均质乳化与分散的技术应用

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1、乳化与分散的技术应用C:/AllenChieh1/手册-目录-简报/目录/APV高压均质机中文目录/均质机/乳化与分散技术应用撰文:APVTaiwan阶文彬1.何谓均质机在产品制程中,将产品制作成均匀乳化状态或平均分散的现象,该设备称为均质机。所谓的乳化或分散,是将在一般状态下不能混合的固液体或不同相位之液体,给予微混碎,使其达到均匀混合之状态。以牛乳的脂肪球为例,牛奶的一般平均脂肪球粒径为3μ~22μ的程度,经过均质后,大约为0.7~1μ左右。于是,脂肪球的浮上力消失了,并可以完全混合于液体(奶水)中。***长度的单位***1奈米(nanometer)

2、=10亿分之1公尺单位符号nm1微米(micrometer)=1百万分之1公尺单位符号µm=1000nm1毫米(millimeter)=1千分之1公尺单位符号mm=1000µm1厘米(centimeter)=1百分之1公尺单位符号cm=10mm2.均质机的应用领域1.Emulsions乳化(液体/液体)水相产品+油相产品=同相产品2.Suspensions悬浮(固体/液体)将粒子平均分布于产品中注Dispersions分散=乳化Emulsions+悬浮Suspensions3.使用均质机的产品利益当产品粒子大小微细化后,会产生下列利益:1.提高产品安定性

3、(延长货品上架时间)2.改变产品色泽3.改变产品口感及细腻度4.提高产品使用寿命5.增加产品渗透度及吸收度6.改善产品黏稠度184.均质机的机械结构说明及动作原理A.均质机的机械结构说明均质机的组成,是包括一个高压的活塞泵;一般而言,它包含三支或更多的活塞(Plunger),并具有均质阀的均质装置。这个高压活塞泵,其正常的动作是靠着一个马达的运转,并透过皮带及飞轮,减速机等去驱动曲柄轴,由于马达的回转运动,而转换成曲柄轴的往复式运动。在面对机器的前方,您可以发现,每一支活塞都具有一组吸料阀及出料阀的阀室。产品会经由高压活塞泵浦,由于活塞的往复式运动输送到

4、均质阀;均质阀包含了阀座及阀,并透过弹簧加压式来加压均质阀或油压加压式来加压均质阀,当产品经由高压活塞泵输送到达均质阀所被加压的压力时,产品即自均质阀释放出来,进而发生高低压差的物理现象,引爆强大的动能,粉碎及降低了产品粒子大小,当加压的压力越大,产品的均质压力越高,反之,加压的压力越小,产品的均质压力越低。并藉由此种方式来控制均质压力的大小目前生产型的均质压力,最高可做到1500BAR。18B.均质机的工作原理在机械结构设计中,我们相信有三个非常重要参数,可去降低粒子的大小:1.Shearing剪力2.Turbulence搅乱运动3.Cavitatio

5、n气涡现象而"气涡现象"是其中最重要的原因。当流体在高压下通过极小的均质阀间隙时,其潜在的位能将会被转换成动能,也就是白奴利运动定律所描述现象。Bernoulli'sLaw白奴利运动定律P+1/2ρV2=KP=Pressureintheliquid流体压力ρ=Densityoftheliquid流体密度V=Velocity速度K=aConstant(定数,常数)这个意思就是说,当液体流入均质阀这个狭窄的间隙时,其速度会增加,而压力会降低,在这种特殊的情形下,由于压力瞬间下降,便会产生气涡现象。简单的说,当高压泵浦利用高压使流体通过均质阀间隙,由于上述理论

6、,使压力瞬间下降,产生高压与低压不平衡,而引起爆发作用,粉碎脂肪球,其工作压力一般在100~170kg/cm2之间。18C.实验型均质机单柱塞返复运动回产品出料产品桶Plunger前产品稳定0~500Bar500BarPackingAGaugeBDBBCA入料逆止阀出料逆止阀均质阀使用转轮,扭力设在压力500Bar实验型均质机单柱塞返复运动示意图1.当柱塞(Plunger)往回时,产品经由产品桶A区经过入料逆止阀,流向B区,当柱塞往前时,由于入料方向装有一逆止阀,产品只能往C区方向流动。2.利用曲轴动力设计,柱塞会不断持续返复运动,造成产品会往D区(产品

7、出料端)流动,类似一个柱塞泵。3.在出料口,安装一均质阀,使用转轮机械扭力(50HP以上生产型采用油压式),将背压调到500Bar(假设操作值),当柱塞往前推产品时,B区的产品会往C区流动,此时B区压力会由0Bar上升到500Bar,超过500Bar时,C区产品便由500Bar经过均质阀从D区约0Bar出料,因此造成瞬间高低压差,使强大的动能,粉碎及降低了产品粒子大小。4.B区的压力,由于柱塞不断持续返复运动,来达到补料,送料的目的,由于在均质阀的背压下,B区的压力会有0~500~0~500Bar返复变化,但是C区的压力则由于有出料逆止阀的限制,会保持在

8、500Bar的恒压,直到均质阀泄压为0Bar为止。181.过去APV实验型15M