高壓勻漿機(jī)的工作原理

更新時(shí)間：2025-10-25

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　　高壓勻漿機(jī)的工作原理基于高壓射流與物理效應(yīng)的協(xié)同作用，通過高壓泵、勻漿閥及碰撞環(huán)等核心部件，將物料細(xì)化至納米級(jí)并實(shí)現(xiàn)均勻分散。其核心過程可分為以下三個(gè)階段：

　　一、高壓加壓與射流形成

　　高壓泵的作用

　　高壓勻漿機(jī)通過高壓泵(如正向排代泵)將物料(如細(xì)胞懸浮液、乳濁液或懸浮液)加壓至數(shù)十兆帕(通常為50-70MPa，工業(yè)級(jí)可達(dá)140MPa)。高壓泵將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為柱塞的直線運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)物料通過狹窄的勻漿閥通道。

　　射流噴射

　　物料在高壓下被強(qiáng)制通過勻漿閥的針形通道(環(huán)隙)，形成高速射流(速度可達(dá)450-1500m/s)。這一過程使物料獲得極高的動(dòng)能，為后續(xù)破碎與分散提供基礎(chǔ)。

　　二、物理效應(yīng)協(xié)同破碎與分散

　　當(dāng)高速射流從勻漿閥噴出后，會(huì)撞擊到特制的碰撞環(huán)上，引發(fā)以下三種物理效應(yīng)：

　　空穴效應(yīng)

　　射流在高壓下突然進(jìn)入低壓環(huán)境，壓力驟降導(dǎo)致液體中溶解的氣體迅速釋放，形成微小氣泡。這些氣泡在潰滅時(shí)產(chǎn)生局部高溫高壓(可達(dá)數(shù)千個(gè)大氣壓)，形成沖擊波，對(duì)物料顆粒進(jìn)行沖擊破碎。

　　撞擊效應(yīng)

　　高速射流直接撞擊碰撞環(huán)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械沖擊力。這種沖擊力可直接破壞細(xì)胞壁、顆粒團(tuán)聚體或大分子結(jié)構(gòu)，使其解離為更小的單元。

　　剪切效應(yīng)

　　射流在通過勻漿閥間隙及撞擊碰撞環(huán)時(shí)，流體層間產(chǎn)生高速相對(duì)運(yùn)動(dòng)，形成巨大的剪切力。剪切力可撕裂細(xì)胞膜、破碎顆粒或拉長分子鏈，進(jìn)一步細(xì)化物料。

　　三、均勻分散與排出

　　粒徑細(xì)化與均勻化

　　在空穴效應(yīng)、撞擊效應(yīng)和剪切效應(yīng)的協(xié)同作用下，物料顆粒被細(xì)化至納米級(jí)(如100nm以下)，且粒徑分布均勻。對(duì)于細(xì)胞破碎應(yīng)用，破碎率可超過95%，胞內(nèi)物質(zhì)(如酶、蛋白質(zhì))得以釋放。

　　穩(wěn)定乳化與分散

　　對(duì)于乳濁液或懸浮液，高壓勻漿機(jī)可將其加工成穩(wěn)定的液-液乳化物或液-固分散物。例如，在食品工業(yè)中，可將植物蛋白、果汁或乳制品細(xì)化至均勻狀態(tài)，提升口感與穩(wěn)定性。

　　自動(dòng)排出與循環(huán)處理

　　細(xì)化后的物料通過出料閥自動(dòng)排出，完成單次處理。對(duì)于難破碎物料(如酵母細(xì)胞或高濃度懸浮液)，可通過循環(huán)系統(tǒng)多次通過勻漿閥，以提高破碎率或分散效果。

　　四、關(guān)鍵參數(shù)控制

　　壓力調(diào)節(jié)

　　通過調(diào)整勻漿閥的開口大小或液壓控制系統(tǒng)，可精確控制操作壓力(50-70MPa為常用范圍)。壓力升高可增強(qiáng)破碎效果，但需平衡能耗與設(shè)備磨損。

　　溫度控制

　　高壓處理可能因摩擦生熱導(dǎo)致溫度升高，對(duì)熱敏性物料(如蛋白質(zhì)或酶)造成損害。因此，設(shè)備通常配備冷卻系統(tǒng)(如干冰調(diào)節(jié)或夾套冷卻)，將出口溫度維持在20℃左右。

　　循環(huán)次數(shù)優(yōu)化

　　對(duì)于難破碎物料，需通過多次循環(huán)處理提高破碎率。例如，酵母細(xì)胞需循環(huán)2-4次方可達(dá)到90%以上的破碎率。

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