（毕业学术论文设计）-小型高压均质机的设计.doc

PAGE 1. 绪论 据有关文献记载，Gaulin的装置第一次使用了 Homogenized（均质）这个词。此后，“均质”、“均质机”、“乳化器”等这些词都是与Gaulin研制的装置和工艺密不可分的。当今，世界各国生产的林林总总的均质器械，结构上尽管各有差异，究其基本原理，与Gaulin应用的原理所差无几，可以说只是同工异曲。 1.1 均质机的现状与发展趋势 自几年前开始，高压均质机的市场需求不断增加。从食感方面看，在减少使用乳化剂等外加添加剂以后，为获得长时间稳定的乳化效果，进行高压均质处理是十分有效的手段之一。采用高压均质机处理的物料随时间的延长所发生的变化比用低压均质机处理后所发生的变化少。而且由于实现了物料的细微化，提高了细微化食物在人体内的消化吸收率，因此非常适合应用于开发老年人使用的营养食品、病人食品、婴幼儿食品以及流体食品和功能性食品等高附加值制品的开发与生产，市场的潜在需求甚高。近年来，色拉调味汁和人造黄油等生产中也出现利用高压均质机处理的倾向。 目前，广泛使用的均质机大多具有二级均质的功能。一级阀与二级阀所选的压力大小也涉及到均质机的加工工艺问题。国外对均质机一级、二级阀加工效果的研究积累了丰富的经验，相比较，我国在这方面的研究还处在起步阶段。一级阀与二级阀是串联使用的，二级阀压力的大小，关系到物料经过一级阀瞬间压力降的大小，从而直接关系到一级阀的加工效果，因此，二级阀压力的选择并不是随意的，实验证明，二级阀工艺上选择的压力应控制在系统总压力的20%～30%之间，压力选择过高，反而适得其反。 均质机的发展，一是根据实际应用的需求，二是要依托科技的发展。即：需要由新工艺、新设备、新材料等作为保证。我国均质机产业起步较晚，较国外落后了五、六十年。进展慢，60Mpa高压均质机的生产，较国外落后了近八十个年头。水平相对比较低，无论是材料选择，加工精度、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。 高压均质机的发展方向，概括的说主要体现在以下两个方面： (1) 超高压性 由于高压均质设备在营养液原浆、生物工程、超微破碎技术及纳米技术中的推广使用，使其产品覆盖范围迅速扩大，所要求使用的压力也越来越高，日前，从上海东华均质机厂了解到，要求使用压力在100MPa以上的客户越来越多。但国内能生产压力在100MPa的工厂并不多，而150MPa的均质机只有某些龙头企业能生产。国外的设备相对比较成熟，最高压力能达到200MPa，但由于在其价格昂贵、易损件提供困难等原因，使国内用户难以接受。 (2) 全自动智能化 随着现代化大工业自动化生产的需要，均质机已经可以独立串联生产线上。大大提高了食品生产的自动化程度。为使食品生产线可以连续稳定、卫生高效的工作，就需要均质机与前后处理设备之间有很好的匹配，并能在动态条件下远程自动调整技术参数、自动检查各部门分运转状态、自动判别故障，并且能在特殊情况下自动停机。 由于特大型均质机的能耗少则一、二百千瓦，多则四、五百千瓦，能源消耗矛盾十分突出，瞄准世界先进水平，研制高效节能型均质机，尽量缩小与国外先进水平的差距，对均质机行业显得尤为迫切和重要，这是均质机生产厂家需要化大力气尽快攻克的一个重要课题。 生物工程、纳米技术，将是本世纪有着长足发展的新兴产业。大肠杆菌、酶等细胞壁的粉碎，纳米级微粒的粉碎，几十兆帕压力的均质机显然是无能为力的，这就需要我们研制100 Mpa~50 Mpa的超高压力的均质机。在国外，这种机器已经提供生产服务多年，而在我国几乎还是空白，这是我国均质机发展的又一个方向。有以上概述可知设计高压均质机的必要性。 1.2 均质机的工作原理介绍 通过阅读一些资料和对均质机进行设计的过程使我对均质机的工作原理有了更深一层的认识，下面对均质机的工作原理进行一下概括。 高压均质机又名高压匀浆机、高压匀化机、高压乳化泵。它是一种用途广泛的粉碎和乳化设备，属包装和食品机械范畴。高压均质机一般有一个或几个往复运动的柱塞。例如图1为三柱塞往复泵。常见的三柱塞往复泵的柱塞泵是由3个工作室、3个柱塞、3个单向的进料阀和3个单向的出料阀等组成。3个工作室互不相连，但进料管和排料管相通，在设计上曲轴使连杆相位差为120°，它们并联在一起，使排出的流量基本平衡。 图 图1 三柱塞往复泵 图2 均质阀与均质的原理并且依靠柱塞运动配合各单向阀门把被处理的物料吸入泵腔内进行高压压缩。压强一般要到300 kg/cm2，最高可以达到10000 kg/cm2，这些被压缩的物料经过一个或几个可调节的限制阀口。 以150 m/s甚至最高可达到950 m/s的线速度在阀口喷出。撞在一个特殊材料制成的圆环上。由此产生三种效应：第一是空穴效应 被柱塞压缩着