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高压均质机超细粉碎机理探讨

湿法超细粉碎和均质过程是借助于流体所具有 超细粉碎的机理。
 
的流动性, 使被加工物料尺寸减小到微米级并均匀分散、充分混合的过程。为提高液态食品如豆奶的口 1 两种不同均质头结构的均质试验
 
感及货架寿命, 大部分须进行均质处理。高压均质机

 
是用于这类处理过程的重要设备, 其工作过程是用柱塞泵将被加工物料加压到一定的压力下, 使其通过一个狭窄的间隙, 流体中的分散相颗粒在间隙中被粉碎并均匀混和。一般认为[ 1] , 使物料超细粉碎的原因是间隙内强大的液力剪切作用、空化作用和撞击作用。
 
由于均质头内粉碎均质机理的复杂性, **今尚未能对均质机理进行定量描述, 对引起物料颗粒破碎的直接原因——应力也有待深入研究。我们在实验室制作了两种不同的高压均质头研究高压均质机制作了两种不同的高压均质头, 一种是微孔式,以液力剪切和撞击作用为主; 另一种是环隙式, 其剪切和撞击作用要小得多, 但在环隙前后流体压力有很大变化。
 
图 1( a) 为微孔实验均质头结构。微孔孔径 0. 2 m m。液体在微孔内的速度达 200 m/ s 以上, 形成很大的速度梯度。这种均质结构主要以液力剪切对物料实现超细粉碎。
 
图1( b) 为环隙式实验均质头结构。环形间隙的大小可在实验中实测。由于环隙截面比微孔大得多,所以液体在环隙中的速度仅在 10 m/ s 以下, 比微孔内小得多, 速度梯度也小得多, 可以认为这种均质结构中液力剪切作用大大减小。但在环隙前后有压力 突降。

从上述分析可看到, 对于低弹性模量的被均质物料, 当从高压环境突然进入低压环境, 颗粒表面产生的拉应力大小可达到与微孔中的液力剪切应力相当的程度, 两者对颗粒破碎所引起的作用也是相当的( 纯剪时剪应力值即等于该点的**大拉应力值) 。在均质机设计中应考虑到这种作用。
 
本文未考虑撞击的作用。撞击产生压缩应力, 其对颗粒破碎起的作用与受拉、受剪时不同, 尚待研究。此外, 食品物料的组分复杂且呈分散相, 每种组分的物理常数难以测得是进一步深入研究均质机理的主要困难。
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