高壓和高剪切均質機的區(qū)別

在食品、化工、制藥等行業(yè)均質技術已成為提高產(chǎn)品品質的關鍵。目前國內食品行業(yè)使用的傳統(tǒng)均質設備多為高壓均質機、膠體磨、砂磨和輥磨機等,近年來出現(xiàn)了新型的高剪切均質機設備。至于這些均質設備在各行業(yè)中的應用,目前尚無人進行深入系統(tǒng)地研究。對此,筆者針對目前主要使用的高壓均質機和高剪切式均質機,從均質原理、不同物料的工藝流程以及實驗數(shù)據(jù)等方面進行了對比分析研究

  1  均質機原理分析

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流效應、湍流效應和空穴效應。

層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隨意變形;

空穴效應是使形成的小氣泡瞬間破碎產(chǎn)生沖擊波,而引起劇烈攪動。

        高剪切均質機原理

目前國內常用的剪切式均質機線速度多為10～25 m/ s。實踐證明其均質效果并不理想。高剪切均質機指線速度達到40～66 m/ s的剪切式均質機,其主要工作部件為1級或多級相互嚙合的定轉子,每級定轉子又有數(shù)層齒圈.

高壓和高剪切均質機的區(qū)別

工作原理:轉子帶有葉片高速旋轉產(chǎn)生強大的離心力場,在轉子中心形成很強的負壓區(qū),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,并在葉片端面與定子齒圈內側窄小間隙內受到剪切,然后進入內圈轉齒與定齒的窄小間隙內,在機械力和流體力學效應的作用下,產(chǎn)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。隨著轉齒的線速度由內圈向外圈逐漸增高,粉碎環(huán)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。

影響分散乳化結果的因素有以下幾點

1 分散頭的形式（批次式和連續(xù)式）（連續(xù)式比批次好）

2 分散頭的剪切速率 （越大，效果越好）

3 分散頭的齒形結構（分為初齒，中齒，細齒，超細齒，約細齒效果越好）

4 物料在分散墻體的停留時間，乳化分散時間（可以看作同等的電機，流量越小，效果越好）

5 循環(huán)次數(shù)（越多，效果越好，到設備的期限，就不能再好）

線速度的計算

剪切速率的定義是兩表面之間液體層的相對速率。

– 剪切速率 (s-1) = v 速率 (m/s)
g 定-轉子 間距 (m)

由上可知，剪切速率取決于以下因素：

– 轉子的線速率

– 在這種請況下兩表面間的距離為轉子-定子 間距。
SID 定-轉子的間距范圍為 0.2 ~ 0.4 mm

速率V= 3.14 X D（轉子直徑）X 轉速 RPM / 60

超高速分散均質乳化機的高的轉速和剪切率對于獲得超細微懸浮液是zui重要的。根據(jù)一些行業(yè)特殊要求，公司在GRS2000系列的基礎上又開發(fā)出GR2000超高速剪切乳化機機。其剪切速率可以超過200.00 rpm，轉子的速度可以達到66m/s。在該速度范圍內，由剪切力所造成的湍流結合專門研制的電機可以使粒徑范圍小到納米級。剪切力更強，乳液的粒經(jīng)分布更窄。