高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用
高剪切均质机的作用及工作原理
高剪切均质机的作用及工作原理高剪切均质机是一种用于食品、制药、化工等领域的设备，主要用于将物料进行均质、分散、乳化等处理。
其工作原理是通过高速旋转的切割刀和剪切刀将物料剪切、压碎，达到均匀混合、细化粒度的效果。
高剪切均质机主要由电机、主轴、切割刀、剪切刀、料筒等组成。
电机驱动主轴高速旋转，同时切割刀和剪切刀也随之旋转。
物料通过料筒进入机器，被切割刀和剪切刀剪切、压碎，同时受到离心力的作用，使得物料在切割刀和剪切刀之间不断循环流动。
经过多次剪切和压碎处理后，物料的粒度得以细化，均匀混合。
高剪切均质机的主要作用是进行物料的均质处理。
在食品行业中，高剪切均质机可以将原料中的固体物质和液体物质进行混合，使得食品口感更为细腻。
在制药行业中，高剪切均质机可以将药物原料进行细化处理，提高药物的吸收率和疗效。
在化工行业中，高剪切均质机可以将化学原料进行均质、乳化处理，使得化学反应更加彻底。
高剪切均质机的工作原理是通过切割刀和剪切刀对物料进行剪切、压碎处理。
切割刀和剪切刀的设计和旋转速度对物料的处理效果有很大影响。
切割刀通常采用锯齿状设计，可以将物料切割成较小的颗粒。
剪切刀通常采用刀刃交错设计，可以将物料剪切成细小的颗粒。
在高剪切均质机的工作过程中，物料通过进料口进入料筒，随着主轴的旋转，物料被切割刀和剪切刀不断剪切、压碎。
同时，物料受到离心力的作用，不断循环流动，使得物料在切割刀和剪切刀之间进行多次剪切和压碎处理。
这样，物料的粒度逐渐细化，达到均匀混合的效果。
高剪切均质机的使用可以提高物料的均匀性和稳定性。
通过均质处理，可以将不易混合的物料充分混合，使得不同组分的物料分散均匀，避免了物料中出现团块或分层现象。
同时，高剪切均质机的使用可以使物料的粒度细化，提高物料的稳定性和品质。
高剪切均质机是一种用于物料均质处理的设备，通过切割刀和剪切刀的剪切、压碎作用，使得物料达到均匀混合、粒度细化的效果。
高剪切均质机在食品、制药、化工等领域有着广泛的应用，可以提高物料的均匀性和稳定性，改善产品的品质。
高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用
文章编号 ：１０ —１０ （０ ２ ４ ０３—０ ０ ９ ８７ ２ ０ ）０ —０ ３ ３
在 食 品 、化工 、制 药等行 业均质技 术 已成 为提 高
产 品品质 的关键 。 目前 国内食 品行 业使用 的传 统 均质
设 备多 为高压均质 机 、胶体磨 、砂 磨和辊磨 机 等 ，近 年来 出现 了新 型 的高 剪切 均质 机设 备 至 于这 些均 质 设备 在各行业 中的应用 ， 目前 尚无人 进行深 入 系统 地 研究 对此 ，笔者 针对 目前主 要使用 的高压 均质 机 和 高 剪切式 均质机 ，从 均质原 理 、不 同物料 的工 艺流 程 以及 实验数 据等方 面进 行 了对 比分析 研究 。
转 子 又 有 数 层 齿 圈
３０ ，从而 产 生 巨 大 的 压 力 降 ， 当压 力 降 低 到 工 ０ｍ
作温度 下液体 的饱 和蒸 汽压 （ 或空气 分 离压 ）时 ，液 体就 开始 “ 腾 ” 沸 ，迅速 “ 化 ” 内部 产 生 大 量 汽 汽 ，
泡 含 有 大 量 微 汽 泡 的 液 体 朝 缝 隙 出 口 流 出 ，流 速 逐
１ １ 高 剪 切 均 质 机 理 ．
半 软性颗 粒被 粉碎 ，或硬 性 团聚的细 小颗 粒被 分散 。 由分析 可 知 ，物料 在 定转 子腔 内被 均 质 的机 理较 复 杂 ，笔者 认 为剪切起 主导作用 ，其 次是 空穴 作用 。
１２ 高压均质 机理 ．
高压 均质是 利用 高压 使得 液料 高速 流过狭 窄 的缝 隙 时而受 到强 大 的剪 切力 、液料 被 冲击到 金属 环 上而 产生 强大 撞击力 以及 因静 压力 突降 与突 升而产 生 的空 穴爆 炸力 等等综 合力 的作 用 ，把 原先 颗粒 比较 粗 大 的
高压均质机原理
高压均质机原理
高压均质机是一种常用的生物技术设备，广泛应用于食品、医药、化工等领域。
它通过高速旋转的转子和固定子之间的高压力作用，将物料进行剪切、碾磨、离散和混合，从而达到均质的目的。
高压均质机的原理主要包括机械剪切原理、压力作用原理和离心力原理。
首先，高压均质机利用机械剪切原理实现物料的均质。
当物料通过高压均质机
的转子和固定子之间的狭缝时，由于高速旋转的转子和固定子之间的摩擦力和挤压力作用，物料会受到剪切力和碾磨力的作用，从而使得物料颗粒变得更加细小，达到均质的效果。
其次，高压均质机利用压力作用原理实现物料的均质。
在高压均质机中，通过
调节进料阀门和出料阀门的开启程度，控制物料在高压状态下通过转子和固定子之间的狭缝，从而实现对物料的压力调节。
在高压的作用下，物料分子之间的结合力被破坏，使得物料颗粒更加细小，达到均质的效果。
最后，高压均质机利用离心力原理实现物料的均质。
在高压均质机中，由于转
子高速旋转产生的离心力作用，使得物料在转子和固定子之间形成高速旋转的环流，从而使得物料受到离心力的作用，达到均质的效果。
综上所述，高压均质机通过机械剪切原理、压力作用原理和离心力原理相互作用，实现对物料的均质处理。
它在食品加工、医药制备、化工生产等领域发挥着重要作用，为相关行业的发展提供了有力支持。
相信随着科技的不断进步，高压均质机的原理和应用将会得到进一步的完善和拓展，为人类社会的发展进步做出更大的贡献。
高压均质机的原理及应用
高压均质机的原理及应用1. 什么是高压均质机高压均质机是一种利用高压力将物料进行分散、均质和乳化的设备。
它是在高压下将物料通过特殊构造的工作头产生强烈的剪切作用和冲击作用，将物料分散成微小颗粒并均匀混合，达到均质乳化的目的。
高压均质机广泛应用于食品、化妆品、制药、化学等行业。
2. 高压均质机的原理高压均质机的原理是通过高速旋转的转子和定子产生剪切力将物料进行均质。
具体原理如下：•转子和定子的设计：高压均质机通常由转子和定子构成。
转子是位于机器内部的旋转部分，而定子是固定不动的部分。
转子上的刀片和定子上的槽槽相互配合，形成剪切和冲击力，使物料被分散和均质。
•高压力的应用：高压均质机通常通过液体泵将物料推送到高压腔，再通过高压腔内的小孔喷射出来。
高压力下，通过喷射孔径的变化，物料会在瞬间生成高速流动，产生强烈的剪切和冲击力，从而使物料得到均质。
3. 高压均质机的应用高压均质机由于其独特的均质效果和广泛的应用领域，被广泛应用于以下行业：3.1 食品行业•乳制品加工：高压均质机可以将牛奶、酸奶等乳制品进行均质处理，使产品更加细腻、口感更好。
•酱料加工：高压均质机能够将酱料中的固体颗粒分散，使酱料更加均匀，提升产品的质量。
•调味品生产：高压均质机可将调味品中的原料进行均质，并使其更好的溶解在水中，提升调味品的稳定性和口感。
3.2 化妆品行业•乳化处理：高压均质机可将化妆品中的油水混合物进行乳化处理，使其更加均匀、稳定。
•着色分散：高压均质机能够将色素均匀分散在化妆品基质中，使化妆品颜色更加均匀、自然。
3.3 制药行业•药物制剂：高压均质机能够将药物颗粒分散、均匀混合，并使药物更易吸收。
•注射剂生产：高压均质机可将注射剂中的药物和载体均匀混合，提升注射剂的稳定性和效果。
3.4 化学行业•颜料制造：高压均质机可将颜料进行分散，使其更好的分散在溶剂中，提升颜料的亮度和色彩稳定性。
•涂料加工：高压均质机能够将涂料中的颜料和溶剂均匀分散，提升涂料的均匀度和附着力。
高压均质机的工作原理及应用
高压均质机的工作原理及应用高压均质机是一种常用的物料制备设备，广泛应用于食品、化工、制药等领域。
其工作原理是通过高速旋转的刀片和高压力的碰撞作用，将物料均质并将其颗粒尺寸缩小到所需范围。
高压均质机主要由进料系统、均质系统和出料系统三部分组成。
进料系统通过送料泵将物料输送至进料腔室，同时也会进行预压作用，使物料适应后续的高压均质处理。
均质系统是高压均质机的核心部分，由一个旋转刀盘和一个固定刀盘组成。
进料腔室中的物料经过高速旋转的刀盘和固定刀盘之间的空隙，形成高速激烈的碰撞和剪切作用。
同时，通过调节高压力的作用，使物料在均质过程中受到较大的压缩和切割力，从而将粒径较大的物料粉碎成更加细小的颗粒。
均质系统的压力和旋转速度可以根据不同的物料特点和加工要求进行调整，以达到最佳的均质效果。
出料系统是将均质后的物料从高压均质机中排出的部分。
通常通过离心泵等方式将物料从出料口输送到下一个工序中。
在出料系统中，还可以加入一定的冷却装置，以降低物料温度，避免热敏性物质的分解。
高压均质机的应用是多方面的。
在食品行业中，常用于乳制品、饮料和果汁中的悬浮粒子分散、颗粒尺寸缩小等处理。
在化工行业中，可以用于胶体溶液的均质化处理，增加产品的稳定性和均一性。
在制药行业中，可以用于药物的微细化处理，提高药物的口感和生物利用度。
此外，高压均质机还可以应用于油漆、涂料、颜料等领域，用于颜料的分散、乳化、粉碎等加工过程。
总的来说，高压均质机通过高速旋转的刀片和高压力的碰撞作用，能够将物料均质并将其颗粒尺寸缩小到所需范围。
在食品、化工、制药等行业中具有广泛的应用前景。
高压均质机在食品行业中的应用非常广泛。
例如，在乳制品生产中，高压均质机常被用于牛奶、酸奶、奶粉等产品的加工。
均质处理可以使乳制品中的脂肪微粒细化，增加产品的稳定性和口感。
此外，高压均质机还可以将乳脂球和蛋白质微乳化，使产品更加均一。
在果汁生产中，高压均质机能够将果汁中的果肉颗粒尺寸缩小，增加果汁的浓稠度和口感，使产品更加美观。
高压均质机在生产中的应用
高压均质机在生产中的应用高压均质机是利用高速运动的高压液体将样品强制通过狭窄的孔道进行物理剪切、撞击、压缩、摩擦等作用，从而达到快速均质和分散液体、胶体、乳液等的作用的设备。
主要应用于食品工业、医药工业、化工工业、生物技术和环保工程等领域。
1. 食品工业：高压均质机广泛应用于牛奶、酸奶、果汁、饮料、酒类、调味品等产品的加工生产过程中，通过高压均质机的作用，使汁液中的颗粒体更细小、均匀，提高了产品口感和质量稳定性。
2. 医药工业：高压均质机被广泛应用于生物技术和药品工业中，例如制备高质量的纳米颗粒、脂质体、胆固醇囊泡和微粒等。
高压均质机能够将细胞破碎，提取蛋白质、DNA、RNA等生物分子，为制药工业提供了一个新的工具和技术。
3. 化工工业：高压均质机可以将固体颗粒均匀分散于液体中，由此可制造一系列的颗粒混合型胶体和分散体系，如液晶显示器、电子浆料、动力电池、陶瓷介质等，它们广泛应用于IT、通讯、能源、化工等工业领域。
4. 环保工程：高压均质机可以有效分散高浓度有机废水和悬浮固体，将其转化为小分子物质，提高处理效率和处理质量，在处理含有易挥发有机物和大量固体的污水处理工艺中具有很好的应用前景。
5. 生物技术：高压均质机在生物技术领域中广泛应用于细胞破碎、细胞核和细胞器提取、蛋白质和核酸提取等方面。
同时，高压均质机还可以用于制备生物医学材料，例如人工心脏瓣、组织工程等。
6. 印刷工业：高压均质机可以制造纳米级颗粒墨水，有效提高油墨的粒度和分散度，使印刷品的清晰度和色彩饱和度更高。
7. 其他领域：高压均质机还可用于制备纳米材料、纳米陶瓷、纳米电子器件、纳米传感器、新型材料等。
总之，高压均质机在各个领域的应用非常广泛，可以提高产品品质、生产效率和制备工艺的稳定性，是一个快速高效的工具。
高压均质机的原理
高压均质机的原理高压均质机是一种可以将液体物质进行高速拉伸和高压力剪切的设备，广泛应用于食品、制药、化工等行业中。
其主要原理是通过高速旋转的转子和固定在转轴壳体内的定子之间的高压力剪切作用，将物料进行均质、乳化和分散处理。
高压均质机由进料室、乳化腔、间隙调整装置和出料装置等部分组成。
物料首先经由进料室进入乳化腔，在高速旋转的转子和定子之间形成高速涡流。
在乳化腔中，液体物料受到高压力的剪切和拉伸作用，使其分子结构发生变化，从而达到均质、乳化和分散的目的。
在高压均质机中，转子是关键组件之一。
转子通常由一系列刀片和转子头组成，刀片上设有特殊的角度和切削边缘。
当转子高速旋转时，刀片产生高速剪切力和挤压力，使物料在转子和定子之间产生强烈的剪切力。
转子旋转方向和转速的变化，可以调整剪切力的大小和方向，以适应不同物料的处理需求。
定子是另一个关键组件，在高压均质机中起到支撑和固定转子的作用。
定子通常由多个环状隔板组成，每个隔板上有一些小孔，用于形成高速涡流和产生剪切力。
定子还可以调整和控制乳化腔的间隙，以满足不同物料的处理要求。
通过调整定子与转子之间的间隙大小，可以改变处理物料的剪切力和剪切频率。
高压均质机中的乳化腔是物料进行均质、乳化和分散处理的主要区域。
乳化腔通常由多个圆柱形腔体组成，每个腔体都有一对转子和定子。
当物料通过乳化腔时，转子的高速旋转和定子的固定位置形成一系列高压剪切区域。
在这些高压剪切区域中，物料受到多重剪切力和扰动力的作用，从而达到均质、乳化和分散的效果。
高压均质机的原理可以简单归纳为：通过高速旋转的转子和固定的定子之间的高压剪切作用，将物料进行均质、乳化和分散处理。
通过调整转子转速和定子间隙大小，可以控制剪切力的大小和方向，以满足不同物料的处理要求。
同时，物料在乳化腔中经历多次高压剪切区域的作用，进一步提高均质、乳化和分散的效果。
高压均质机的工作过程可以简单概括为以下几个步骤：1. 物料进入乳化腔：物料通过进料室进入乳化腔，在转子和定子之间形成高速涡流。
高压均质机的工作原理及应用
高压均质机的工作原理及应用高压均质机是一种常见的食品加工设备，也被广泛应用于制药、化妆品、生物工程和纳米材料等领域。
高压均质机的工作原理是通过高速旋转的切割装置，将物料经过高压环流区，使其通过强烈的剪切、冲击和压缩力，达到分散、粉碎、混合和乳化的目的。
高压均质机主要由进料泵、高压脉冲箱、均质阀、出料阀、浓稠泵和冷却装置等组成。
物料首先经过进料泵，被输送到高压脉冲箱中，然后通过均质阀进入到高压环流区，形成强烈的剪切力和压缩力。
在高速旋转的切割装置的作用下，物料在瞬间通过均质阀的窄缝，产生高速的切割和压缩，使得物料分散为均匀细小的微粒。
最后，通过出料阀调节出料流速，产生均质效果。
高压均质机的工作原理可以概括为三个步骤：剪切、冲击和压缩。
剪切是通过切割装置高速旋转产生的切割力，使物料分散为微粒。
冲击是通过物料从均质阀的窄缝经过时产生的流体冲击力，进一步分散物料。
压缩是指物料在高压环流区受到的压缩作用，使其产生更细小的微粒。
高压均质机具有许多优点，因此在许多领域被广泛应用。
首先，高压均质机可以精确地控制物料的流速和压力，从而实现精确的分散和均质效果。
其次，高压均质机可以在较短的时间内完成大量物料的处理，提高工作效率。
此外，高压均质机能够适应不同种类的物料，如液体、半流体和浆体等，具有广泛的适应性。
最重要的是，高压均质机经过精确调节还可以实现物料的乳化和稳定化，使得产品质量更加稳定和均一。
高压均质机在食品加工中有着重要的应用。
它可以用于悬浮液的制备，如奶粉、果汁、酱料等，能够使物料更加细腻、均匀，并增加其稳定性和可溶性。
同时，高压均质机也被广泛应用于乳制品、冰淇淋、巧克力、调味品等领域，用于改善产品的质感和风味。
此外，高压均质机还可以制备膳食纤维、纳米药物等高附加值产品，在生物医药和纳米材料领域有着重要的应用前景。
总之，高压均质机通过高速旋转的切割装置，通过剪切、冲击和压缩的过程，实现物料的分散、粉碎、混合和乳化。
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开发研究粮油加工与食品机械高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用杨诗斌徐凯张志森(江南大学生化与食品机械研究所)=摘要>分析了高剪切均质机与高压均质机不同的均质机理,并通过试验做出进一步论证。
对食品均质单元中选用高剪切或高压均质机有一定参考意义。
=关键词>均质;机理;食品工业;应用中图分类号:TS203文献标识码:A文章编号:1009-1807(2002)04-0033-03在食品、化工、制药等行业均质技术已成为提高产品品质的关键。
目前国内食品行业使用的传统均质设备多为高压均质机、胶体磨、砂磨和辊磨机等,近年来出现了新型的高剪切均质机设备。
至于这些均质设备在各行业中的应用,目前尚无人进行深入系统地研究。
对此,笔者针对目前主要使用的高压均质机和高剪切式均质机,从均质原理、不同物料的工艺流程以及实验数据等方面进行了对比分析研究。
1均质机理分析液体物料分散系中分散相颗粒或液滴破碎的直接原因是受到剪切力和压力的作用。
引起剪切力和压力作用的具体流体力学效应主要有层流效应、湍流效应和空穴效应。
层流效应会引起分散相颗粒或液滴的剪切和拉长;湍流效应是在压力波动作用下引起分散相颗粒或液滴的随意变形;空穴效应是使形成的小气泡瞬间破碎产生冲击波,而引起剧烈搅动。
111高剪切均质机理目前国内常用的剪切式均质机线速度多为10~ 25m/s。
实践证明其均质效果并不理想。
高剪切均质机指线速度达到30~40m/s的剪切式均质机,其主要工作部件为1级或多级相互啮合的定转子,每级定转子又有数层齿圈。
工作原理:转子带有叶片高速旋转产生强大的离心力场,在转子中心形成很强的负压区,料液(液液、或液固相混合物)从定转子中心被吸入,在离心力的作用下,物料由中心向四周扩散,在向四周扩散过程中,物料首先受到叶片的搅拌,并在叶片端面与定子齿圈内侧窄小间隙内受到剪切,然后进入内圈转齿与定齿的窄小间隙内,在机械力和流体力学效应的作用下,产生很大的剪切、摩擦、撞击以及物料间的相互碰撞和摩擦作用而使分散相颗粒或液滴破碎。
随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细从而达到均质乳化目的。
同时,在转子中心负压区,当压力低于液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,产生大量气泡,气泡随液体流向定转子齿圈中被剪碎或随压力升高而溃灭。
溃灭瞬间,在汽泡的中心形成一股微射流,射流速度可达100m/s,甚至300m/s,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P=Q CaC,其中Q为液体密度;Ca为液体中的声速;C为微射流速度。
设C为100m/s,则产生的脉冲压力就接近200MPa,这就是空穴效应。
强大的压力波可使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚的细小颗粒被分散。
由分析可知,物料在定转子腔内被均质的机理较复杂,笔者认为剪切起主导作用,其次是空穴作用。
112高压均质机理高压均质是利用高压使得液料高速流过狭窄的缝隙时而受到强大的剪切力、液料被冲击到金属环上而产生强大撞击力以及因静压力突降与突升而产生的空穴爆炸力等等综合力的作用,把原先颗粒比较粗大的乳浊液或悬浮液加工成颗粒非常细微的稳定的乳浊液或悬浮液的过程。
被均质物料通过阀座与阀杆间大小可调的间隙h (一般为011mm)时,其流速在瞬间被加速到200~ 300m/s,从而产生巨大的压力降,当压力降低到工作温度下液体的饱和蒸汽压(或空气分离压)时,液体就开始/沸腾0,迅速/汽化0,内部产生大量汽泡。
含有大量微汽泡的液体朝缝隙出口流出,流速逐渐降低,压力又随之提高,压力增加到一定值时,液体中的汽泡突然破灭而重新凝结,汽泡在瞬时大量生成和溃灭就形成了空穴现象。
空穴现象似无数的微型炸弹,能量强烈释放产生强烈的高频振动,同时伴随着强烈的湍流产生的强烈的剪切力,液体中的软性、半软性颗粒就在空穴、湍流的剪切力的共同作用下被粮油加工与食品机械开发研究粉碎成微粒,其中空穴效应所起作用被认为较大。
被粉碎的微粒接着又高速冲击到冲击环上,被进一步粉碎和分散。
113比较与分析通过以上分析可知,高剪切均质机主要是由于定转子之间相对的高速运动产生的高剪切作用,同时伴随着较强的空穴作用对物料颗粒进行分散、细化、均质的;而高压均质机主要是靠高压流体产生的强烈、充分的空穴效应和湍流作用使流体分散相中的颗粒破碎达到均质目的。
不难理解,由于极强烈的空穴作用,高压均质机对处理软性、半软性的颗粒状物料比较合适;研究发现对于纤维的粉碎最有效的力场是剪切力和研磨力,常温下冲击力对纤维是无能为力的,而高剪切均质机能对物料产生强烈的剪切与研磨作用,因此高剪切均质机比较适合处理含纤维较多或者较硬的颗粒物料。
2食品生产流程211概述对于食品工业中常遇到的非均相固-液和液-液多相分散系,要达到高度均一稳定,其均匀度不仅要求分散相分布均匀,而且还要求分散质微粒细化,含固体的悬浮液要求固体颗粒微粒化,含油滴的乳状液要求油滴(称流体颗粒)微滴化。
从概念上和作用上讲,分散、均质、乳化往往难以区分,这里统称为均质,而固体颗粒和流体颗粒均简称为颗粒,所以均质是使悬浮液(或乳化液)体系中的分散相颗粒分散化、均匀化的处理过程,可以同时起到降低分散颗粒的尺度和提高分散颗粒分布均匀性的作用,以得到具有合适贮存稳定性的产品。
从乳品及饮料的加工工艺上看,均质后的料液基本上就是最终产品。
通过均质可以将食品原料的浆、汁、液进行细化、混合,从而大大提高食品的均匀度和细度,防止或减少液状食品物料的分层,改善外观、色泽及香度,提高食品质量。
我们对几种典型的食品生产流程进行分析,比较不同的均质机在食品生产行业中的应用。
212豆制品类这里所指的豆制品是以大豆为主要原料生产的植物蛋白饮料,或者饮料干粉。
生产工艺大致为:浸泡y磨浆y均质。
均质是生产优质植物蛋白饮料不可缺少的工序。
可防止脂肪上浮,能使吸附于脂肪球表面的蛋白质量增加,缓和变稠现象,能提高产品消化性,增加成品的光泽度,改善成品的口感,提高产品的稳定性。
现在主要使用的均质设备有胶体磨和高压均质机。
但是在实际生产过程中,我们发现,由于大豆粉碎后有大量的纤维状物质存在,虽然植物蛋白可以经过高压均质机均质取得一定效果,但对于生产中的豆渣纤维等物料却无法进行处理。
应用近年来发展起来的高剪切均质机进行均质,则可非常有效地处理上述物料,得到很好的效果。
本次课题研究进行中,通过试验对这一点进行了证明。
213乳制品类乳制品主要有鲜乳、炼乳、乳粉及其他一些乳类制品。
甜乳制品中含有较高浓度的蔗糖,粘度高,可防止脂肪上浮。
而淡乳制品中不加糖,长期放置其上部容易出现稀奶油层,可因振动形成奶油粒,使其商品价值显著降低。
为防止这种缺陷,必须进行均质处理,使脂肪球变小,增加其表面积,从而增加脂肪球表面的酪蛋白吸附量,使脂肪球的比重增大,上浮能力变小。
按照斯托克斯公式也可以看到脂肪上浮速度与其脂肪球直径的平方成反比,所以通过均质可以减缓脂肪上浮现象。
在其他乳制品,如乳粉的加工工艺中,同样也要经过均质阶段,因此可见,均质设备在乳制品行业中的应用是很广泛的。
目前使用的均质设备主要是高压均质机。
214果蔬汁饮料均质是浑浊果蔬汁饮料制造中的特有工序,均质的目的是使混合果蔬汁中的不同粒度,不同相对密度的果肉粒度进一步破碎并使之均匀,促进果胶渗出,增加果汁与果胶的亲和力,抑制果蔬汁分层和产生沉淀现象,使果蔬汁保持均一稳定。
目前所使用的主要设备有高速粉碎机、胶体磨和高剪切均质机。
3试验研究为了比较高压均质机和高剪切均质机的实际应用效果,我们进行了相关的工业试验。
311试验设备及仪器高剪切均质机QDH3-165(三级,线速度为35m/s,无锡轻大食品装备有限公司制造);高压均质机GJB3-25(宜兴轻工机械厂);激光粒度分析仪Master Sizer2000(英国);电子摄像显微镜GalenÓ。
312试验及取样试验地点:南京海浪乳业集团乳品生产车间。
开发研究粮油加工与食品机械试验均质物料为:牛奶和未去皮大豆奶。
试验开机后,每分钟在出口取样一次,共5次。
313 试验数据及处理试验采集的数据包括高压均质机对牛奶的均质样品,高剪切均质机分别对牛奶和豆奶的均质样品。
粒度分析采用粒度分析仪:M aster Sizer 2000,并采用显微拍照,对样品进行分析比较。
¹高剪切均质机对牛奶均质后的样品粒度情况。
均质前:平均粒度d (015)=21148L m 。
均质后,激光粒度分析仪测得结果见图1,电子摄像显微结果,见图2。
d(011)=01113 d(015)=11002 d(019)=41001图1 高剪切均质结果(激光粒度仪)º高压均质机对牛奶均质后的样品粒度情况。
均质前:平均粒度d (015)=21148L m均质后,激光粒度分析仪测得结果,见图3,电子摄像显微结果,见图4。
d(011)=01095 d(015)=01267 d(019)=11206图3 高压均质结果(激光粒度仪)图2 高剪切均质结果(显微镜)图4 高压均质结果(显微镜)»高剪切均质机对豆奶均质后的样品粒度情况。
均质前:平均粒度d (015)=531354L m 均质后,激光粒度分析仪测得结果,见图5。
d(011)=0124 d(015)=4110 d(019)=114111图5 高剪切均质结果(激光粒度仪)314 分析及讨论通过高压均质机和高剪切均质机分别对物料进行的试验,我们可以看出,高压均质机对牛奶的均质效果要好于高剪切均质机,而高剪切均质机对未去皮大豆的均质效果非常明显。
由于未去皮大豆在生产实践中无法用高压均质机进行加工,故本研究未给出高压均质未去皮大豆的均质样品。
如前所述,高压均质机由于空穴作用强烈,易使软性、半软性颗粒破碎,从而达到理想的均质效果,而高剪切均质机在工作过程中,由定转子之间的相对高速旋转而产生剪切作用,因此对含纤维物料的均质十分有效。
上述试验结果证明了这一点。
4 总结与展望均质过程是一个复杂的流体混合过程,对于不同的物料、不同的工艺过程,其实现的具体机理也不同,对高压均质机和高剪切均质机应用领域的研究与比较,对指导实际生产具有现实意义。
由于试验手段的限制,对均质机应用领域还未能做出更详尽的分析。
相信随着对均质机理及设备研究的深入,必将促进食品及相关行业的发展。
参考文献1 张裕中1食品加工技术装备1M 21北京:中国轻工业出版社,199912 张志森1高压均质机理分析与探讨1J 21包装与食品机械,2001,(1)13 中国轻工总会编1轻工业技术装备手册1Z 21北京:机械工业出版社,199714 张克危主编1流体机械原理1M 21北京:机械工业出版社,200015 潘文全等编1流体力学基础1M 21北京:机械工业出版社,19821收稿日期:2002-01-11作者简介:杨诗斌(1964-)男,江苏南京人,江南大学机械工程学院生化与食品机械研究所工程师,主要从事生化与食品机械研究。