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高压均质机工作原理及其优缺点

高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机构,将物料输送至工作阀(一级均质阀及二级乳化阀)部分。要处理物料在通过工作阀的过程中,在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用,从而使液态物质或以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。

       物料在尚未通过工作阀时,一级均质阀和二级乳化阀的阀芯和阀座在力F1和F2的作用下均紧密地贴合在一起。物料在通过工作阀时,阀芯和阀座都被物料强制地挤开一 条狭缝,同时分别产生压力P1和P2以平衡力F1和F2。物料在通过一级均质阀时,压力从P1突降至P2,也就随着这压力能的突然释放,在阀芯、阀座和冲击环这三者组成的狭小区域内产生类似爆炸效应的强烈的空穴作用,同时伴随着物料通过阀芯和阀座间的狭缝产生的剪切作用以及与冲击环撞击产生的高速撞击作用,如此强烈地综合作用,从而使颗粒得到超微细化。一般来说,P2的压力(即乳化压力)调得很低,二级乳化阀的作用主要是使已经细化的颗粒分布得更加均匀一些。

高压均质机的分类:     

    按结构型式分为立式整体型均质机和卧式组合型均质机。前者一般适用于中小型设备(功率在45kw以下);后者适用于大型设备(功率在45kw以上)。目前国内大多数厂家生产的都是立式整体型均质机。这种型式结构紧凑,外形美观占地面积小。但对大型设备而言,稳定性就成了主要的问题。所谓卧式组合型均质机指的是电机、减速箱、曲轴箱、润滑站等相对独立成块,并分布在同一水平面上,通过皮带(轮)、联轴器、油管等连成一体。整机重心低、运转平稳、检修方便。  

    按柱塞每分钟的往复次数分为普通型均质机和低速型均质机。

    美国Gaulin公司将柱塞每分钟往复次数在150次以下划为低速型,在150次以上的称为普通型。均质机曲轴的 转速(即同比决定柱塞的往复频率)是决定整机性能的zui关键的因素之一。在材质、加工精度、结构等相同的情况下,在一定范围内转速越低,则各磨擦副(如轴与瓦、柱塞与密封等)在单位时间内的磨损度、泵体内各受力零件(如阀芯、阀座等)在同等时间内的损坏程度均大幅度降低,且设备运转的稳定性也大大提高。   

    按控制方式可 分为手动控制式、手调液力控制式以及全自动控制式。目前,手动控制式在市场上占主导地位。如果整条生产线都是自动控制的,可选用全自动控制均质机。关于全自动控制均质机,可参阅《均质机、喷雾泵自动控制技术》     

    按使用情况可分为生产用均质机和实验型均质机。JHG系列实验型均质机具有以下特点:1)采用柱塞水平运动结构,与柱塞垂直(上下)运动的实验机相比,其柱塞处可喷淋冷却水,从而延长柱塞密封圈的寿命 2)物料泄漏后不会进入油箱 3)立方体形的整体造型,美观且操作方便,并可加轮子方便搬运。   

  按均质机在生产线上的位置可分为上游均质机和下游均质机。一般在灭菌前使用的均质机称上游均质机,在灭菌后使用的均质机称下游均质机。通常前者采用一般的均质机即可,而后者要采用无菌均质机。所谓无菌均质机,就是将均质机柱塞处的动密封泄漏点以及进出口的静密封处的泄漏点通过蒸汽(或过热水)与大气隔绝,这样的均质机可作为无菌设备在杀菌后使用。

相对于离心式分散乳化设备(如胶体磨、高剪切混合乳化机等)),高压均质机的优点是:

   1.细化作用更为强烈。这是因为工作阀的阀芯和阀座之间在初始位是紧密贴合的,只是在工作时被料液强制挤出了一条狭缝;而离心式乳化设备的转定子之间为满足高速旋转并且不产生过多的热量,必然有较大的间隙(相对均质阀而言);同时,由于均质机的传动机构是容积式往复泵,所以从理论上说,均质压力可以无限地提高,而压力越高,细化效果就越好。

   2.均质机的细化作用主要是利用了物料间的相互作用,所以物料的发热量较小,因而能保持物料的性能基本不变。

 3.均质机能定量输送物料,因为它依靠往复泵送料。

主要缺点:

  1.均质机耗能较大,均质机的易损使较多,工作量较大,特别在压力很高的情况下。

  2.均质机不适合于粘度很高的情况。

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