均质设备（湿法粉碎）

项目一基础知识（一）典型乳品生产与实训

对乳浊液、悬浮液进行边破碎边混合的过程叫均质。通常所采用的机械称为均质机和胶体磨。均质的目的在于既要获得均匀的混合物，又要使得产品的颗粒细微一致，不会产生离析。例：如液体乳制品加工中防止产品脂肪分离与利于消化和吸收。奶粉加工中利于后期雾化。冰淇淋加工获得组织均勺、质地细腻的产品。提高带肉混浊果蔬汁稳定性等。

均质设备（湿法粉碎）一、均质的原理

（一）均质机工作原理（1）剪切在液体物料高速流动时，若突然遇到狭窄的缝隙，就会造成极大的速度梯度，产生大的剪切力，使物料破碎。（2）冲击液体物料与均质阀产生高速撞击作用，从而将脂肪球等撞击成细小的微粒。（3）空穴液体在高速流经均质阀缝隙处时，产生巨大的压力降。当压力降低到液体的饱和蒸气压时，液体开始沸腾并迅速汽化，产生大量气泡。液体离开均质阀时，压力又会增加，使气泡突然破灭，瞬间产生大量空穴。空穴会释放大量的能量，产生高频振动，使颗粒破碎。三种作用协同。不同类型的均质机工作原理各有侧重。（二）温度对均质的影响

均质温度对均质效果影响很大，物料均质时温度高，液体的饱和蒸气压也高，均质时容易形成空穴。所以，在均质前可将物料加热。例如牛乳的均质温度一般为50-70℃，牛乳有效均质的最低温度。（一）工作原理

料液高速通过均质阀缝隙。通过的缝隙为0.1mm时，液流的流速高达150～200m／s。通过缝隙时，脂肪球被剪切为更细小的脂肪球微粒。液料中存在着表面活性物质和卵磷脂和胆脂，它围绕在更细小的脂肪微粒外层，形成一种使这些微粒不再相互粘合的膜，从这里不断离开。二、高压均质机

（二）结构及工作过程由高压泵、均质阀、调节装置及传动系统等组成。1—进料腔；2—吸入活门；3—活门座；4—排出活门；5—泵体；6—冷却水管；7—柱塞；8—填料；9—垫片1、高压泵高压泵由进料腔、吸入活门、排出活门、柱塞等组成。当柱塞向右运动时，泵腔容积增大，使泵腔内产生低压，物料由于外压的作用顶开吸入活门进入泵腔，这一过程称为吸料过程；当柱塞向左运动时，泵腔容积减小，泵腔内压力逐渐升高，关闭了吸入活门，达到一定高压时又会顶开排出活门，将泵腔内液体排出，称为排料过程。高压泵柱塞的运动是由曲轴等速旋转通过连杆滑块带动的

柱塞的运动速率按正弦曲线变化。排料量也按正弦曲线变化。在柱塞处于两个止点时，泵的排出量瞬时为零；当曲柄回转到90℃和270℃时排料量最大。高压泵常采用三柱塞往复泵，各单泵的运动互差120℃，泵的工作能力得到了较好的调整。三柱塞泵有三个泵腔，每个泵腔配有吸入活门和排出活门各一个，共六个活门。2、均质阀均质阀安装在高压泵的排料口处，一般采用双级均质阀。双级均质阀主要由阀座、阀芯、弹簧、调节手柄等组成。阀座和阀芯结构精度很高，两者之间间隙小而均匀，以保证均质质量；间隙大小由调节手柄调节弹簧对阀芯的压力来改变。第一级均质压力为20-30MPa，主要使大的颗粒得到破碎；第二级的压力在3.5MPa左右，可以使料液进一步细化并均匀分散。1—阀座；2—阀芯；3—挡板环；4—弹簧；5—调节手柄；6—第一级阀；7—第二级阀19.6-25.4MPa

（三）高压均质机的主要技术参数1、生产能力2消耗功率

（四）高压均质机的使用与维护（1）起动时均质机压力不稳，应在起动后将其调整到预定值。在压力稳定之前流出的料液回流，以保证均质的质量。（2）均质机正常工作时要注意观察压力表，保证压力处于正常工作范围内。（3）高压均质机不得空转，起动前应先接通冷却水。（4）要经常在机体连接轴处加一些润滑油，以免机体前端的填料缺油。（5）柱塞密封圈处于高温和压力周期性变化的条件下，很容易损坏，应保证柱塞冷却水的连续供应，以降低柱塞密封圈的温度，延长其使用寿命。同时，应随时检查密封圈，发现损坏及时修复、更换。三、离心均质机离心均质机常用于乳品生产。不仅能进行均质，还可以去除牛乳中的杂质并分离稀奶油，又称为净化均质机。（一）离心均质机的工作原理

利用高速旋转的转鼓，物料流至转鼓后受到强烈的离心作用，不同密度的组分便会被分离。例如牛乳在离心均质机中会很快分成三相，密度最大的杂质被甩到转鼓四周，应定期排渣；密度适中的脱脂乳从上部的均质出口排出；密度最小的稀奶油被导入稀奶油室。稀奶油室内有一个带尖齿的圆盘恒速旋转，与稀奶油发生激烈的相对运动并产生空穴作用，将脂肪球打碎。当脂肪球的细度未达到要求时，可以再回稀奶油室进一步均质。（二）离心均质机的主要结构1、分离转鼓（由转轴、碟片等组成）。转轴上装有数十块锥形碟片，使液体物料在碟片间形成薄层流动。由于碟片的作用，增加了沉降面积，从而大大增强了分离效率和生产能力。2、带齿圆盘带齿圆盘处于稀奶油室内，与转鼓一起回转。带齿圆盘边缘上均匀分布有突出的尖齿，一般为12个。齿的前端边缘呈流线型，后端边缘则削平。改变带齿圆盘的直径和齿数，可得到不同的破碎度。四、超声波均质机（一）超声波均质机的工作原理超声波均质是利用超声波遇到物体时会迅速交替压缩和膨胀的原理设计的。如果将超声波导入料液，当处于膨胀的半个周期时，料液受到拉力，其中的气泡便膨胀；而在压缩的半个周期内，气泡被压缩。当压力振幅变化很大时，就会产生空穴作用和强烈的机械搅拌作用，使大的脂肪球或大颗粒碎裂，从而达到均质的目的。（二）超声波均质机的基本结构主要构件是超声波发生器。超声波发生器有机械式、磁控式和压电晶体式的，其中机械式的最为常用。机械式超声波均质机主要工作部件是喷嘴和簧片。结构：簧片处于喷嘴前方，它是一个边缘呈楔形的金属片，被两个或两个以上的节点夹住。工作原理：当料液在0.4~1.4Mpa的压力作用下经喷嘴高速喷射到簧片上时，簧片便发生频率为18～30kHz的振动，所产生的超声波传给料液被均质，然后从出口排出。

机械式超声波发生器原理示意图

机械式超声波均质机结构简图1—本体；2—调节器；3—喷嘴；4—簧片；5—节点五、胶体磨

一种磨制胶体或近似胶体物料的机械。它可以在极短的时间内对悬浮液中的固形物进行超微粉碎，同时兼有混合、搅拌、分散和乳化作用胶体磨广泛应用于果汁、果酱、植物蛋白、乳品、油脂及一些调味品、添加剂的生产中。（一）胶体磨的工作原理胶体磨的工作构件由固定磨体（定子）和高速旋转的转动磨体（转子）组成，两个磨体之间有可以调节的间隙。当料液通过这个间隙时，由于转子在高速旋转，使附着于转子面上的物料运动速度最大，而附着于定子面上的物料速度为零，使物料受到强烈的剪切、摩擦和湍动作用，物料因而被磨碎、混合、分散和乳化。（二）胶体磨的主要结构胶体磨主要由进料斗、外壳、定子、转子、电动机、调节装置和底座等构成。1、转子与定子转子与定子的配合有一定的锥度，其间隙可调。为了加强摩擦和剪切作用，以利于细化，两个磨体的表面各分三段，分别开有与轴线呈一定角度的沟槽。沟槽截面为矩形，沟槽宽度随物料的流向由粗到密排列，倾斜方向相反，且两个磨体上相对应的沟槽方向也相反。2、间隙调节装置

通过定子的升降可改变转子与定子的间隙。转动调节手柄可由调节轮带动定子轴向位移而改变间隙的大小，调节程度可在调节轮的刻度上显示出来，一般调节范围在0.005-1.5mm之间。调节轮下方设有限位螺钉，避免转子和定子相碰。3、回流及冷却装置胶体磨转速较高，为了达到理想的效果，需回流操作。回流装置是在出料管上安装一个蝶阀，阀前接一条循环管通向料斗。当需要多次磨制时，关闭蝶阀则物料回流，物料细度达到要求时，打开蝶阀即可排料。磨制过程中物料会由于摩擦而升温，