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中国乳品工业
da／ryINDUSTRY
高压均质机的原理及应用
雒亚洲，鲁永强，王文磊
(包头轻工职业技术学院，内蒙古包头014045)
摘要：研究了现代乳品行业广泛使用的高压均质机的结构、工作原理、操作及维护、特点以及在乳品生产中均质机的选择，具有较高
的实用价值。
关键词：乳制品；均质；均质机
中图分类号：TS252．3文献标识码：A文章编号：1001-2230(2007)10—0055-04
Principleandapplicationofhomogenizer
LUOYa—zhou，LUYong—qiang，WANGWen—lei
(BaotouLightIndustryVocationalandTechnologyCdnege，Baotou014045，China)
Abstract：Thispaperhasstudiedthestructureprinciple、operationandsafeguardandcharacteristicofhomogenizerwhichareused
theproductionofdairyItalsostudiedtheselectionofhomogenizerinthedairy．Anditisveryvaluableintheproduceofdairy．
Keywords：dairy；homogenize；homogenizer
()引吾
高压均质机是以高压往复泵为动力传递和输送
物料的机构．将液态物料或以液体为载体的固体颗
粒输送至工作阀(一级均质阀及二级均质阀)部分。
要处理物料在通过工作阀的过程中．在高压下产生
的强烈的剪切、撞击、空穴和湍流蜗旋作用，从而使
液态物料或以液体为载体的固体颗粒得到超微细
化．“均质”是指物料在均质阀中发生的细化和均匀
混和的加工过程。高压均质机是液体物料均质细化
和高压输送的专用设备和关键设备．均质的效果影
响产品的质量。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
1高压均质机的结构
高压均质机是一种往复泵．其基本结构如图1所
示。常见的是多(三)柱塞往复泵，它主要由传动系统、
柱塞泵、均质阀等部分组成
收稿日期：2007-04—27
作者简介：雒亚洲(1962-)，男，副教授，从事乳品教学研究工作。
图1均质机的组成
1．1传动部分
传动部分是由电动机、皮带轮、变速箱、曲轴、连
杆、柱塞等组成通过曲轴连杆机构和变速箱将电机
高速旋转运动变成低速往复直线运动实践中采用两
级变速，即皮带轮及齿轮变速为好变速后，使柱塞往
复运动的速度控制在130~170r／min。这种速度下，机
器运转稳定、噪声低，柱塞及其密封耐用性好。
1．2柱塞泵
高压均质机的基本结构如图2所示．由活塞带动
柱塞，在泵体内作往复运动，在单向阀配合下，完成吸
料．加压过程，然后进入集流管。
1．3均质阀
均质阀接受集流管输送过来高压液料．完成超细
粉碎、乳化、匀浆任务。它有两级均质阀及二级调压装
置．是完成超细粉碎、乳化、匀浆的专用零部件如图3
所示阀中接触料液的材质必须具备无毒、无污染、耐
磨、耐冲击、耐酸、耐碱、耐腐蚀的条件。
Vo1．35．No．102007total203)≥≥一一
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生产与管理Production&Management
．1传动轴；2机体；3密封垫料；4柱塞；5吸八阀
6均质阔；7阈杆；8压力表；9排出阀
图2高压均质机的基本结构
《m—
q一
图3均质阀与均质的原理
压力指示通常用指针式耐震压力表。为防止压力
表使用中失控而损坏设备．常常配有电流表同时监
控。在380V电压条件下，机器正常运行时，额定流量，
压力及功率、电流成正比关系。．
图4为三柱塞往复泵。图4中，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4三柱塞往复泵
2高压均质机的工作过程
图5为均质机的工作过程。图5中，柱塞的一段伸入
到泵体的泵腔内．在传动机构的带动下柱塞在泵腔内
往复运动．当柱塞向右移动时泵腔内形成低压，排料
阀关闭进料阀打开．物料被吸入。当柱塞向左移动时
泵腔内形成高压．进料阀关闭，排料阀打开，物料被排
出。由于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柱塞随曲轴旋转作往复运
动．在主泵体内通过进料阀．出料阀以及均质阀，完成
进料一压缩一泄放一进料一压缩一泄放……周而复始运
行，泵体结构如图6所示。对于每一个柱塞泵来说，进
料和泄放都是间歇的．管道的液流必然是脉冲状态．
即使是多柱塞合成的液流也成脉动状态．这个脉冲
(动)频率会引起管道的振动．如果柱塞运行速度130～
170r／min，柱塞每一个行程周期仅0．36～0．46S．进出料
单向阀开启时间仅0．18～0．23S．表明主泵体在短时间
内完成进料、压缩和泄放全过程首先必须具备稳定进
料速度和进料压力。实践中，选择合理均质机的进、出
料管径，输送泵和缓冲管，是十分必要的。柱塞往复速
度设计在130~160次／min~问。
1泵体；2柱塞；3连杆；4曲轴
1t15均质机的工作过夜
1出料管；2弹簧；3排料阈；4进料阈
5阔座；6进料管；7柱塞
图6泵体的结构
3高压均质机的特点
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)高压均质机具有以下特点：
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，维护工作量较大，特别在压力
很高的情况下。
⑥均质机不适合于物料黏度很高的情况。
4高压均质机的操作方法及注意事项
4．1试机操作
①检查传动皮带的松紧程度，即在两带中间位置
压皮带．以手指能压下10岫左右为好。
②注意电动机转动方向须与所标记方向一致。
③传动箱内润滑油以超过油标中线位置为准。
④开机前，在保证切断电源的情况下，用手将皮
一／一b2007年第35卷第1o期(总第203期)
5◆
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带轮盘转几圈．应顺利无卡咬或碰撞的感觉。
⑤检查调压手柄是否处于完全旋松状态，冷却水
是否已经开启．在这些条件满足后．方可开启电源。
⑥电机启动后，在无负荷的情况下运转几分钟，
声音应正常．观察出料口出料充足并无明显的脉动情
况下方可加压。加压的顺序是：先顺时针方向缓慢旋
转二级调压手柄．再用同样方法调节一级调压手柄．
在压力值分别为额定压力的20％。40％．60％．80％的几
个点上让设备运转半小时以上．然后在额定压力下运
转3h以上。并作好电流、压力纪录，绘制成压力一电流
曲线
⑦关机。关机前先将调压手柄旋到放松状态后，
然后关主电机。最后关冷却水。
⑧试机后，将润滑油更换。
4-2日常操作
①开机准备：先打开柱塞冷却水和油冷却器冷却
水进水阀．再打开进料阀．然后检查调压手柄(须在放
松无压力的状态下)．最后启动主电机。
②待出料口出料正常后，旋动调压手柄，先调节
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．整个过程视熟练程度约1～3min
③关机。先将调压手柄卸压．再关主电动机，最后
关冷却水
4．3高压均质机的操作注意事项
①调压时，当手感觉到已经受力时，须十分缓慢
地加压。
⑦均质物料的温度以65c(=左右为宜．不宜超过
85~(2。
③物料中的空气含量应在2％以下
④严禁带载启动。
⑤工作中严禁断料。
⑥进口物料的颗料度对软性物料在70目以上。对
坚硬颗粒在100目以上禁止粗硬杂质进入泵体
⑦设备运转过程中．严禁断冷却水。
⑧均质阀组件为硬脆物质，装拆时不得敲击。
⑨停机前须用净水洗去工作腔内残液。
5高压均质机的保养维护
5．1每日维护
①检查油位。以保证润滑油量充足。
②随时注意油压是否正常，油压在0．2MPa以下，
须检查零件是否温度过高(如：连杆瓦、十字头盖等)、润
滑油泵是否正常。油泵安全阀压力调定螺钉是否松
动．滤油器是否脏堵
③随时注意冷却水供应是否正常。
④注意任何密封处的泄漏．如有泄漏．须更换相
应的密封圈组件
⑤运行中随时注意是否有异常声音。
⑥每日开机前，必须做好传动箱体的放水工作，
由于柱塞往复带入和空气的冷凝作用．传动箱内不可
避免有水渗入．及时放水可避免润滑油过早失效．放
水旋钮在传动箱的背后
5．2每月检护
在每日检护项目的基础上进行每月检护：
①检查所有螺纹是否松动。
②润滑油是否失效，如已失效，更换新润滑油(正
常情况下一至二月更换1次)
③检查传动皮带，如过松需调紧。
④检查均质阀等易损件是否损坏，如损坏，应更换。
5．3半年检护
在月检护的基础上进行半年检护：
①放掉润滑油．清洗油箱、曲轴箱、过滤器；
②将泵体所有紧固件重新上紧一遍；
③再将设备当作新到的机器重新调试一遍．观察
各项性能
6均质机常见故障及其排除
6．1机器无法启动．其主要原因
①停电或线路不通。需检查主电机动力安装线路
是否有故障
②如果管路中装配了自动安全控制系统，则需检
查系统是否进料或出料故障
6．2主电机反转
即主电机与规定转向不符．只需将三相电动机中
的地线换一相
6．3传动箱声响异常．其产生的原因及排除方法
①检查传动箱内油位是否正常．如果油液不足需
加油至油标刻度处
②检查传动箱内各联接部位是否有松动，如果有
松动．应逐个拧紧
6．4造成不出料或出料不足的原因及排除方法
①断料或进料不足．设备在运行过程中必须要保
证进料充足
②物料黏度过大，如发生这种情况，则需要用压
力进料或稀释物料
③主电机传动皮带打滑；需调紧皮带。
④柱塞密封圈泄漏．需更换密封圈．如属柱塞磨
损则需更换柱塞
⑤液流端处阀芯阀座磨损。则需要换阀芯阀座。
⑥液流端内6组阀芯阀座中有损坏现象或有杂质
粘在密封线上．应检查损坏情况并及时调换．调换下
来的零件可根据损坏情况进行研磨回用或报废
6．5压力表指针摆动大于正负两格
①所有5—4中的原因均会造成压力表指针摆动
增大。
②柱塞与连杆联接处松动，需重新固定联轴器。
Vo135．No102007(total2o3、j_
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③连杆与十字头联接处松动．需要重新拧紧固定
螺钉‘
t④压力表表座内机油量不足．将表座内柱塞压到
底．然后加满机油。
⑤均质阀损坏严重。需更换均质阀。
⑥连杆或柱塞的联轴器松动。
⑦液力端(泵体)内六组阀芯、阀座有一组或一组
以上卡死。、
⑧对于带有密封件阀座，密封件有可能损坏。
6．6泵内没有压力或压力上不去的原因及故障排除
方法，
①没有进料。
②主电机的传动皮带松动，需调紧皮带。
③如果调压过程中，主电机的电流值的反应是正
常的，则可能是：(a)压力表座内机油泄漏完，应加满机
油。)压力表损坏，需更换压力表。
④均质阀密闭处有杂质或均质阀损坏；则需检查
清洗均质阀。如损坏需更换。
⑤液力端内阀芯座损坏或阀座密封失效；需更换
阀芯阀座或更换密封圈
6．7卸压后压力表指针不回零
①如果停机后压力表指针仍不回零，为压力表损
坏。需更换压力表
②调压顶杆密封圈损坏或过紧，需更换密封圈或
调整配合间隙
7均质机的选择
高压均质机是乳制品生产线中关键的设备之一．
生产中用于对物料的均质。因为它是产品产量、质量、
成本效益的关键．还影响整个生产线能否正常运行，
选用理想均质机的条件．应具备流量充足，压力稳定，
均质机效果好，易损件耐用，噪音低、节能、节油、操作
维修方便等优点结合工程项目的规模，产品种类和
生产工艺流程、综合考虑选用最理想的均质机，实践
中应抓住以下几项主要技术参数：
(1)流量。流量指生产流量不少于铭牌标明的数
据。即使压力达到最大数值时，流量也不少于铭牌所
示数据．才能确保生产线设计要求和正常运行，在进
料充足条件下．流量可以通过流量公式计算求得。但
理论流量与实际流量是有差别的．所以流量系数的
大小．取决于均质机本身的单向阀结构、材质、密封材
料和密封方式以及加工精度等．即使在供料充足条件
下，由于以上条件不能满足，引起严重内、外泄漏导致
流量系数过低．造成先天性的流量不足．结果造成永
久性产量效益损失过大
。(2)压力。均质机铭牌上常常标有最大工作压力
或称最大测试压力，用p表示。还有标有额定工作压
力或称连续生产压力，用威示。在生产实践中．高压
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．3期)
均质机常常提倡轻负荷工作．取额定工作压力lp=
0．8‰。如：最大压力为25MPa，额定生产压力应该
p≤20MPa为宜。所以选型时注意需用生产压力必须
留有余地为宜；压力表指示摆幅≤0．5MPa。在额定工
作压力下，只要达到工艺要求，保证质量的前提下，压
力取低值，以降低耗能．延长易损件使用寿命和维修周
期，是十分有益的。
(3)均质效果。对于柱塞泵高压均质机，保证均质
效果关键零部件是高压均质阀同样压力下均质阀的
结构形式、流道、阀的材质决定了均质效果。同时也是
由制造商设计决定的。均质阀在高压条件下阀座、阀
杆、碰撞环的工作端面极易磨蚀．加工制造比较困难，
成本也较高，为此，选型时高压阀座、阀芯、碰撞环等
零件形状必须简单，以利加工。尤其使用厂家能方便
加以修复，以便再次使用。目前，高压均质阀件，普遍
采用平面阀就是这个道理．选型时要注意。
对于牛奶一般两个参数确定均质效果。一是粒
度大小．二是达到同一粒度微粒所占的比例．根据均
质后达到同一粒径的脂肪球比例．可以评估均质机
效果好坏，当脂肪球直径2m以下达到98％以上，
均质效果为优；脂肪球直径2m以下，低于98％，在
2．5m以下，高于95％时，均质效果良好；若脂肪球直
径3m以下，低于90％时，均质效果不良，即均质性
能不好
判断均质效果最直观方法是显微镜法．一般采用
光学显微镜在1000倍或其他适当倍率下．用目镜的
测微尺．螺旋测微尺等在视野内对脂肪球进行直接
测定。
(4)噪音。噪音大小与设备结构方式，加工精度，
安装条件有密切关系．均质机行业内目前还没有国家
标准。
(5)耗能。均质机的耗能除了与均质机的生产能
力有关外，还与结构制造精度安装有关。
(6)易损件。均质机的易损件主要是阀件，密封
件，柱塞等。由于选用材质，加工工艺不同，易损件可
能不同。选用设备时，只能通过比较才能择优选用。
8结论
由于高压均质机具有其他分散乳化设备所无法
可比拟的特点．被广泛的应用于食品生产及其他领域。
随着对设备运转成本降低的要求．高压均质机会被更
加广泛的应用一
参考文献：
[1]武建新．乳品技术装备[M]．北京：中国轻工业出版社，2000．
[2J任树棠，雒亚洲．现代无菌灌装技术与液态奶工艺[M]．北京：机械工
业出版社．2003．
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