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均質機的zui古老的應用是在牛奶加工行業(yè),在將幾種不同的擠奶牛群和或奶制品混合產(chǎn)生一種更均一的原料奶加工前,為了防止或延緩從各種不同成份乳液自然分離。通常將牛奶中的脂肪從水中分離出來,并在容器頂部進行收集。同質化過程將脂肪分解成更小的體積的脂肪,從而不再分離。
高剪切均質機屬高功率機械設備,流量二噸的高壓均質機耗能量為45kw,而同樣流量的膠體磨的耗能量只有7.5kw。以加工乳化液為例,行業(yè)不同,使用的表面活性劑也各不相同,但有一點是共同的,即乳化液所添加的表面活性劑劑量的多少,取決于乳化過程中所獲得的能量的大小。所獲能量越大,所添加的劑量越少。例如高壓均質機40Mpa壓力下加工乳化劑時,添加活性劑的劑量為0.25%。應用其它均質器械,如用膠體磨加工乳化液,由于從膠體磨獲得的能量小得多,因此,添加劑的劑量必須在2.25%,二者之差近乎于一個數(shù)量級。
相對于離心式分散乳化設備(如膠體磨、高剪切混合乳化機等)),高剪切均質機的特點是細化作用更為強烈。這是因為工作閥的閥芯和閥座之間在初始位是緊密貼合的,只是在工作時被料液強制擠出了一條狹縫;而離心式乳化設備的轉定子之間為滿足高速旋轉并且不產(chǎn)生過多的熱量,必然有較大的間隙(相對均質閥而言);同時,由于均質機的傳動機構是容積式往復泵,所以從理論上說,均質壓力可以無限地提高,而壓力越高,細化效果就越好。
高剪切均質機的應用注意事項:
高剪切均質機超細粉碎、乳化功能,無論是從理論上,還是實際加工的乳劑和分散體所獲得的細度、均勻度的質量上,都是高速攪拌、砂磨、球磨、膠體磨、超聲波等均質器械不能比擬的。但是,如果在工藝上應用不正確、不得當,也是無法獲得滿意結果的,至少不可能獲得*的效果。
均質加工所選用壓力的大小,決定了物料獲得能量的大小。一般講來,粉碎所需要的能量,應視物料粘度大小,液體表面張力的大小和zui終粉碎細度的大小不同而不同。壓力不到位不行,壓力過高同樣沒有必要。物料粉碎粒徑越小,所需的能量越大。一般講,均質壓力增大,微粒的平均粒徑減小,但微粒粒徑變小的速率隨之減慢。這表明,即便使用了很高的壓力,均質機粉碎細度的功能并不是無限度的。就目前普通結構的均質機而言,其極限粉碎細度在0.2-0.2μm。
物料初始粒徑的大小,粒徑的均勻度,是影響均質質量的重要因素之一。工藝上要求物料的初始粒徑不但要盡可能小(一般不應大于20μm),而且須經(jīng)低能均質器械進行粗加工,使其粒徑大小盡可能均勻一致。原始物料粒徑的不均勻,均質時很難獲得高質量的產(chǎn)品。
混合液中油脂的含量,同樣是決定其質量的重要因素之一。當施加在混合液中的能量密度相同時,油脂含量的增加,意味著單元獲得的平均能量的減小,直接影響著混合液的質量。實驗證明,在某一范圍內,油脂比例的減少,也是增加均質效果的途徑之一,混合液的油脂含量的zui大比例應該小于50%。
物料的粘滯度,同樣與均質效果和均質效率密切相關的。均質壓力一定時,物料粘度的增加,例如從2GP增加到200GP,物料的粒徑隨之變大,粘度超過200GP,粒徑變大尤為明顯。因此,物料粘度低于200GP,均質效果較為有效。工藝上,為了達到降低粘度,簡單有效的方法是對物料加熱。對于特定的物料,例如樹脂的乳化,利用油脂溶于某一種特定的溶劑中,也能方便有效的降低油脂的粘度。
均質機加工工藝上還有一個加工次數(shù)的問題。均質機只加工一次,很難使大小不一的顆粒獲得相同的能量,結果是均勻度不理想。實驗證明:均質過程中,大顆粒較容易獲得能量而被粉碎為細顆粒,而細顆粒的變小相對比較困難。由于這兩個原因,工藝上需要進行多次均質。經(jīng)過數(shù)次均質,不但使顆粒逐漸變小,而且顆粒大小逐漸趨于一致,均質效果大為提高。有效均質的zui多次數(shù)為九次,超過九次,效果與耗能比將得不償失。