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                                              高壓均質機的技術原理及市場動向

                                              1、高壓均質機的技術原理及特點
                                               
                                              高壓均質機以高壓往復泵為動力傳遞及物料輸送機構,將物料輸送**工作閥部分。要處理物料在通過工作閥的過程中,在高壓下產生強烈的剪切、撞擊和空穴作用,從而使液態物質或以液體為載體的固體顆粒得到超微細化。
                                               
                                              1 . 1 工作閥原理示意圖及顆粒細化原理概述
                                               
                                               
                                               
                                               
                                               
                                               
                                              圖 1 物料被輸送** 圖 2 物料源源不斷地工作閥進口 通過一級均質閥
                                               
                                              和二級乳化閥如圖 1 所示,物料在尚未通過工作閥時,一
                                               
                                              級均質閥和二級乳化閥的閥芯和閥座在力 F 1 和 F 2 的作用下均緊密地貼合在一起。物料在通過工作閥時(如圖 2 ),閥芯和閥座都被物料強制地擠開一條狹縫,同時分別產生壓力 P 1 和 P 2 以平衡力 F 1 和 F 2 。物料在通過一級均質閥時,壓力從 P 1 突降** P 2 ,也就隨著這壓力能的突然釋放,在閥芯、閥座和沖擊環這三者組成的狹小區域內產生類似爆炸效應的強烈的空穴作用,同時伴隨著物料通過閥芯和閥座間的狹縫產生的剪切作用以及與沖擊環撞擊產生的高速撞擊作用,如此強烈地綜合作用,從而使顆粒得到超微細化。一般來說,P 2 的壓力調得很低,二級乳化閥的作用主要是使已經細化的顆粒分布得更加均勻一些。
                                               
                                              1.2 高壓均質機的特點 1.2.1 細化作用更為強烈
                                               
                                              這是因為工作閥的閥芯和閥座之間在初始位是緊密貼合的,只是在工作時被料液強制擠出了一條狹縫;同時,由于均質機的傳動機構是容積式往復泵,所以從理論上說,均質壓力可以無限地提高,而壓力越高,細化效果就越好 。
                                               
                                              1.2.2均質機的細化作用主要是利用了物料間的相互作用,所以物料的發熱量較小,因而能保持物料的性能基本不變。
                                               
                                              1 . 2 . 3 均質機能定量輸送物料,因為它依靠往復泵送料。
                                               
                                              1 . 2. 4 均質機耗能較大。
                                               
                                              1 . 2 . 5 均質機的易損使較多,維護工作量較大,特別在壓力很高的情況下。
                                               
                                              2、高壓均質機的應用
                                               
                                              均質機操作獨特的原理為無數工藝流程的革新以及各種新產品的開發應用提供了簡便而卓有成效的途徑,均質機的作用主要有:提高產品的均勻度和穩定性;增加保質期;減少反應時間從而節省大量催化劑或添加劑;改變產品的稠度,改善產品的口味和色澤等等。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,**少不可能獲得**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**終粉碎細度的大小不同而不同。壓力不到位不行,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 0.1 - 0.2 μ m 。
                                               
                                              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?20 μ m),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**大比例應該小于 5 0 % 。
                                               
                                              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 2 C P 增加到 2 0 0 C P ,物料的粒徑隨之變大,粘度超過 2 0 0 C P ,粒徑變大尤為明顯。因此,物料粘度低于 2 0 0 C P ,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: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**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。
                                               
                                              **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**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 1 0 % - 1 5 % 之間,壓力選擇過高,反 而 適 得 其 反 。
                                               
                                              3、高壓均質機的市場動向及在我**的發展趨勢
                                               
                                              自幾年前開始,高壓均質機的市場需求不斷增加。從食感方面看,在減少使用乳化劑等外加添加劑以后,為獲得長時間穩定的乳化效果,進行高壓均質處理是十分有效的手段之一。采用高壓均質機處理的物料隨時間延長所發生的變化比用低壓均質機處理少。而且由于實現了物料的細微化,提高了細微化食物在人體內的消化吸收率,因此非常適合應用于開發老年人食用的營養食品、病人食品、嬰幼兒食品以及流體食品和功能性食品等高附加值制品的開發與生產,市場的潛在需求甚高。近年來,色拉調味汁和人造黃油等生產中也出現利用高壓均質機處理的傾向。
                                               
                                              我**均質機產業起步較晚,較**外落后了五、六十年。進展慢,6 0 M p a 高壓均質機的生產,較**外落后了近八十個年頭。水平相對比較低,無論是材料選擇,加工精度、使用壽命、規格品種、應用**域及能源消耗,都與**際先進水平有著不小的差距,這顯示我**均質機產業的發展任重而道遠。隨著我**人民生活水準的普遍提升,對乳制品、飲料的需求急劇增加,每小時幾噸的均質機已經不能適應大生產的需要,每小時產量幾十噸的特大型均質機的需求逐顯迫切。生產質量好,性能穩定,每小時產量十幾噸,乃**幾十噸的特大型均質機替代進口,是我**均質機生產企業的一項緊迫任務。
                                               
                                              由于特大型均質機的能耗少則一、二百千瓦,多則四、五百千瓦,能源消耗矛盾十分突出,瞄準**先進水平,研制高效節能型均質機,盡量縮小與**外先進水平的差距,對均質機行業顯得尤為迫切和重要,這是均質機生產廠家需要花大力氣盡快攻克的一個重要課題。
                                               
                                              生物工程、納米技術,將是本世紀有著長足發展的新興產業。大腸桿菌、酶等細胞壁的粉碎,納米級微粒的粉碎,幾十兆帕壓力的均質機顯然是無能為力的,這就需要我們研制 1 0 0 - 1 5 0 兆帕的超高壓力的均質機。在**外,這種機器已經提供生產服務多年,而在我**幾乎還是空白,這是我**均質機發展的又一個方向。
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