高剪切均質機與高壓均質機的區别：

    1  均質(zhì)機(jī)理分析

    液體物料分散系中分散相顆粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和壓力的作用。引起剪切力和壓力作用的具體流體力學效應主要有層(céng)流效應、湍流效應和空穴效應。層(céng)流效應會引起分散相顆粒或液滴的剪切和拉長;湍流效應是在壓力波動作用下引起分散相顆粒或液滴的随意變(biàn)形;空穴效應是使形成的小氣泡瞬間破碎産生沖擊波,而引起劇烈攪動。

    高剪切均質機機理：

    目前國内常用的剪切式均質機線速度多爲10～25 m/ s。實踐證明其均質效果並不理想。高剪切均質機指線速度達到30～40 m/ s的剪切式均質機,其主要工作部件爲1級或多級相互齧合的定轉子,每級定轉子又有數層齒圈。工作原理:轉子帶有葉片高速旋轉産生強大的離心力場,在轉子中心形成很強的負壓區,料液(液液、或液固相混合物)從定轉子中心被吸入,在離心力的作用下,物料由中心向四周擴散,在向四周擴散過程中,物料首先受到葉片的攪拌,並在葉片端面與定子齒圈内側窄小間隙内受到剪切,然後進入内圈轉齒與定齒的窄小間隙内,在機械力和流體力學效應的作用下,産生很大的剪切、摩擦
、撞擊以及物料間的相互碰撞和摩擦作用而使分散相顆粒或液滴破碎
。随著轉齒的線速度由内圈向外圈逐漸增高,粉碎環境不斷改善,物料在向外圈運動過程中受到越來越強烈地剪切、摩擦、沖擊和碰撞等作用而被粉碎得越來越細從而達到均質乳化目的。同時,在轉子中心負壓區,當壓力低於液體的飽和蒸汽壓(或空氣分離壓)時,産生大量氣泡,氣泡随液體流向定轉子齒圈中被剪碎或随壓力升高而潰滅。潰滅瞬間,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可達100 m/ s ,甚至300 m/ s ,其産生的沖擊力可用水錘壓力公式估算,即P = ρGaG ,其中ρ爲液體密度; Ga爲液體中的聲速; G爲微射流速度。設G爲100 m/ s ,則産生的脈沖壓力就接近200M Pa ,這就是空穴效應。強大的壓力波可使軟性、半軟性顆粒被粉碎,或硬性團聚的細小顆粒被分散。

    由分析可知,物料在定轉子腔内被均質的機理較複雜,筆(bǐ)者認爲剪切起主導(dǎo)作用,其次是空穴作用。

    高壓(yā)均質機(jī)理

    高壓均質是利用高壓使得液料高速流過狹窄的縫隙時而受到強大的剪切力、液料被沖擊到金屬環上而産生強大撞擊力以及因靜壓力突降與突升而産生的空穴爆炸力等等綜合力的作用,把原先顆粒比較粗大的乳濁液或懸浮液加工成顆粒非常細微的穩定的乳濁液或懸浮液的過程。被均質物料通過閥座與閥杆間大小可調的間隙h (一般爲011 mm)時,其流速在瞬間被加速到200～300 m/ s ,從而産生巨大的壓力降,當壓力降低到工作溫度下液體的飽和蒸汽壓(或空氣分離壓)時,液體就開始“沸騰”,迅速“汽化”,内部産生大量汽泡
。含有大量微汽泡的液體朝縫隙出口流出,流速逐漸降低,壓力又随之提高,壓力增加到一定值時,液體中的汽泡突然破滅而重新凝結,汽泡在瞬時大量生成和潰滅就形成瞭(le)空穴現象。空穴現象似無數的微型炸彈,能量強烈釋放産生強烈的高頻振動,同時伴随著(zhe)強烈的湍流産生的強烈的剪切力,液體中的軟性、半軟性顆粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被粉碎成微粒 ,其中空穴效應所起作用被認爲較大。被粉碎的微粒接著(zhe)又高速沖擊到沖擊環上 ,被進一步粉碎和分散。

    比較(jiào)與(yǔ)分析

    通過以上分析可知 ,高剪切均質機主要是由於定轉子之間相對的高速運動産生的高剪切作用 ,同時伴随著較強的空穴作用對物料顆粒進行分散、細化、均質的 ;而高壓均質機主要是靠高壓流體産生的強烈、充分的空穴效應和湍流作用使流體分散相中的顆粒破碎達到均質目的。不難理解 ,由於*烈的空穴作用 ,高壓均質機對處理軟性、半軟性的顆粒狀物料比較合适 ;研究發現對於纖維的粉碎zui有效的力場是剪切力和研磨力 ,常溫下沖擊力對纖維是無能爲力的 ,而高剪切均質機能對物料産生強烈的剪切與研磨作用 ,因此高剪切均質機比較适合處理含纖維較多或者理,容易出現稀奶油層 ,較硬的顆粒物料。

    對於(yú)食品工業中常遇到的非均相固 -液和液 -液多相分散系 ,要達到高度均一穩定 ,其均勻度不僅要求分散相分布均勻 ,而且還要求分散質微粒細化 ,含固體的懸浮液要求固體顆粒微粒化 ,含油滴的乳狀液要求油滴 (稱流體顆粒 )微滴化。從概念上和作用上講 ,分散、均質、乳化往往難以區分 ,這裏統稱爲均質 ,而固體顆粒和流體顆粒均簡稱爲顆粒 ,所以均質是使懸浮液 (或乳化液 )體系中的分散相顆粒分散化、均勻化的處理過程 ,可以同時起到降低分散顆粒的尺度和提高分散顆粒分布均勻性的作用 ,以得到具有合适貯存穩定性的産品。從乳品及飲料的加工工藝上看 ,均質後的料液基本上就是zui終産品。通過均質可以将食品原料的漿、汁、液進行細化、混合 ,從而大大提高食品的均勻度和細度 ,防止或減少液狀食品物料的分層(céng) ,改善外觀、色澤及香度 ,提高食品質量。