高剪切均质机总体设计-进度检查表
本科毕业设计（论文）通过答辩
江南大学毕业设计（论文）进度检查表
说明：“工作计划、进度”、“指导教师意见年并签字”由指导教师填写，“每周主要完成内容”、“存在问题、改进方法”由学生填写
441 高剪切均质机总体设计
1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面： 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏 离中心，且频率增大，最大速度增大，且向壁面趋近，剪切力增大。流体在同轴圆筒之间 成为旋转流，由于两圆筒速度不同，间隙内流体层之间存在速度梯度，产生剪切力。如圆
高剪切及高压均质机理研究及其在食品工业中的应用
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
机械毕业设计729高压均质机传动端的设计及运动仿真
摘要 本设计设计的是高压均质机动力端主要零件。首先，文章介绍了高压均质机的工作原理。流体在高压状态下通过细小缝隙时，会产生较大的剪切力、撞击力和空穴力，使流体中的固体颗粒破碎为微小颗粒，高压均质机就是利用这一原理工作的。接着，文章参考现有的均质机结构，确定了均质机主要结构参数，然后，按照高压往复泵的设计方法对高压均质机的主要零部件，如传动装置、曲轴、连杆等进行了结构设计。还有液力端泵阀的设计，并对其进行了相应的强度校核。最后，文章介绍了本次设计中还有高压均质机的运动仿真，采用了C语言程序，并对其进行了详细的说明。 关键词：高压均质机食品机械均质阀
目录 摘要 (1) 绪论 (4) 第一章均质机及其基本参数 (5) 1.1均质机的均质原理 (5) 1.2均质机的工作原理 (5) 1.3均质机的基本参数 (6) 第二章总体设计 (9) 2.1传动端结构形式的选择 (9) 2.2液力端结构形式的选择 (9) 2.3确定泵的主要结构参数 (10) 2.4原动机的选择 (12) 第三章动力端的设计计算 (14) 3.1传动装置的设计 (14) 3.2曲轴的设计 (15) 3.3连杆与其轴瓦 (15) 3.4十字头 (16) 第四章液力端零部件设计 (16) 4.1泵阀设计 (16) 第五章运动仿真 (20) 5.1 C语言程序简介 (20) 5.2传动端运动及程序 (20)
设计小结 (32) 致谢 (33) 参考资料 (34)
绪论 高压均质是一种制备超细液液乳化物或液固分散物的通用设备，被广泛应用与各行业的生产者和科技研领域。例： 一、食品饮料行业： 豆奶、花生奶、松子奶等各种植物蛋白饮料。 核桃露、杏仁露、莲子露、椰子汁等各种悬浮果汁饮料。 酸奶、均质奶、纯牛奶、甜牛奶、乳酸饮料、冰淇淋、豆奶粉等各种乳品和乳制品。 二、制药： 抗生素、各种乳剂、浆液制剂、中药制剂、花粉破碎及各种营养保健液。 三、轻工化工行业： 香精香料、化妆品、乳化硅油、感光剂、增亮剂、高级涂料、颜料、染料等。 四、生物工程技术： 对大肠杆菌、胞进行破碎，撮取其有效成分。 随着人民生活水平的提高，食品工业必将跟上时代的步伐，不仅要求食品本身的营养丰富，还对其质量、口味、外观、保存等提出了高标准,这样必然把食品工业推上一个新高潮。 食品品种繁多，本设计是主要应用于乳品工业中。它是一种特殊的高压泵，用于喷雾干燥设备中，可使液体分散成细微的雾滴，便于干燥成粉状。通过均质的炼乳、冰淇淋、代乳粉，液体中的分散项破裂成细微状态，可减少沉淀，增加粘稠性，口感细腻，并延长存放时间。均质机不仅在乳品工业和冰淇淋生产中得到广泛应用，而且还适用于医药、化工生产中。总之，在我国均质机发挥出的作用越来越大，因此需要人们对其进行深入的研究，以便设计生产。 本设计参考现有的均质机而设计，力求经济、结构合理,但肯定还有许多的不足之处，希望在老师和同学的帮助下，得到进一步的改进。
高压均质机和高速剪切均质机的原理和应用
高压均质机和高剪切均质机的区别及应用 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 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。 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10～25 m/ 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40～66 m/ 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100 m/ s ,甚至300m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/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。 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011 mm)时,其流速在瞬间被加速到200～300 m/ 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",迅速“汽化",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
乳化设备及乳化工艺
乳化设备及乳化工艺 乳化设备及乳化工艺 一、乳化设备 乳化方法包括物理化学乳化法和机械法。目前常用的机械乳化方法包括多种，诸如管动，射流，搅拌，均质等，不同的乳化方法对应不同的设备，适用不同的需求。下面择要介绍几种： 表一乳化方法 方法作用原理能量密度操作方法 摇动湍流低间歇 管动 层流层流滞应力低-中等连续 湍流湍流低-中等连续 射流低-中等连续 搅拌简单搅拌层流滞应力、湍流低间歇、连续转子—定子混合器层流滞应力、湍流中-高间歇、连续刮刀式搅拌层流滞应力低-中等间歇、连续振荡式低间歇、连续 胶体磨层流滞应力中-高连续 高压均质机层流滞应力、湍流及气穴形成高连续 超声均质器 振动叶片湍流、气穴形成中-高连续 磁致收缩气穴形成中-高间歇、连续1、搅拌 指借助于流动中的两种或两种以上物料在彼此之间相互散布的一种操作，以实现物料的均匀混合，同时还可以促进气体溶解、强化热交换等。
1.1 搅拌混合机理 搅拌混合机理主要包括对流混合，扩散混合，剪切混合。 （1）对流混合是在搅拌容器中，通过搅拌器的旋转把机械能传给液体物料造成液体的流动，属强制对流。包括主体对流—物料大范围的循环流动；涡流对流—漩涡的对流运动。 （2）扩散混合指互溶组分中存的的混合现象，是液体分子间的均匀分布，对流混合可促进扩散混合。（3）搅拌桨将物料组分拉成愈来愈薄的料层，使某一组分原来占有区域的尺寸越来越小，达到混合的目的。高粘度物料混合过程主要靠剪切作用。 1.2 搅拌器的构造和类型 1.2.1 搅拌器的构造 搅拌器是通过搅拌使物料均匀混合的装置，主要由搅拌装置、搅拌罐和轴与轴封三大部分组成。 1.2.2 搅拌器的类型 搅拌器主要包括小面积叶片高速运转的搅拌器，诸如涡轮式、桨式搅拌器等，多适用于低粘度的物料；另外就是大面积低速运转的搅拌器，诸如框式、螺带式及行星式搅拌器等。 桨式搅拌器 桨式搅拌器是最常用的一种，桨叶由条钢制造，有平桨式和斜桨式两种。平桨式搅拌器由两片叶片平直桨叶构成，主产生径向流和切向流；斜桨式搅拌器的两叶相反折转一定角度，这样不仅可以产生轴向流，还可以减小阻力。桨式搅拌器结构简单，适用于低粘度物料的混合，当容器内液位较高时，可在同一轴上同时安装几个桨叶。 桨叶固定轴上的方式主要有三种： （1）焊接法：桨叶和轴整体焊接在一起，此结构不可拆卸清洗及更换，强度也不大，且容易打滑，主要适用小容器。 （2）螺钉连接法：通过螺钉将桨叶连接在轴上，中间有垫片。当轴式圆形的时候，主要靠桨叶和轴的摩擦力而使桨叶运动，此结构拆卸方便，但功率大时易产生滑动，故多用小功率设备中。 （3）方轴连接法：这方法主要是客服焊接法容易打滑的缺点，但轴的加工困难。 （4）方轴、螺钉连接法：为了克服焊接法的易打滑及方轴连接法的难于制造等缺点而设计的，被广泛采用。旋桨式搅拌器 旋桨式搅拌器类似于无壳的轴流泵，由2~3片旋转桨组成不同形式（见下图），桨叶是用螺母固定在轴上，螺母的拧紧方向与桨叶旋转方向相反，这样才能借阻力作用使螺母在搅拌器运转时愈来愈紧。旋转直径约为容器直径的0.2~0.3倍，以轴流混合为主，伴有切向流和径向流，但湍流程度不高。搅拌桨转速高，循环量大，适用于大容器低粘度物料的混合，该搅拌不适用粘稠物料。 涡轮式搅拌器 涡轮式搅拌器类似于无壳的离心泵，由圆盘、轴、及多块叶片组成，结构复杂，种类较多，主要有开启涡轮式和圆盘涡轮式两种（见下图） 涡轮式搅拌器转速高，一般转速为100～2000rpm，平直叶片产生强烈的径向和切线流动，通常加挡板以减小中央旋涡，同时增强因折流而引起的轴向流，工作时，搅拌液沿轴线由中心孔而进入轮内，有各小叶片工作因而加热，然后再以高速度偶轮抛出，湍流程度强，剪切力大，可将微团细化。涡轮式搅拌器适合处理中低粘度物料，混合生产能力较高，按一定的设计形式，具有较高的局部剪力效应，且易清洗，但价格
均质机使用维护手册
均质机使用维护手册 1.均质机的主要结构和零部件 本机由底座和电动机、变速箱、高压泵、均质器等部件组成。 1.1 底座和电动机 底座是整机的基础，起支撑作用，由槽钢制成，它的上面装有Y型三相异步电动机，电动机在导轨上有适应位移，用以调整三角胶带的传动张紧力。装有QC型磁力起动器，对于大功率电动机，另配有电器控制箱，使之启动时起保护电网作用。 1.2 变速箱 变速箱由二级变速，首级采用三角胶带传动，以防机器特殊情况下（过载）引起机器不必要的损坏，次级采用一只或两只斜齿轮传动，与曲轴联成一体的斜齿轮带动三拐或四拐曲轴传动。曲轴通过连杆、滑块等，使三根或四根柱塞在高压泵中作往复直线运动，高压泵中的高压能量是由柱塞的往复运动而获得 变速部分各轴承均采用标准滚动轴承和特种合金材料作滑动轴承，变速箱采用大齿轮溅，通过导油孔连续润滑各档轴承，柱塞高压密封部件——由于柱塞的往复运动在高压泵中产生极大的压强，因此，柱塞往复运动处的高压密封是获得极大压强的先决条件，它由柱塞密封套、紧定螺钉、柱塞定位套、垫环、密封圈、压环等组成（图5）。本系列柱塞密封圈有V型和方型两种。 1.3 高压泵及均质阀（图2-A.B） 高压泵是机器的心脏，是粉碎和乳化的关键部件，均由特殊耐腐蚀高级合金材料制成，主要由以下部件组成 1.3.1 主泵体（图2-A） 它由三个或四个柱塞泵并联组成，它包括泵体、上下阀、高低压阀、压盖、上下兰花、柱塞等组成。当柱塞向后运动时，进料下阀门开启，将工作液料吸入，当柱塞向前运动时，下阀门关闭，上阀门被顶开，工作液被压入高压均质阀区域。 1.3.2 上下阀门与高低压阀（图2-A.B） 上下阀门由阀芯和阀门座组成，三柱塞均质有6套，上下各三套，均由特种高硬度，耐腐蚀材料制成，阀门结构设计简单，具有独特的形式，配合精密，拆装方便，具有优良的使用性能和很高的使用寿命。因长期工作阀芯和阀座配合面磨损时，出现流量减少或呈脉冲状，压力表或电流表摆动大时，就应该拆下修磨或更换。 均质阀部分有二级 第一级（高压）它是超细微粒粉碎和乳化的关键部分，当高能压缩的工作液进入高压阀座的小孔中，小孔由高压阀芯（均质杆）借弹簧，通过顶杆把它紧紧封住，而强弹簧的压力由手轮任意调节，当高压泵内柱塞压缩工作液压强大于强弹簧，阀芯被冲开，工作液由阀口作放射性喷出，以极高的能量与速度碰撞在碰撞环上，以便产生如（图3）中所述各种复合的超微粉碎与乳化作用。经过第一次作用的工作液，通过阀体中斜孔进入第二级（低压）均质阀区域，高压密封垫，高压轴封套是保证泵体和阀体与手轮座之间承受高压密封而设计的 第二级（低压）均质阀部分 它是由低压阀座、低压阀芯、低压密封垫、低压轴封套、低压手轮等组成，工作原理与第一级（高压）均质阀部分相同，主要起乳化作用。 均质阀芯和阀座长期工作，它们的配合面是要磨损的，当出现压力上不去或者粉碎效果不好时，必须拆下修磨或更换。 一级与二级均质阀各有其特点，不同的便用要求，应选择不同的均质压力差，按（图3）
高剪切均质机说明书
高剪切均质机说明书 一、摘要 均质机主要用于生物技术领域的组织分散、医药领域的样品准备、食品工业的酶处 理, ， 食品中农药残留以及兽药残留检测以及在制药工业、化妆品工业、油漆工业和石油化 工等方面。均质机采用不锈钢系统，可有效的分离护体样品表面和被包含在内的微生物均 一样品，样品装在一次性无菌均质袋中，不与仪器接触，满足快速、结果准确、重复性好 的要求。 目前，高剪切均质机主要具备结构紧凑、操作简便、性能稳定可靠、均质效果显著等 优点。为了更好的满足实际工作要求，设计者们还应努力尝试设计出能应对多种介质、实现最大自动化生产的机械设备。近年来出现各种功能独特的食品机械，在这方面我国与 国外先进水平的差距确实存在，但是正在不断缩小。国内在设计制造特种食品机械的过程 中也积累了大量的实际经验。 本次毕业设计是关于高剪切均质机的设计。首先对高剪切均质机作了简单的概述；接 着分析了各部分元件、零件的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选 型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的各主要零部件进行了校核。本次 设计主要由动力输出电机、联轴器、主轴、筒体、均质轮、端盖、轴承、密封件、紧固件、底座等部件组成。最后简单的说明了安装与维护。 本次设计代表了设计的一般过程, 难免存在各种纰漏、失误。权当一次难得的实践过程， 希望对今后的选型设计工作有一定的参考和借鉴价值。 关键词：高剪切均质机；选型设计；主要部件；养护维修。 二、Abstract Homogeneous machine is mainly used for decentralized organization in the field of biotechnology and medical field sample preparation, food industry of enzyme treatment, food pesticide residues and detection of veterinary drug residues as well as in the pharmaceutical industry, cosmetics industry, paint industry, petrochemical industry, etc.. Homogeneous machine uses the stainless steel system, which can effectively separation barrier on the surface of the sample and is contained, microbe homogenous samples, samples were packed in
食品超高压技术
食品超高压均质技术 摘要:食品工业中高压处理食品分静态超高压技术和动态超高压均质技术，本文介绍超高压均质技术的原理及其对食品的影响。 1.超高压均质技术简介 超高压食品加工有两类，第一是超高压静态处理方式，压力一般400MPa一 I000MPa。常温或较低温度下将食品放置在以水或其他液体为介质的容器里,升 压到设定值时压力，静态保持一定时间(10一30分钟),从而达到灭菌和改变食 品某些理化特性的目的。第二种是超高压动态，也就是超高压均质处理方式， 压力在looMPa一36oMPa之间。超高压均质就是液体食品高速流过狭窄的缝隙 时而受到强大的剪切力,液体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综合作用,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[1]。 传统的均质机压力一般是20一50MPa,在食品工业中应用在破裂脂肪球,形成稳 定的乳状液。超高压均质处理的压力一般达到200MPa,可以用于破碎微生物细 胞，物料受到强烈剪切，高速撞击，剧烈震荡，压力瞬间释放等动力作用,这样 不仅有超高静压杀菌相同的效果,还有均质作用[2]。 2.均质及超高压均的原理 2.1均质机理分析 均质是分散相颗粒或分散液滴破碎分散到液体物料中，而其中直接原因是受到 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。层流效应是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[1]。 2.2超高压均质机理 超高压均质是利用高超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0.1mm)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”,迅速“汽化”,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[1].[3]。 3.超高压均质作用力[4] 3.1剪切作用
高压均质机 和高剪切均质机 的区别
高压均质机和高剪切均质机的区别 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。 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10～25 m/ 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30～40 m/ 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100 m/ s ,甚至300 m/ s ,其产生的冲击力可用水锤压力公式估算,即P = ρCaC ,其中ρ为液体密度; Ca为液体中的声速; C为微射流速度。设C为100 m/ s ,则产生的脉冲压力就接近200M Pa ,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。 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
175 高剪切均质机设计
高剪切均质机设计 1 绪论 剪切式均质技术作为一种新型微米技术，已广泛应用于食品、医药、轻工、微生物等 诸多行业，并得到迅速发展，已成为这些行业对有关流体、半流体产品品质所必不可少的 工艺过程。 国外早在 30 年前就产生并使用均质机，且应用于生产。目前，已有美国、日本、德 国等 10 多个国家生产均质机。剪切式均质机作为均质机械中的佼佼者，也被广泛的认识 和研究。自从 1948 年德国 FLUKO 公司首次发明了应用高剪切原理制成分散乳化设备，高 剪切分散乳化设备已经出现了多种系列产品，在世界均质机械行业处于领先地位。近 40 年来，国外，特别是欧洲一些国家在高剪切分散均质机行业得到迅速发展，并在很多领域 发挥着重大作用，如化装品、制药、食品、涂料、黏合剂等。国外所研究制造的剪切式均 质设备基本上上是采用定一转子型（stator-rotor）结构作为均质头，在电机的高速驱动 下（300-10000r/min） ，物料在转子与定子之间的间隙内高速运动，形成强烈的液力剪切 和湍流，使物料在同时产生的离心、挤压、碰撞等综合作用力的协调作用力下，得到充分 的分散、乳化、破碎，达到要求的的效果。美国和德国在剪切式均质机的研究和开发方面 都取得了显著进展。如美国IKA-WERKE GMHB CO.KG生产的多系列分散均制设备；美国ROSS 公司研制的高剪切混合乳化机；德国 IKA-MASCHINENBAU 公司研制的 ULTRA 分散机；德国 YSTRAL公司生产的X40型分散搅拌机；德国公司研制的系列高剪切分散乳化剂、管线式高 剪切分散乳化剂、管式分散乳化剂、间歇式高剪切与间歇式无轴承分散乳化剂、高效强力 分散乳化剂等世界领先高科技产品。 我国的均质机研究产品是从 50 年代个别厂家开始的，最早是上海烟草机械厂仿制美 国产品，直到 80 年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。随着 国外剪切式均质机的迅速发展，近年来，国内许多科研人员，制造和使用厂家也开始重视 对剪切式均质机的研究工作。目前，已建立了与国外厂商联营、合资研制生产剪切式均质 机的公司。如上海菲鲁克（FLUKO）机电设备有限公司；中美合资南通罗斯（ROSS）混合 设备有限公司等。 现在国内有许多厂家开始生产高剪切均质机， 如东市长江机电有限公司、 上海环保设备总厂、上海威宇机电有限公司、上海市化工装备研究所生产的集混合、分散、 乳化、溶解、粉碎等功能为一体的系列剪切式均质机。 1.1 高剪切均质机的均质原理 剪切均质机基于超剪切原理，实现固相的微化和液相的乳化。目前采用剪切式均质机 主要工作部件为一级或多极的相互啮合的定转子又有数层齿圈。其均质乳化有以下方面： 1 液力剪切作用 液力剪切是指高速流动的流体本身会对流体内粒子产生强大的剪切作用，而且由于高 速流动产生剧烈的微湍流，在湍流边缘出现很高的局部速度梯度，处于这种局部速度梯度 下的粒子会受剪切而微粒化，液力剪切分层流剪切和湍流剪切。在层流区域，流体在定转 子槽道内流动时，流体内的最大流速及所受到的最大剪切力与流体流动方向上的压力梯度 成正比。当施以周期性高频脉动压力梯度时，最大速度在槽道壁面与机理道中心之间，偏
简析乳化机转速问题
https://www.wendangku.net/doc/777797750.html, 简析乳化机转速问题 乳化机在工业设备搅拌系统中据有主要的效果，特殊是在固液夹杂、液液夹杂、油水乳化、涣散均质、剪切研磨方面有着极端主要的使用。之所以称其为乳化机是应为可以完成乳化的效果。油水两相介质的彻底夹杂后构成乳液，分为油包水或水包油两种系统，要完成乳化，有至少两方面的要求：一是激烈的机械切割涣散效果，将水相与油相的流体介质还切割打散为小颗粒，然后再汇拢兼并时就有相互浸透掺混，构成乳液。二是适宜的乳化剂，在油水分子间充任序言桥梁的效果，经过其电荷及分子间力的效果，使油水夹杂乳液可以依照我们所需望的工夫不变寄存。 目前乳化机的使用不单单局限于“乳化”，因为其共同的剪切效果，对粉粒体在液体中的破碎摧毁撞击最终细化到幻想的粒径，然后使固体质充沛掺混到液体中并构成相对不变的悬浮液，这种进程也就是“涣散”。当然与乳化剂一样，添加了涣散剂后，悬浮液的不变性就能获得加强。当某种固体物质经过必然工夫与液体的接触可以被液体彻底消融，那么，经剪切撞击而构成的小颗料将更快地被液体所消融，由于其比外表积增大了很多倍了。当人们习气了经过高压均质机（紧缩、高压霎时释放、射流撞击）来获得微细颗粒后，“细化”就与“均质”划上了等号，因此乳化机对物料的细化及充沛掺混的效果也就是“均质”的进程了。所以，我们也可以把乳化机称为均质机，为便于区分，普通可冠于高速或许高剪切均质机，以致于对乳化机有良多种叫法：真空均质乳化机、高剪切乳化机、高剪切均质机、高剪切乳化机、高剪切均质乳化机、高剪切均质分散乳化机、真空乳化机、管线式乳化机等等。 乳化机的剪切效果的强弱直接影响到最终细度，经由剖析，首要与刀刃尖利水平，硬度，转定子间隙，切割的两刀口的相对活动速度及答应经过的粒径等有关，凡间状况下，刀刃尖利水平、硬度、转定子间隙及答应经过的粒径根本已定型或不想改动了，那么，刀口的相对活动速度就是最有影响的要素，显示为转子的圆周线速度（由于定子是不动的），该线速度高，则对径向活动的流体的切割或撞击的密度就高，因此细化效果就强，反之亦然。但该线速度不是越大越好的，当到达很高值时，有构成阻挠活动的趋向（就象身手高强的军人可以转变刀剑来抵御射来的箭一样），因此流质变得很小，而发烧很高，有些物料反过来又集聚集，使后果并不睬想。那么平常我们说的搅拌转速能否就是剪切速度呢？学过高中物理的都晓得，速度分为角速度和线速度，剪切速度当然是指线速度，线速度=角速度×直径×π，所以，为什么工业出产用的乳化机的转速（角速度）普通只有3000rpm 或许1500rpm，而实行室乳化机转速有10000rpm 或280000rpm之高，就是思索了直径的要素，然后使两者剪切线速度接近，最终的结果也就接近了。从另一个角度来看，实行室做实验的特点是量少，因此转定子的物理尺寸要顺应对应的少数的话，直径必定就小，为了补偿因直径小对线速度的负面影响，必定要进步转子的角速度，由此就构成了实行仪器的“高转速”了。 从以上可以看出，乳化机的转速（角速度）是要与实践处置量结合思索的，然则居于现有加工程度及出产经济性，18.5KW 以下的常采用2 极电机的3000rpm 转速，而22KW 到55KW 凡间为4 极电机的1500rpm，超越75KW 就可以思索6 极电机的1000rpm 了。 乳化机的购置应尽量选择有口碑和有丰厚经历的公司的产物，如无锡德瑞包装，其真空均质乳化机质量牢靠，做工精密，材质有包管，要害部件采用耐磨性保护秘密设计，交换性好，维护本钱低，寿命长，效劳好，在行业中有普遍的影响力。
高压均质机机械传动部分设计 机械毕业论文_
1 引言 1.1 均质机的现状与发展 均质技术是一项应用相当广泛的细化分散技术，广泛应用于乳品、饮料、食品、化妆品和化工行业等。所谓均质，就是将液态物料中的固体颗粒打碎，使固体颗粒实现超细化，并形成均匀的悬浮乳化液的工艺过程。多年来．均质技术一直未有重大的突破，应用最多、最广泛的仍然是高压均质技术，其原因是高压均质技术比较成熟．物科经均质后，平均粒径一般可以达到lUm以下，效果较好。均质机的作用主要有：提高产品的均匀度和稳定性、增加保质期、减少反应时间从而节省大量催化剂或添加剂、改变产品的稠度改善产品的口味和色泽等等，均质机广泛应用于食品、乳品、饮料、制药、精细化工和生物技术等领域的生产、科研和技术开发。 随着我国国民经济的迅速发展和人民生活水平的不断提高，我国均质业得到了飞跃发展，已经成为我国国民经济的支柱产业。但是我国研制并生产均质机械比较落后，国外相比，起步晚、发展比较慢。至今，许多行业仍普遍采用传统的高压均质机。我国的均质机研制并生产是从50年代开始的，直到80年代才开始逐渐的生产均质机，而且大多是传统的高压均质设备。水平相对比较低，无论是材料选择，加上精度、使用寿命、规格品种、应用领域及能源消耗，都与国际先进水平有着不小的差距，这显示我国均质机产业的发展任重而道远。 中、高压均质机，因加工工艺和材料等原因，在我国一直是空白。随着奶制品、饮料、化工、制药等行业新产品研制、生产的需要,上海科技大学七十年代末在国内率先进行了高压均质机的研制工作，八十年代初研制成功。从此，我国均质机生产逐步步入了快速发展时期。国产低压、中压、高压各种规格的均质机相继投放市场，极大地满足了我国各行各业的生产需求。 随着人们对均质乳化作用的不断认识和研究，均质技术得到了迅猛的发展，相应地出现了多种不形式的均质机，其中典型的有高低压均质机、离心式均质机、胶体磨、超声波均质机和剪切式均质机。它们已在食品、制药、化妆品等行业中得到广泛应用，不同形式均质机的使用范围有所不同，我们可以根据物料的浓度、粘度等特性的不同，选择相应的均质设备。离心式均质机、超声均质机由于其结构复杂、成本高、能耗大、维修不方便等缺点，使得它们的应用有一定的局限性。近年来，高压均质机，以其独特的
高剪均质乳化机功能及应用
高剪切均质乳化机-超剪切均质乳化机，定转子均质乳化机；高剪切乳化机，管线式高剪切乳化机，高剪切乳化机厂家 高速乳化机，沥青乳化机，电池浆料分散乳化机，食品乳化机，乳化液废水处理机，液体石蜡乳化机，柴油乳化机，硅油乳化机，实验室剪切乳化机，色浆乳化机，白炭黑分散乳化机，电池浆料真空乳化机。三级乳化机，管道乳化机。 乳化机，高剪切乳化机，分散乳化机，均质乳化机，管线式乳化机，管线式高剪切乳化机，管线式高剪切分散均质机，管线式超高速乳化机，管线式分散乳化机，管线式均质乳化机，管线式高剪切乳化混合机，单级管线式乳化机，二级管线式乳化机，三级管线式乳化机，多级管线式乳化机，沥青乳化机。 间歇式乳化机，间歇式高剪切乳化机，间歇式高剪切分散乳化机，批次高剪切乳化机，间歇式分散乳化机，批次分散乳化机，升降式乳化机，移动式乳化机。 中试型乳化机，中试型高剪切分散机，中试型乳化分散机， 实验室乳化机，实验室高剪切分散机，实验室匀浆机，实验室分散乳化机，实验室超细匀浆机，真空乳化机，管线式真空乳化机，搅拌乳化机。 参考：《IKN管线式工业设备》更多乳化机型号，价格信息咨询 实验室小型乳化机，中试型乳化机，管线式高剪切均质乳化机，15000转高速乳化机，纳米乳化机，乳化机 管线式高剪切均质乳化机具有非常高的剪切速度和剪切力，粒径约为0.2-2微米可以确保高速分散乳化的稳定性。该设备可以适用于各种分散乳化工艺，也可用于生产包括对乳状液,悬浮液和胶体的均质混合。高剪切分散乳化机由定/转子系统生的剪切力使得溶质转移速度增加，从而使单一分子和宏观分子媒介的分解加速。 为了确保设备符合各种应用的需要，所有的设备都配备了一系列的可选择的定子和转子（乳化头）。不同的乳化头设计都很好满足了不同耗能水平的需要。此外，乳化头的设计也很好地满足不同粘度的物质以及颗粒粒径的需要。在线式的定子和转子（乳化头）和批次式机器的工作头设计的不同主要是因为在对输送性的要求方面，而在线式机器对输送的要求则比较低。 特别要引起注意的是：在粗精度、中等精度、细精度和其他一些工作头类型之间的区别不光是指定转子齿的排列，还有一个很重要的区别是不同工作头的几何学特征不一样。狭槽数、狭槽宽度以及其他几何学特征都能改变定子和转子工作头的不同功能。 根据以往的惯例，依据以前的经验指定工作头来满足一个具体的应用。在大多数情况下，机器的构造是和具体应用相匹配的，因而它对制造出最终产品是很重要。当不确定一种工作头的构造是否满足预期的应用时。我们建议最好在实验室里进行一次实验或者测试。依肯公司鼓励顾客能够使用我们的设备，并且我们有一整套的测试实验系统以便帮助顾客为您选型。
均质机械
均质机械 广东科贸职业技术学院10食加2班第五组 前言：我们组选这个课题是缘于我们大一刚进学校时，师兄师姐教我们学做酸奶，其中有用到均质机，当时的我们只是单纯的知道一些皮毛，现在我们将针对均质机深入了解。 关键词：高压均质机、离心式均质机、超声波均质机、喷射式均质机、高剪切旋转式、胶体磨均质机 在制作奶制品产品时，单单使用胶体磨研磨，达不到产品要求，这时需要用到均质机。接下来我们一一来了解的它的特性和功能。 一、概述 食品均质机是食品的精加工机械，它常与物料的混合、搅拌及乳化机械配套使用。均质的作用在于使液体原料的组成变得均匀一致，还可以通过均质来改变原料的物理化学性能，使产品更符合工艺要求，提高产品质量。使牛乳中脂肪球直径减小到2μm以下，从而大大延缓脂肪球上浮，保持脂肪球与水相混为一体，达到均质效果。 1、均质的目的 a．减缓脂肪分离 脂肪球在乳中有上浮并在表面形成一层乳脂层的倾向，利用此特性可以进行牛乳分离。但在生产甜炼乳、冰激凌、巧克力奶等类产品时，必须避免脂肪球产生上浮分离。均质是有效防止产品中脂肪球上浮的基本方法。 b．获得稳定的、液相均匀的产品 均质处理可使脂肪球的平均直径缩小到原来的十分之一，而脂肪球数则比未经处理的奶中多10000倍。 c．有利于消化吸收 由于均质后的脂肪球质点很小，与其他营养混合时消化率可高达95%左右，因此有利于人体的消化吸收。 2、均质机的工作原理
通过机械作用或流体力学效应造成高压、挤压冲击、失压等，使物料在高压下挤研，强冲击下发生剪切，失压下膨胀，在这三重作用下达到细化和混合均质的目的。 3、均质机的分类 高压均质机 离心式均质机 超声波均质机 喷射式均质机 高剪切旋转式 胶体磨均质机 二、高压均质机 1、高压均质机工作原理及特点 高压均质机以高压往复泵为动力传递及物料输送机构，将物料输送至工作阀(一级均质阀及二级乳化阀)部分。要处理物料在通过工作阀的过程中，在高压下产生强烈的剪切、撞击和空穴作用，从而使液态物质或以液体为载体的固体颗粒得到超微细化。 2、高压均质机的结构和工作过程 a三柱塞往复泵：产生高压 b双级均质阀头：碎化、分散脂肪球 c传动机构：电机、曲柄连杆 d附件：操纵盘、高压表、进出管、压力调节手柄 e壳体及机座 3、主要优缺点： 相对于离心式分散乳化设备(如胶体磨、高剪切混合乳化机等)），高压均质机的特点是1)）细化作用更为强烈。这是因为工作阀的阀芯和阀座之间在初始位是紧密贴合的，只是在工作时被料液强制挤出了一条狭缝；而离心式乳化设备的转定子之间为满足高速旋转并且不产生过多的热量，必然有较大的间隙(相对均质阀而言)；同时，由于均质机的传动机构是容积式往复泵，所以从理论上说，均质压力可以无限地提高，而压力越高，细化效果就越好。2)均质机的细化作用主要是利用了物料间的相互作用，所以物料的发热量较小，因而能保持物料的性能基本不变。3)均质机能定量输送物料，因为它依靠往复泵送料。4)均质机耗能较大5)均质机的易损使较多，维护工作量较大，特别在压力很高的情况下6)均质机不适合于粘度很高的情况 三、离心式均质机 1、离心均质机（净化均质机）：先由离心力分级，后由高速旋转产生剧烈相对运动，从而均质。 2、工作原理 离心式均质机是以高速回转鼓使料液在惯性力的作用下分成密度大、中、小三相，密度大的物料成分（包括杂质）趋向鼓壁，密度中等的物料顺上方管道排出，密度小的脂肪类被导入上室，上室内有一块带尖齿的圆盘，使物料以很高的速度围