1.3均质机

均质机是食品精加工中常用到的机械，均质机械的品种虽然很多，但就其原理来说都是通过机械作用或流体力学效应造成高压、挤压冲击、失压等，使物料在高压下挤压，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。食品加工中常用到的均质机按构造可分为高压均质机、离心均质机、超声波均质机和胶体磨均质机等。以下主要介绍应用广泛的高压均质机和胶体磨。

1.3.1高压均质机

1）高压均质机工作原理及结构

（1）高压均质机工作原理

高压均质机的均质作用是由以下3个因素协同作用产生的：物料以高速通过均质头中阀芯与阀座之间所形成的环形窄缝，从而产生强烈的剪切作用，并使物料中的液滴变形和粉碎；物料经高压柱塞泵加压后由排出管进入均质阀，物料在均质阀内发生由高压、低流速向低压、高流速的强烈的能量转化，物料在间隙中加速的同时，静压能瞬间下降，产生空穴作用，从而产生非常强的爆破力；自环形缝隙中流出的高速物料猛烈冲击在均质环上，使得已经破碎的粒子进一步得到分散。均质阀的工作原理如图1.15所示。

（2）高压均质机结构

高压均质机主要由柱塞泵、均质阀等部分组成。如图1.16所示为高压均质机的结构图和外形图。

常用柱塞泵为三缸柱塞泵，由3个互不相连的工作室、3个柱塞、3个进料阀和3个出料阀等组成。如图1.16所示，通过曲轴连杆机构和变速箱将电动机高速旋转运动变成低速往复直线运动。由活塞带动柱塞，在泵体内作往复运动，完成吸料、加压过程，然后进入集流管。进料管和排料管相通，在料液的排出口装有安全阀，当压力过高时，可使料液回流到进料口。由于曲轴设计为使得连杆相位差为120°，这样可使排出的流量基本平衡。

在料液的排出口安装有均质阀。高压液料由集流管输送至均质阀，使料液颗粒度降低、分布均匀。均质阀有两级均质阀及两级调压装置，可完成超微粉碎、乳化等，如图1.17所示。阀中接触料液的材质必须符合无毒、无污染、耐磨、耐冲击及耐腐蚀等条件。现代工业用均质机中大多采用双级均质阀。双级均质阀实际上是由两个单级均质阀串联而成。流体进入均质阀并冲向阀芯，通过一个由阀座与阀芯构成的窄小的缝隙。自隙缝出来的高速流体最后撞在外面的均质环上。例如，当均质牛乳时，一级均质阀往往仅使脂肪颗粒破裂成小滴径的颗粒，但经一级均质后的小液滴并没有均匀分散开来，这些小液滴仍有相互并全成大液滴的可能，因此需要经第2道均质阀的进一步均质处理，这样可使得小乳脂肪颗粒均匀地分布在牛乳中。一般物料经第一级均质阀后总压下降85％～90％，而经第2级均质后压降为10％～15％。

2）高压均质机操作与维护

（1）操作

①开机准备

首先检查电动机转动方向和传动箱内润滑油的油位。开启冷却水，保证调压手柄处于旋松完全无压力状态（放松手柄1～2圈），打开进料阀和出料阀。

②启动

启动主电动机，在无负荷的情况下运转几分钟，使设备各部件能充分润滑，同时可将泵体内空气排尽。待出料口出料正常后，旋动调压手柄。先缓慢调节二级调压手柄，再调节一级调压手柄，缓慢将压力调至使用压力。

③关机

先缓慢放松一级调压手柄，再缓慢放松二级调压手柄卸压，当压力为零时再关主电动机，最后关冷却水。

（2）维护

①定期检查油位，以保证润滑油量充足。定期在机体联接轴处加些润滑油，以免缺油，损坏机器。

②启动设备前应检查各紧固件及管路等是否紧固。启动前应先接通冷却水，保证柱塞往复运动时能充分冷却。

③严禁带载启动，工作中严禁断料，设备不得空转。

④调压时，须十分缓慢地加压和泄压。

⑤停机前须用净水洗去工作腔内残液。

⑥不能用高浓度、高黏度的料液来均质。禁止粗硬杂质进入泵体。

1.3.2高压均质机常见故障分析及排除

1）不出料或流量不足

原因分析：检查是否断料或设备进入空气；检查传动皮带的松紧度；是否所加入的物料黏度太大，流动性差；检查阀芯是否被黏附住；检查密封件是否完好；严重磨损也可能导致流量不足。

故障排除：及时加料，排除漏气处；调紧传动皮带；若物料流动性差可以加压送料或稀释物料后再均质；用工具拨动阀芯；旋紧压紧螺母或更换密封件；研磨修复或更换泵体阀芯或阀座。

2）物料破碎不匀

原因分析：均质压力选择不当；物料未经处理或处理不良；物料配方不当导致破碎不均；阀芯、阀座、阀柱及冲击挡圈磨损也有可能使得物料破碎不匀。

故障排除：按物料性能，选定最佳均质压力和处理工艺；及时调整物料的配方；也可以用300粒以上金刚砂或在磨床上研磨修复磨损零件，或者换上新零件。

3）压力表指针摆幅大

原因分析：物料通道里有空气，缺料或供料不足导致压力不稳；可能是阀杆手柄未旋紧；当有一组或几组阀芯、阀座磨损，或有异物卡住，单向阀关不严时也有可能出现压力表指针摆幅大的情况。

故障排除：将工作阀卸荷，排尽管道内空气，加足物料，放大进料管；旋紧阀杆手柄，但不得太紧，指针应稍有摆动即可；研磨修复或更换阀芯、阀座，若有异物进入则应立刻清洗排除异物。

4）机器有负荷声，但压力表指针上不去

原因分析：压力表损坏；表座内缺少黄油。

故障排除：修复或更换新压力表；将表座内加满黄油。

5）传动部分有撞击声

原因分析：检查是否某处螺钉松动；零件在轴上或轴在机座上松动严重，出现撞击声；零件严重磨损，间隙增大或润滑不好；曲轴左右窜动发出撞击声。

故障排除：拧紧松动的螺钉、螺母；调整并紧固零件位置；更换严重磨损的零件，更换机油或加油；对曲轴端盖加垫调节。

6）油温过高或润滑油呈乳白色

原因分析：冷却水量太大或管路不通使得水槽积水，渗到油箱；润滑油进水失效，导致油温过高；某处油路不通，冷却困难；润滑油中杂质太多。

故障排除：使冷却水量适当；检查进水原因，排除积水；检查并排除不通油路；过滤或换新油。

7）均质压力调不上去

原因分析：检查是否物料流量严重不足，均质阀密封处有杂质或均质阀损坏；弹簧作用力不够；压力表损坏；传动皮带太松。

故障排除：及时充足进料；检查、修复或更换泵体阀件及更换柱塞密封件；检查、修复或更换均质阀件；更换压力表或加注有机硅油；调紧传动皮带。

1.3.3胶体磨

1）工作原理及特点

胶体磨是一种依靠剪切力作用，使流体物料得到精细粉碎的微粒处理的设备。由一可高速旋转的磨盘（转动件）与一固定的磨面（固定件）所组成。两表面间有可调节的微小间隙，被加工物料通过本身的质量或外部压力加压产生向下的螺旋冲击力，透过定、转齿之间的间隙，从而使物料受到强烈的剪切摩擦和湍动影响，产生微粒化、分散化作用。使物料达到超细粉碎及乳化的效果。

胶体磨结构简单，设备保养维护方便，与高压均质机不同，胶体磨适用于较高黏度以及较大颗粒的物料。但是由于转、定子与物料间高速摩擦，故易摩擦生热，使被处理物料温度升高有可能发生变性；表面较易磨损，而磨损后，会使粉碎效果显著下降。

2）基本结构

胶体磨的形式有立式和卧式两种，如图1.18和图1.19所示。卧式胶体磨转动件随水平轴旋转，固定件与转动件之间的间隙可通过调节转动件的水平位移来调节，间隙通常为50～150μm。料液在重力作用下经旋转中心处流入，经过两磨间夹成的间隙后，由磨盘外侧排出。胶体磨的磨面常见为不锈钢光面，但也有金刚砂毛面，以此可完成对固体粒子的磨碎。卧式胶体磨适用于均质低黏度的物料。立式胶体磨的转动件随垂直轴旋转，其特点是卸料与清洗都比较方便，尤其适合处理黏度较高的物料。

图1.18 胶体磨外形图

图1.19 胶体磨结构简图

胶体磨在工作的过程中会产生大量的热量，为了控制料温不至于在均质过程中过度升高，胶体磨外壳通常制有夹层，可通冷水入夹层，起到冷却的作用，以保持料温的稳定。

3）胶体磨的操作与维护

（1）胶体磨的操作

①使用前，用手转动胶体磨，检查胶体磨是否灵活，及时更换或补充润滑油。

②胶体磨空转时间不可超过5s，开机前拧下胶体磨泵体的引水螺塞灌注引水。

③同时开启冷却水阀门。

④点动电动机，试看电动机转向是否正确。

⑤开动电动机，调整定转子的加工间隙，调整环顺时针旋转定转子间隙变小，物料粒度变细；调整环逆时针旋转定转子间隙变大，物料粒度变粗。根据加工物料的粒度和产量要求，选择最佳定转子间隙。

⑥胶体磨使用后，应彻底清洗机体内部，勿使物料残留在体内，以免机械密封及其他部件黏结而损坏。

（2）维护

①加工物料绝不允许有石英、碎玻璃、金属屑等硬物质混入其中，否则会损伤动、静磨盘。

②在使用过程中，如发现胶体磨有异常声音应立即停车检查原因。

③胶体磨为高精度机械，运转速度快，线速度高达20m/s，磨片间隙极小，检修后装回必须用百分表校正壳体内表面与主轴的同轴度使误差≤0.5mm。

④修理机械时，在拆开、装回调整过程中，决不允许用铁锤直接敲击，应用木锤或垫上木块轻轻敲击，以免损坏零件。动、静磨片均有拆卸专用工具。

⑤胶体磨在运行过程中，轴承温度不能超过环境温度35℃，最高温度不得超过80℃。

⑥胶体磨长期停用，需将泵全部拆开，擦干水，将转动部位及接合处涂以油脂装好，妥善保管。 iYNEEO06bcM2pK2Y7WcbQEk2UiRDEtNfSwE1TisB2bCjk+Fu6X1wB3LGziTqttaW