示。這種泵實(shí)質(zhì)上為三臺(tái)單動(dòng)泵并聯(lián)而成，其曲柄互成1200，它既可以連續(xù)輸液體，流量較為均勻。工廠使用的即為此種均質(zhì)機(jī)。雙缸單作用泵，即具有大小相等的兩個(gè)活塞，由相差1800的曲柄帶動(dòng)的往復(fù)泵，其流量曲線如圖一所示，可連續(xù)輸運(yùn)液體，仍然不均勻。圖一雙作用往復(fù)泵流量曲線圖二三缸單作用泵流量曲線三缸流量曲線如圖二所示。這種泵實(shí)質(zhì)上為三臺(tái)單動(dòng)泵并聯(lián)而成405.改進(jìn)措施在進(jìn)出料管各加一個(gè)空氣室，利用氣體的壓縮與膨脹來(lái)貯存或放出部分液體，以達(dá)到減小管路中流量不均勻的目的。5.改進(jìn)措施在進(jìn)出料管各加一個(gè)空氣室，利用氣體的壓縮與膨脹來(lái)41

6.常見(jiàn)故障均質(zhì)機(jī)常見(jiàn)故障可以分為工藝和技術(shù)裝備故障。技術(shù)裝備故障，即電機(jī)、傳動(dòng)部分、曲軸連桿、滑塊等方面的故障，可通過(guò)技術(shù)裝備的定期保養(yǎng)，維修來(lái)解決。單位體積料液所消耗的功率高、構(gòu)件易磨損、對(duì)液體粘度濃度要求高，均質(zhì)易磨損。工藝方面的故障可發(fā)生在以下幾個(gè)方面:

(1)流量不足，達(dá)不到工藝要求故障發(fā)生率高，也是均質(zhì)機(jī)最重要的指標(biāo)之一。由于材質(zhì)、加工質(zhì)量等方面的因素，處于料液高速?zèng)_刷處的閥門，特別是均質(zhì)閥的密合面產(chǎn)生明顯的溝槽，柱塞則由于長(zhǎng)時(shí)間工作而嚴(yán)重磨損，使料液的流經(jīng)通道加大，大量料液回流到低壓泵腔，使均質(zhì)或升壓的能力大大降低。此時(shí)，必須對(duì)磨損部分進(jìn)行修復(fù)或更換，某些產(chǎn)品，如含糖量10%以上的物料，必須重新對(duì)均質(zhì)閥等部分進(jìn)行選材加工。安全閥或均質(zhì)閥(代安全閥時(shí))的調(diào)整不當(dāng)，彈簧壓力不夠也可導(dǎo)致上述故障的發(fā)生。只需對(duì)技術(shù)裝備進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整就可恢復(fù)技術(shù)裝備的生產(chǎn)特性。(2)壓力表指針跳動(dòng)嚴(yán)重由于泵腔內(nèi)有空氣殘留，空氣壓縮、膨脹使壓力表指針嚴(yán)重跳動(dòng)。少量的空氣可以在料液的流動(dòng)時(shí)被夾帶出去；泵體密封件滲漏，也會(huì)使泵腔內(nèi)的料液中混有大量空氣,同時(shí),通過(guò)充液傳遞壓力的壓力表由于充液量不夠或滲漏，也會(huì)使壓力表指針嚴(yán)重跳動(dòng)。(3)密封圈損壞處于高溫和壓力周期性變化條件下的柱塞密封圈經(jīng)常會(huì)發(fā)生損壞，出現(xiàn)這類問(wèn)題時(shí)，首先必須確保柱塞冷卻水的連續(xù)供應(yīng)，還要隨時(shí)修復(fù)、更換柱塞密封圈。同時(shí)，柱塞與曲軸箱之間的密封墊損壞時(shí)，則由于冷卻水的進(jìn)人而導(dǎo)致潤(rùn)滑不良，嚴(yán)重時(shí)還使曲軸連桿滑塊發(fā)生損壞。6.常見(jiàn)故障(1)流量不足，達(dá)不到工藝要求42（二）高剪切均質(zhì)機(jī)

特點(diǎn)高剪切均質(zhì)機(jī)，轉(zhuǎn)子葉片高速回轉(zhuǎn)，在葉片作用下流入的液體通過(guò)窄小的縫隙，在很高的剪切力作用下破碎、分散、混合。高剪切均質(zhì)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示，與膠體磨類似，也是由定、轉(zhuǎn)子組成，所不同的是高剪切均質(zhì)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子是由一至數(shù)道齒圈組合而成。

1.作用原理旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子使液體受很大離心力作用，高的速度變化率，液料受到急劇變化的壓縮、拉伸和剪切復(fù)合作用，進(jìn)而物料得到均質(zhì)和分散。（轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高達(dá)15000rpm，剪切頻率超過(guò)了聲波的頻率）2.高剪切均質(zhì)特點(diǎn)分散效果好，能耗低，與高能量分散速率ζ具有密切關(guān)系，一般可高達(dá)5～1000W/kg，而其他技術(shù)裝備僅為0.1～10W/kg，分散粒徑X和ζ有如下關(guān)系:

X=C×ζ

D（μm）

C、D都是實(shí)驗(yàn)常數(shù)，D取決于定轉(zhuǎn)子的幾何形狀，一般為0.55～0.75用關(guān)系式表達(dá)：ζ=AnBA，B均為常數(shù),由以上兩式即可求出不同轉(zhuǎn)速下的分散粒徑。（二）高剪切均質(zhì)機(jī)2.高剪切均質(zhì)特點(diǎn)分散43分類工業(yè)中使用的高剪切均質(zhì)機(jī)可分為軸流式和徑流式。1.軸流式高剪切均質(zhì)機(jī)軸流式剪切均質(zhì)機(jī)的流型如圖一所示。轉(zhuǎn)子由類似蝸輪的結(jié)構(gòu)組成，定子則沿軸向開(kāi)有大小不同的孔。轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)，均質(zhì)頭上下部位形成壓力差，流體從底部或頂部被不斷地吸入，經(jīng)過(guò)定子、轉(zhuǎn)子之間的間隙流至定子流道，并以極大的動(dòng)能沖向上部折流板或容器底，流體被折回，返回均質(zhì)頭，由于料液不斷受到反復(fù)的強(qiáng)制循環(huán)，同時(shí)在均質(zhì)頭內(nèi)部受到高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子與定子間的強(qiáng)烈剪切作用，使料液在極短時(shí)間內(nèi)達(dá)到微?；途鶆蚧］S流式高剪切均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)子的典型結(jié)構(gòu)如圖二所示，a型用于低粘度；b型用于高粘度。圖一軸流式高剪切均質(zhì)機(jī)流型圖圖二軸流式轉(zhuǎn)子示意圖(a)-為低粘度用(b)-為高粘度用分類圖一軸流式高剪切均質(zhì)機(jī)流型圖圖二軸流式轉(zhuǎn)子示44圖一徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)的流型圖圖二ULTRA-TURRAX型高剪切均質(zhì)機(jī)轉(zhuǎn)子示意圖

2.徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)的流型如圖一所示,定轉(zhuǎn)子開(kāi)孔可根據(jù)物料的性質(zhì)而定，長(zhǎng)孔適合于中等固體顆粒的迅速粉碎及中等粘度的液體的混合；小圓孔適合于低粘度液體，其剪切速率最大；大圓孔適用于一般的混合和大顆粒破碎，可處理較高粘度的物料。轉(zhuǎn)子還可有各種變形，如三葉槳式，實(shí)驗(yàn)證明，徑流式的效果優(yōu)于軸流式。圖一徑流式高剪切均質(zhì)機(jī)的流型圖圖二ULTRA-45影響因素目前對(duì)于高剪切均質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)還沒(méi)有成熟的理論公式可供參考，仍是以經(jīng)驗(yàn)為主，主要考慮以下三方面的因素。

1.幾何要素；2.性能參數(shù)；3.流體動(dòng)力學(xué)參數(shù)；均質(zhì)機(jī)理比較1.宏觀均質(zhì)機(jī)理比較均質(zhì)機(jī)宏觀上主要是通過(guò)技術(shù)裝備作用或流體力學(xué)效應(yīng)產(chǎn)生高壓、沖擊、空穴等，使料液在高壓下擠，在強(qiáng)沖擊下發(fā)生剪切，在失壓下膨脹，在剪切、撞擊和空穴三重作用下達(dá)到均質(zhì)目的。

(1)剪切作用

高壓均質(zhì)機(jī)是使料液在高壓作用下通過(guò)非常狹窄的間隙達(dá)到均質(zhì)的目的，其均質(zhì)閥縫隙一般不超過(guò)lmm，料液在高壓下流過(guò)縫隙時(shí)，流速加快高達(dá)150～200m/s，液滴(以液滴的均質(zhì)為例)先是被延伸，又因?yàn)橥ㄟ^(guò)閥時(shí)的渦動(dòng)作用，使延伸部分剪切破碎。在高剪切均質(zhì)機(jī)中，剪切作用主要通過(guò)液滴在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子和定子間的間隙內(nèi)被剪切及轉(zhuǎn)子、定子上小孔射流的綜合效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它是高剪切均質(zhì)機(jī)的主要特點(diǎn)。(2)撞擊作用

在高壓均質(zhì)機(jī)均質(zhì)閥縫隙高速?zèng)_出的液流出口處設(shè)置擋圈，因而產(chǎn)生高速撞擊作用。高剪切均質(zhì)機(jī)中，高速旋轉(zhuǎn)的液滴受慣性離心力的作用，但只有在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上的小孔與定子小孔對(duì)正的瞬時(shí)，液體才有可能排出，高速旋轉(zhuǎn)具有極大的沖擊力。(3)空穴作用

高壓均質(zhì)機(jī)的液流在出口處?kù)o壓很高，通過(guò)狹縫時(shí)，靜壓能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，壓力立即下降，在其縫隙內(nèi)瞬時(shí)引起空