1、 一、均质技术均质机，主要由柱塞泵以及与其组合的泵体和均质阀组成。柱塞泵的作用是将一定粘度的液态物料吸入泵体，并对物料加压。调压装置是使物料在特定的压力下通过均质阀。“均质“是指物料在均质阀中发生的细化和均匀混和的加工过程。具体说来，柱塞泵以米秒的低速将原始物料吸入，通过与均质阀连接的调压装置对均质系统调压。如图所示 。柱塞泵对物料加压，例如加压至，由于柱塞泵吸入与压出料液的流速相对比较稳定，因此，只要控制阀座与阀芯之间的间隙也称开启度，就可以控制整个系统的压力。阀座、阀芯之间的间隙越小，系统的压力越高，物料通过阀座、阀芯之间的流速也越高，时的流速高达米 秒左右。依据流体力学的理论，液体流速越
2、高的区域，其压力越小。因此，料液高速流动时，瞬间会产生极大的压力降。同时，料液在柱塞泵的作用下，系统内积累了较大的能量密度，这种能量密度大约在 。料液在阀座与阀芯之间的流经时间约为微秒，大量的能量在极短的时间内得以释放。综上所述，料液在高速流动时的剪切效应、高速喷射时的撞击作用、瞬间强大压力降时的空穴效应三重作用下，使物料达到超细粉碎，从而使互不相溶的液一液或液一固混悬液均质成液一液乳化剂或液一固分散体。 我们以加工油水乳化液为例。油和水是二种互不相溶的液体。若应用高压均质机将油脂粉碎至直径小于的微粒均匀分布在水中。当然，为了加工成稳定的乳化液，还必须添加一种称之为表面活性剂的溶剂 也称为乳化
3、剂、稳定剂等，活性剂的作用一是降低油水混合液的表面张力，二是阻止微小颗粒的凝聚和分层。活性剂的剂量要达到足以使已加工的乳化剂具有一定的稳定期 又称保持期，保质期 。这样形成的乳化液称之为水包油型乳化液，它可以用水加以稀释。反之，以油作为连续相，应用高压均质机将水以微小颗粒均匀分布在油中，这样形成的乳化液称之为油包水型乳化液，它只能用油加以稀释。 均质机属高功率机械设备，流量二吨的高压均质机耗能量为，而同样流量的胶体磨的耗能量只有。以加工乳化液为例，行业不同，使用的表面活性剂也各不相同，但有一点是共同的，即乳化液所添加的表面活性剂剂量的多少，取决于乳化过程中所获得的能量的大小。所获能量越大，所添
4、加的剂量越少。例如高压均质机压力下加工乳化剂时，添加活性剂的剂量为。应用其它均质器械，如用胶体磨加工乳化液，由于从胶体磨获得的能量小得多，因此，添加剂的剂量必须在，二者之差近乎于一个数量级。 总之，对于平均粒径小于 最小粒径在 左右的乳化剂和分数体，均可以应用高压均质机加工获得。均质机自问世以来，其应用领域不断拓展，被广泛应用在食品、饮料、牛奶制品、精细化工、制药、生物工程等领域数以千计的产品深加工。随着应用领域的不断扩大，均质机的性能、规格有了很大的发展。从压力区分，均质机可分为低压、中压、高压、超高压以上四种类型；流量上可分为每小时加工几十公斤的实验型机、每小时加工数吨的生产型机、每小时加
5、工几十吨的特大型机；耗能上，又可分为普通型和高效节能型。值得一提的是，发达国家的能源并不匮乏，却十分注重节约能源。正因为一贯注重能源的节约，才得以保证能源的充余。重视节约能源的理念，从广义上讲也是一种“发达“。因此，国际上十多年前就推出了具有知识产权的专利产品-高效节能型均质机，节能达。这对于我国本来就与国外先进水平有着较大差距的均质机制造业，一下子又被拉大了一段不小的距离。我国低压均质机在上世纪六十年代，也有个别厂家生产。中、高压均质机，因加工工艺和材料等原因，在我国一直是空白。随着奶制品、饮料、化工、制药等行业新产品研制、生产的需要，上海科技大学七十年代末在国内率先进行了高压均质机的研制工
6、作，八十年代初研制成功。从此，我国均质机生产逐步步入了快速发展时期。国产低压、中压、高压各种规格的均质机相继投放市场，极大地满足了我国各行各业的生产需求。二、均质机应用工艺均质机超细粉碎、乳化功能，无论是从理论上，还是实际加工的乳剂和分散体所获得的细度、均匀度的质量上，都是高速搅拌、砂磨、球磨、胶体磨、超声波等均质器械不能比拟的。但是，如果在工艺上应用不正确、不得当，也是无法获得满意结果的，至少不可能获得最佳的效果。 均质加工所选用压力的大小，决定了物料获得能量的大小。一般讲来，粉碎所需要的能量，应视物料粘度大小，液体表面张力的大小和最终粉碎细度的大小不同而不同。压力不到位不行，压力过高同样没
7、有必要。物料粉碎粒径越小，所需的能量越大。一般讲，均质压力增大，微粒的平均粒径减小，但微粒粒径变小的速率随之减慢。这表明，即便使用了很高的压力，均质机粉碎细度的功能并不是无限度的。就目前普通结构的均质机而言，其极限粉碎细度在。物料初始粒径的大小，粒径的均匀度，是影响均质质量的重要因素之一。工艺上要求物料的初始粒径不但要尽可能小（一般不应大于） ，而且须经低能均质器械进行粗加工，使其粒径大小尽可能均匀一致。原始物料粒径的不均匀，均质时很难获得高质量的产品。 混合液中油脂的含量，同样是决定其质量的重要因素之一。当施加在混合液中的能量密度相同时，油脂含量的增加，意味着单元获得的平均能量的减小，直接影
8、响着混合液的质量。实验证明，在某一范围内，油脂比例的减少，也是增加均质效果的途径之一，混合液的油脂含量的最大比例应该小于。物料的粘滞度，同样与均质效果和均质效率密切相关的。均质压力一定时，物料粘度的增加，例如从增加到，物料的粒径随之变大，粘度超过，粒径变大尤为明显。因此，物料粘度低于，均质效果较为有效。工艺上，为了达到降低粘度，简单有效的方法是对物料加热。对于特定的物料，例如树脂的乳化，利用油脂溶于某一种特定的溶剂中，也能方便有效的降低油脂的粘度。 均质机加工工艺上还有一个加工次数的问题。均质机只加工一次，很难使大小不一的颗粒获得相同的能量，结果是均匀度不理想。实验证明：均质过程中，大颗粒较容
9、易获得能量而被粉碎为细颗粒，而细颗粒的变小相对比较困难。由于这两个原因，工艺上需要进行多次均质。经过数次均质，不但使颗粒逐渐变小，而且颗粒大小逐渐趋于一致，均质效果大为提高。有效均质的最多次数为九次，超过九次，效果与耗能比将得不偿失。 目前，广泛使用的均质机大多具有二级均质的功能。一级阀（高压阀，下同）与二级阀（低压阀，下同）所选用的压力大小也涉及到均质机的加工工艺问题。国外对均质机一级、二级阀加工效果的研究积累了丰富的经验，相比较，我国在这方面的研究还处在起步阶段。一级阀与二级阀是串联使用的，二级阀压力的大小，关系到物料经过一级阀瞬间压力降的大小，从而直接关系到一级阀的加工效果。因此，二级阀
10、压力的选择并不是随意的，实验证明，二级阀工艺上选择的压力应控制在系统总压力的之间 ，压力选择过高，反而适得其反。纳米对撞机械装备（NCJJ 系列纳米机）一、产品简介纳米超高压均质机（纳米对撞机）是一种用物理方法动态连续进行的流体物料破碎、分散、乳化和冷杀菌设备。超高压对撞使可流动液态物质悬浊液，经过控制系统调节的超高压泵，将被加工物料输进高频振荡器中，从高频振荡器完成对撞后压力释放喷射出来，最高流速为 450-550 米/秒，发生高频振荡，使物料达到纳米级破碎，从而完成纳米破碎、乳化分散和冷杀菌的功能。100/150 纳米机 传动结构插图廊坊通用机械制造有限公司消化吸手国外先进技术，利用 超高
11、压高频振荡技术原理，研制成功我国多柱塞超高压对撞技术装备纳米超高压均质机，其结构为超高压泵、可编程控制系统、高频振荡器发生装置、稳压装置等，此装置已达到国际先进水平并申请了实用新型专利超高压流体纳米对撞发生装置专利号：ZL03239703.8 )。并 引 进 日 本 吉 田 纳 米 技 术 ， 开 发 生 产 了 新 一 代 试 验 室 用 纳 米 机 （ 见 下 图 ）。NCJJ-7/200二、纳米机产品介绍1.试验机型性能特点a.试验机有电动式、气动式两种机型。b.本系列机型具有体积小、重量轻、噪声低的特点，可直接在研究室或实验室进行设置安装。c.本系列机型由于高压头可随意地安装与拆卸，所
12、以可安装以 S 型、K 型为主体的新开发机型喷嘴（发生器）。d.本系列机型可单机应用，也可进行自由 组合，而且通过组合就可能实现粒径分布控制等,因此使其进行试验研究开发的广度也就无限地扩大了。NCJJ-7/200（电动式） NCJJ-8/150（气动式）NCJJ-20/150（电动式）2.量产机型简单性能说明a.纳米超高压均质机量产机型，主要适用于流体混合物料(液液相或液固相)的破碎、均质、乳化。b.它采用可编程序控制器实现自动控制。c.在特制振荡头的作用下将物料超微细化，达到纳米级或亚纳米级的均质效果。d.机器结构紧凑，操作简单，掌握容易，安装和维护方便，自动化程度高。该机的运行程序设e 有
13、多种安全连锁保护装置，可靠性，安全性好。NCJJ-75/150 量产机 NCJJ-200/150 量产机三、结构特点该机型结构紧凑，操作简便，运转平稳，造型美观，安装和维护方便。配有变频调速，调压自动控制，PLC 可编程控制，运行程序设有多种安全连锁保护装置，自动化程度高，可靠性，安全性好。四、应用：该系列超高压纳米对撞机可广泛应用在食品工业、医药工业、化学工业和生物工程等行业。食品工业 乳化脂肪的超微细化，香料分散，氨基酸钙螯和，维生素分散，酵母菌破碎，生酒催化作用。医药工业 脂肪乳剂调整分散，核蛋白糖微米化，药粉的超微粒化，各种中药制剂的纳米破碎、细胞破 碎、生物菌的破碎。化学工业 陶瓷土
14、的破碎，无机颜料有机染料的破碎分散，各种乳化重合制剂分散乳化。其他工业 高级打印墨水，感光材料超细化，纤维超细化，各种悬浊矿物液超微细化。五、超高压对撞技术的机理超高压对撞技术是一种用物理方法动态连续进行的流体物料破碎和冷杀菌。其优点是纯物理过程，有利于生态环境的保护，具有其原天然的性质，并延长其天然性质的时间，由于物质超细化产生新的功能，且能耗低。它的机理为：流体物料或悬浊液经过控制系统调节，超高压泵或带有二级增压装置（压力 150MPa300MPa） ，将被加工物料输送到均质器或高频振荡器中，然后在均质器或高频振荡器中完成对撞后压力释放，从而完成纳米破碎和冷杀菌的功能，由于选用均质器和高频
15、振荡器及其加工物料不同，因而它的加工效果也不尽相同。下面介绍几种常用超高压均质器和高频振荡器的形式。5.1 较为普通均质器通过超高压流体经阀座小孔，喷射在可调整间隙特制阀头端面，在通过设有一定间隙振荡环喷出达到对物料破碎和冷杀菌的作用，它的破碎效果与调整压力大小有直接的关系。 （见图 1）图 1 图 25.2 通过特殊超硬材料制成的两圆板，并在平面上设有一条或多条沟槽，两个带有沟槽的圆板端面贴紧，组成由两个孔进料，经沟槽从单孔出料。形成两股超高压流体，在沟槽内发生流体对撞，产生脉动形成激波，发生高频振荡从单孔喷射出来，压力释放。从而使物料达到纳米破碎和冷杀菌作用，它的破碎效果较第一种明显提高而
16、能耗低，但它对物料要求严格，一般入料粒径为 10m 以下，小孔易堵，适用范围较窄。（见图 2）5.3 由两个或两个以上的超高压流体振荡器（具有 2.2 的功能但不完全相同）按一定角度安装在一个腔体内，形成对撞的形式，经过两股或两股以上超高压流体，先进入一级高频振荡发生器，然后由两个或两个以上的发生器单孔以超高速液流喷射出来实现二级超高压高速射流对撞，从而达到纳米破碎和冷杀菌的功能。 （该装置已获专利，专利号：03239703.8）它的优点可选用较大范围物料加工，并可实现产业化生产应用。 （见图 3） 图 3 超高压流体振荡器结构简图5.4 一种利用超高压对撞技术应用于均质乳化的装置，它是通过超高压流体，由进料孔、一、二级多迷宫反应腔体和出料喷嘴组成，物料经高压下流体反复折射、混合、搅拌等功能，可以获得在同等压力下良好的乳化效率，专适用于各种乳化、均质混合要求的流体物料加工。 （见图 4）图 4 均质乳化的装置示意图 Tel：0316-6080725 13131649085纳米机处理实例
