均質(zhì)機(jī)的應(yīng)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(jìn)行收集。同質(zhì)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(zhì)機(jī)屬高功率機(jī)械設(shè)備,流量二噸的高壓均質(zhì)機(jī)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(diǎn)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(zhì)機(jī)40Mpa壓力下加工乳化劑時,添加活性劑的劑量為0.25%。應(yīng)用其它均質(zhì)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(shè)備(如膠體磨、高剪切混合乳化機(jī)等)),高剪切均質(zhì)機(jī)的特點(diǎn)是細(xì)化作用更為強(qiáng)烈。這是因?yàn)楣ぷ鏖y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(qiáng)制擠出了一條狹縫;而離心式乳化設(shè)備的轉(zhuǎn)定子之間為滿足高速旋轉(zhuǎn)并且不產(chǎn)生過多的熱量,必然有較大的間隙(相對均質(zhì)閥而言);同時,由于均質(zhì)機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)是容積式往復(fù)泵,所以從理論上說,均質(zhì)壓力可以無限地提高,而壓力越高,細(xì)化效果就越好。
高剪切均質(zhì)機(jī)的應(yīng)用注意事項(xiàng):
高剪切均質(zhì)機(jī)超細(xì)粉碎、乳化功能,無論是從理論上,還是實(shí)際加工的乳劑和分散體所獲得的細(xì)度、均勻度的質(zhì)量上,都是高速攪拌、砂磨、球磨、膠體磨、超聲波等均質(zhì)器械不能比擬的。但是,如果在工藝上應(yīng)用不正確、不得當(dāng),也是無法獲得滿意結(jié)果的,至少不可能獲得*的效果。
均質(zhì)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(yīng)視物料粘度大小,液體表面張力的大小和zui終粉碎細(xì)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(zhì)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(zhì)機(jī)粉碎細(xì)度的功能并不是無限度的。就目前普通結(jié)構(gòu)的均質(zhì)機(jī)而言,其極限粉碎細(xì)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(zhì)質(zhì)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(yīng)大于20μm),而且須經(jīng)低能均質(zhì)器械進(jìn)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(zhì)時很難獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品。
混合液中油脂的含量,同樣是決定其質(zhì)量的重要因素之一。當(dāng)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(zhì)量。實(shí)驗(yàn)證明,在某一范圍內(nèi),油脂比例的減少,也是增加均質(zhì)效果的途徑之一,混合液的油脂含量的zui大比例應(yīng)該小于50%。
物料的粘滯度,同樣與均質(zhì)效果和均質(zhì)效率密切相關(guān)的。均質(zhì)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(zhì)效果較為有效。工藝上,為了達(dá)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(zhì)機(jī)加工工藝上還有一個加工次數(shù)的問題。均質(zhì)機(jī)只加工一次,很難使大小不一的顆粒獲得相同的能量,結(jié)果是均勻度不理想。實(shí)驗(yàn)證明:均質(zhì)過程中,大顆粒較容易獲得能量而被粉碎為細(xì)顆粒,而細(xì)顆粒的變小相對比較困難。由于這兩個原因,工藝上需要進(jìn)行多次均質(zhì)。經(jīng)過數(shù)次均質(zhì),不但使顆粒逐漸變小,而且顆粒大小逐漸趨于一致,均質(zhì)效果大為提高。有效均質(zhì)的zui多次數(shù)為九次,超過九次,效果與耗能比將得不償失。