果汁均質(zhì)機設(shè)計,果汁,均質(zhì)機,設(shè)計 吉 林 大 學(xué)食 品 工 程 系 統(tǒng)設(shè) 計 說 明 書 果汁生產(chǎn)系統(tǒng)均質(zhì)機的設(shè)計 姓 名：霍星月班 級： 451003學(xué) 號： 45100321指導(dǎo)教師 ：王笑丹 目 錄摘要 ——————————————————————緒論 ——————————————————————第 1章 設(shè)計目的及要求 1.設(shè)計目的 ———————————————————1.3設(shè)計的內(nèi)容 ——————————————————1.4總體方案的選擇 ————————————————1.41方案的論證 ———————————————— 第 2章 均質(zhì)機及其基本參數(shù)2.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理 ——————————————2.1剪切作用 ————————————————2.12撞擊學(xué)說 ———————————————— 2.13空穴學(xué)說 ————————————————2.均質(zhì)機的工作原理介紹 —————————————第 3章 均質(zhì)機設(shè)計的技術(shù)要求 ———————————第 4章 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計與尺寸計算 —————————— 設(shè)計小結(jié) ————————————————————參考資料 ———————————————————— 摘 要本 次 設(shè) 計 是 設(shè) 計 果 汁 生 產(chǎn) 流 程 中 重 要 的 設(shè) 備 —— 果 汁 高 壓 均 質(zhì) 機 。 首 先 ，介紹高壓均質(zhì)機的工作原理 。 流體在高壓狀態(tài)下通過細(xì)小縫隙時 ， 會產(chǎn)生較大的剪切力 、 撞擊力和空穴力 ， 使流體中的固體顆粒破碎為微小顆粒 ， 高壓均質(zhì)機就 是利用這一原理工作的 。 接著 ， 參考現(xiàn)有的均質(zhì)機結(jié)構(gòu) ， 確定了均質(zhì)機主要結(jié)構(gòu)參數(shù) ， 然后對高壓均質(zhì)機的主要零部件 ， 如傳動裝置等進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計 ， 并對其進(jìn)行了相應(yīng)的強度校核。 緒 論 均 質(zhì) 機 是 用 于 對 粘 度 低 于 0.2Pa.s,溫 度 低 于 80℃ 的 液 體 物 料 （ 液 -液 相 或液 -固相 ） 的均質(zhì) \乳化的一種設(shè)備 .主要應(yīng)用于食品或化工行業(yè) ， 如 :乳品 、 飲料 、化妝品、藥品等產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中的均質(zhì)、乳化工序。 食品加工中的均質(zhì)機是指將物料的料液在擠壓 ， 強沖擊與失壓膨脹的三重作用下使物料細(xì)化 ， 從而使物料能更均勻的相互混合 ， 比如奶制品加工中使用均質(zhì)機使牛奶中的脂肪破碎的更加細(xì)小 ， 從而使整個產(chǎn)品體系更加穩(wěn)定 。 牛奶會看起 來更加潔白 。 均質(zhì)主要通過均質(zhì)機來進(jìn)行的 。 是食品 、 乳品 、 飲料的行業(yè)的重要加工設(shè)備。 均質(zhì)機的應(yīng)用行業(yè) 應(yīng)用于生物醫(yī)藥 ； 食品工業(yè) ； 日化護(hù)理品 ； 涂料油墨 ； 納米材料 ； 石油化工 ；印染助劑；造紙工業(yè)；農(nóng)藥化肥；塑料橡膠；電力電子；其他精細(xì)化工行業(yè)。 均質(zhì)機在豆奶中的應(yīng)用 ： 均質(zhì)時豆乳在高壓下從均質(zhì)閥的狹縫壓出 。 脂肪球 ，蛋白質(zhì)等顆粒在剪切力 ， 沖擊力與空穴效應(yīng)的共同作用下 ， 進(jìn)行微細(xì)化 。 形成均一的分散液 。 防止脂肪上浮 ， 蛋白質(zhì)沉淀 ， 增加豆乳光澤度 ， 提高了豆乳的穩(wěn)定性。 豆乳的均質(zhì)效果受均質(zhì)壓力 。 均質(zhì)溫度和均質(zhì)次數(shù)三個因素影響 。 均質(zhì)壓力受到設(shè)備的限制。豆乳生產(chǎn)中可用 20~30MPa的壓力進(jìn)行均質(zhì)。均質(zhì)時溫度一般 控制在 55~65℃ 之間比較適合。均質(zhì)次數(shù) 1~2次。均質(zhì)工序可放在豆乳殺菌之前。也可以放在殺菌之后。兩種安排各有利弊 ，均質(zhì)放在殺菌前，則殺菌過程能在某種程度上破壞均質(zhì)效果。豆乳易出現(xiàn)油線 。但采用這個工藝減少了殺菌后的污染機會 。 儲存的安全性較高 。 設(shè)備費用相對較低 。 且經(jīng)過均質(zhì)的豆乳再進(jìn)入殺菌機不易結(jié)垢 。 若將均質(zhì)放在殺菌之后 ， 上述情況則剛好相反。 均質(zhì)機在原料乳的應(yīng)用：在強力的機械作用下 16.7~20.6MPa將乳中大的脂肪球破碎成小的脂肪球。使之均勻一致地分散在乳中?？捎行Х乐怪厩蛏细?。在巴氏殺菌乳的生產(chǎn)中 。 一般均質(zhì)機的位置處于殺菌的第一熱回收段 。 在間接加熱的超高溫滅菌乳生產(chǎn)中 ， 均質(zhì)機位于殺菌之前 。 在直接加熱的超高溫滅菌乳生 產(chǎn)中 。 均質(zhì)機位于滅菌之后 。 因此應(yīng)使用無菌均質(zhì)機 。 均質(zhì)不僅可以防止脂肪球上浮 ， 而且還具有其他一些優(yōu)點 ： 經(jīng)均質(zhì)后的牛乳脂肪球直徑減小 ， 易被人體消化吸收 。 均質(zhì)使乳蛋白凝塊軟化 。 促進(jìn)消化和吸收 ， 在酶制干酪生產(chǎn)中 ， 均質(zhì)可使乳凝固加快，乳產(chǎn)品風(fēng)味更加一致。 均質(zhì)前需要進(jìn)行預(yù)熱 。 達(dá)到 60~65℃ ， 均質(zhì)方法一般采用二段式 ， 即第一段均質(zhì)使用較高的壓力（ 16.7~20.6MPa） ，目的是破碎脂肪球，第二段均質(zhì)使用低 壓（ 3.4~4.9MPa） ，目的是分散已破碎的小脂肪球，防止粘連。均質(zhì)機在柑橘汁的應(yīng)用：柑橘汁經(jīng)離心分離后，其果肉顆粒已相當(dāng)均一化了。為使粒子進(jìn)一步微細(xì)化。在離心后可用用均質(zhì)機用 20~35MPa的壓力進(jìn)行均質(zhì)。 均質(zhì)機在蟠桃果肉果汁飲料中的應(yīng)用：采用 25~35MPa的均質(zhì)壓力。增強果膠與果汁的親和力，同時可提高果汁的穩(wěn)定性，減少顆粒間的粒度及密度差 ， 防 止?jié){液分層沉淀，并使組織均勻黏稠，口感細(xì)膩。 隨著人民生活水平的提高 ， 食品工業(yè)必將跟上時代的步伐 ， 不僅要求食品本身的營養(yǎng)豐富，還對其質(zhì)量、口味、外觀、保存等提出了高標(biāo)準(zhǔn) ,這樣必然把食品工業(yè)推上一個新的高潮。食品品種繁多，本設(shè)計是主要應(yīng)用于 果汁 工業(yè)中 。 通過均質(zhì)的 果汁 液體中的分散項破裂成細(xì)微狀態(tài) ， 可減少沉淀 ， 口感細(xì)膩 ， 并延長 存放時間 。 均質(zhì)機不僅在 果汁 工業(yè)和 乳品 生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用 ， 而且還適用于醫(yī)藥 、 化工生產(chǎn)中 。 總之 ， 在我國均質(zhì)機發(fā)揮出的作用越來越大 ， 因此需要人們對其進(jìn)行深入的研究，以便設(shè)計生產(chǎn)。 本設(shè)計參考現(xiàn)有的均質(zhì)機而設(shè)計，力求經(jīng)濟、結(jié)構(gòu)合理 ,但肯定還有許多的不足之處，希望在老師和同學(xué)的幫助下，得到進(jìn)一步的改進(jìn)。 第 1章 設(shè)計目的及要求1.設(shè)計目的 （ 1） 使學(xué)生所獲得的專業(yè)理論知識加以系統(tǒng)化 ， 整體化 ， 以便于鞏固和擴大所學(xué)的專業(yè)知識； （ 2）培養(yǎng)學(xué)生獨立分析，解決實際問題的能力； （ 3）提高設(shè)計計算技巧和編寫說明書及繪圖能力；（ 4）培養(yǎng)學(xué)生具有一定的設(shè)計能力并通過課程設(shè)計，使學(xué)生進(jìn)一步將所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)技能綜合的運用于設(shè)計實踐，熟悉設(shè)計方法和步驟。 1.2設(shè)計要求 (1)了解和掌握 高壓均質(zhì)機 設(shè)計的一般方法和步驟 ， 具備獨立進(jìn)行 高壓均質(zhì)機 設(shè)計的能力。 (2)熟悉 高壓均質(zhì)機 選型的基本原則，掌握 均質(zhì)機 設(shè)計要求。(3)學(xué)會 均質(zhì)機 設(shè)計過程中設(shè)計圖紙的表達(dá)方法，掌握其關(guān)鍵問題。(4)提高學(xué)生綜合運用所學(xué)的理論知識分析問題并通過查閱資料解決實際問題的能力。 1.3設(shè)計的內(nèi)容 本設(shè)計是配合整個 果汁生產(chǎn)系統(tǒng) 設(shè)計的 ， 是 果汁生產(chǎn) 中后半程中用于把 果汁液體分散均勻、減少沉淀的 設(shè)備 。一級閥與二級閥是串聯(lián)使用的 ， 二級閥壓力的大小 ， 關(guān)系到物料經(jīng)過一級閥瞬間壓力降的大小 ， 從而直接關(guān)系到一級閥的加工效果 ， 因此 ， 二級閥壓力的選擇 并 不 是 隨 意 的 ， 實 驗 證 明 ， 二 級 閥 工 藝 上 選 擇 的 壓 力 應(yīng) 控 制 在 系 統(tǒng) 總 壓 力 的 20%～ 30%之間，壓力選擇過高，反而適得其反。1.4總體方案的選擇 1.41方案的論證 高 壓 均 質(zhì) 機 以 高 壓 往 復(fù) 泵 為 動 力 傳 遞 及 物 料 輸 送 機 構(gòu) ， 將 物 料 輸 送 至 工 作閥 (一級均質(zhì)閥及二級乳化閥 )部分 。 要處理物料在通過工作閥的過程中 ， 在高壓下產(chǎn)生強烈的剪切 、 撞擊和空穴作用 ， 從而使液態(tài)物質(zhì)或以液體為載體的固體顆粒得到超微細(xì)化。 工作閥原理示意圖及顆粒細(xì)化原理簡介： 第 2章 均質(zhì)機及其基本參數(shù)均質(zhì)機是一種特殊的高壓泵 ,利用高壓的作用 ， 使物料中的脂肪球的破裂到直徑小于 2mm達(dá) 99%。 均質(zhì)機由均質(zhì)頭和高壓泵組成 ,即往復(fù)柱塞泵 。 它包括液力端和動力端。 2.1均質(zhì)機的均質(zhì)原理 2.1剪切作用流 體 在 高 速 流 動 時 ， 在 均 質(zhì) 機 頭 隙 縫 處 ， 產(chǎn) 生 剪 切 作 用 而 均 質(zhì) 。 脂 肪 球 通過三個柱塞往復(fù)泵吸入泵體時 ， 在縫隙處先是被延展 ， 同時又存在著液流通過均質(zhì)閥時的渦動作用 ， 使延展部分被剪切為更小的脂肪球微粒 。 又因為液流中存在著表面活性物質(zhì) ， 它圍繞在更細(xì)小的脂肪球微粒外層形成一種這些微粒不再互相粘合的膜 .脂肪滴由此離開，而后面部分的還沒有流進(jìn)縫隙。當(dāng)?shù)竭_(dá)均質(zhì)閥活門 縫隙處時，會同樣的剪切作用繼續(xù)形成更小的脂肪球微粒。 2.12撞擊學(xué)說三 聯(lián) 柱 塞 往 復(fù) 泵 的 高 壓 作 用 使 液 體 中 脂 肪 球 和 均 質(zhì) 閥 發(fā) 生 高 速 撞 擊 現(xiàn) 象 ，因而使料液中的脂肪球破裂。 2.13空穴學(xué)說 因高壓作用使料液高速流過均質(zhì)閥縫隙處時 ， 造成相當(dāng)于高頻振動的效果 ，能在瞬間引起空穴現(xiàn)象 ， 使脂肪球碎裂 。 在實際工作中 ， 高壓均質(zhì)機的原理是以上幾種學(xué)說的綜合。 2.均質(zhì)機的工作原理介紹通 過 閱 讀 一 些 資 料 和 對 均 質(zhì) 機 進(jìn) 行 設(shè) 計 的 過 程 使 我 對 均 質(zhì) 機 的 工 作 原 理 有 了更深一層的認(rèn)識，下面對均質(zhì)機的工作原理進(jìn)行一下概括。 高壓均質(zhì)機又名高壓勻漿機 、 高壓勻化機 、 高壓乳化泵 。 它是一種用途廣泛的粉碎和乳化設(shè)備 ， 屬包裝和食品機械范疇 。 高壓均質(zhì)機一般有一個或幾個往復(fù)運 動 的 柱 塞 。 例 如 圖 1為 三 柱 塞 往 復(fù) 泵 。 常 見 的 三 柱 塞 往 復(fù) 泵 的 柱 塞 泵 是 由 3個 工 作 室 、 3個 柱 塞 、 3個 單 向 的 進(jìn) 料 閥 和 3個 單 向 的 出 料 閥 等 組 成 。 3個 工 作室互不相連，但進(jìn)料管和排料管相通，在設(shè)計上曲軸使連桿相位差為 120° ， 它 們并聯(lián)在一起，使排出的流量基本平衡。 均質(zhì)機工作時轉(zhuǎn)子和定子的精密配合 ， 工作頭 （ 轉(zhuǎn)子和定子鍛件制造 ） 爪式結(jié)構(gòu)，雙向吸料，剪切效率高。 間歇式高剪切分散乳化均質(zhì)機是通過轉(zhuǎn)子高速平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn) ， 形成高頻 、 強烈的圓周切線速度、角向速度等綜合動能 效能 ： 在定子的作用下 ， 定 、 轉(zhuǎn)子合理狹窄的間隙中形成強烈 、 往復(fù)的液力 剪切 、 摩擦 、 離心擠壓 、 液流碰撞等綜合效應(yīng) ， 物料在容器中循環(huán)往復(fù)以上工作過程，最終獲得產(chǎn)品。 第 3章 均質(zhì)機設(shè)計的技術(shù)要求3.1技術(shù)要求如下： (1)所設(shè)計的均質(zhì)機能夠完成對兩種流體物料的均質(zhì)與乳化(2)尺寸規(guī)格為 1410mm× 850mm× 1190mm (4)額定流量為 2500L/h根據(jù)小組確定的產(chǎn)量 2000Kg/h,確定均質(zhì)機的使用型號為 GJJ-2.5/25 3.2電動機的選擇三相異步電動機選擇 Y180M-2型電動機 第 4章 均質(zhì)效果的判定均質(zhì)效果的判定 ， 無論是對于均質(zhì)機的制造者還是使用者來說都具有十分重要的意義 。 不同的物料 ， 均質(zhì)效果會不同 ， 同一種物料 ， 用處不同 、 也不一定要得到相同的均質(zhì)效果 。 影響均質(zhì)效果的因素主要有溫度 、 壓力 、 均質(zhì)閥型式和液料的性質(zhì)，而均質(zhì)好壞的標(biāo)準(zhǔn)，則完全取決于產(chǎn)品的質(zhì)量要求。 判定均質(zhì)效果最直觀的方法是顯微鏡法。一般使用光學(xué)顯微鏡，在 1000倍 或其他適當(dāng)倍率下 ， 用目鏡的微尺 ， 螺旋微尺等在視野內(nèi)對 果汁樣品 進(jìn)行直接測定 。 使用顯微照像后再對 果肉 大小進(jìn)行測定更為可靠 ， 此時常在擴大鏡上使用費爾斯圖形和其他標(biāo)尺的方法 。 可以采用半自動或自動測定裝置 。 半自動測定是由測定者選定待測的全部顆粒 ， 而對顆粒的計測和記錄則為自動 ； 自動測定是對顯微照片進(jìn)行光學(xué)掃描 ， 由光電管對電信號加以積算 ， 而求出其分布值 。 上述方法要求鏡檢所用的試樣必須為完全分散狀態(tài)，否則會產(chǎn)生誤差。 第 5章 均質(zhì)機操作及注意事項5.1均質(zhì)機的日常操作方法（ 1）開機準(zhǔn)備：先打開柱塞冷卻水和油冷卻器冷卻水進(jìn)水閥，再打開進(jìn)料閥，然后檢查調(diào)壓手柄（須在放松無壓力的狀態(tài)下 ） ，最后啟動主電機。（ 2）待出料口出料正常后，旋轉(zhuǎn)調(diào)壓手柄，先調(diào)節(jié)二級調(diào)壓手柄，再調(diào)節(jié)一級 調(diào)壓手柄，緩慢將壓力調(diào)至使用壓力，整個過程視熟練程度約 1~3min。（ 3）關(guān)機。先將調(diào)壓手柄卸壓，再關(guān)主電動機，最后關(guān)冷卻水。5.2均質(zhì)機操作的注意事項（ 1）調(diào)壓時，當(dāng)手感覺到已經(jīng)受力時，須十分緩慢地加壓。（ 2）均質(zhì)物料的溫度以 65℃ 左右為宜，不宜超過 85℃ 。 （ 3）物料中的空氣含量應(yīng)在 2%以下。（ 4）嚴(yán)禁帶載啟動。（ 5）工作中嚴(yán)禁斷料。（ 6）進(jìn)口物料的顆粒度對軟性物料在 70目以上，對堅硬顆粒在 100目以上 。 禁止粗硬雜質(zhì)進(jìn)入泵體。 （ 7）設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，嚴(yán)禁斷冷卻水。 （ 8）停機前須用凈水洗去工作腔內(nèi)殘液。 設(shè)計小結(jié)三周的設(shè)計轉(zhuǎn)眼就要過去了，在這段時間里，我利用在大學(xué)里掌握的各種知識 ， 在老師和同學(xué)們的幫助和指導(dǎo)下完成了本次設(shè)計 。 同時 ， 我對設(shè)計過程也有了清楚的了解，掌握了一些設(shè)計的基本方法，鍛煉了各方面的能力。 通過這次課程設(shè)計使我對小型高壓均質(zhì)機有了更深一層的認(rèn)識，尤其是掌握了進(jìn)行機器設(shè)計的思想和方法 ， 以及設(shè)計中需注意的問題 。 通過分析設(shè)計要求 ， 并多次去工廠參觀調(diào)查 ， 再結(jié)合有關(guān)資料對小型高壓均質(zhì)進(jìn)行了初步方案的確定 ， 并對方案進(jìn)行了可行性計算 ， 最后確定設(shè)計機器的最終方案 。 雖然過程比較艱難 ， 但鍛煉了我發(fā)現(xiàn)問題 、 分析問題的能力 ， 為我以后的工作做下了堅實的鋪墊。 這次設(shè)計是對以前學(xué)習(xí)到的知識的一個總結(jié)。這樣才能把以前所學(xué)的融會貫通 .通過 查閱各方面的資料，尋找提煉出對自己有用的信息。在開始設(shè)計之前 ， 我對自己所設(shè)計的機器 沒有很清楚的了解 ， 通過一星期的資料查詢 ， 我對自己所設(shè)計的東西有了更深的了解 。 接下來就要利用以前所學(xué)的知道來解決設(shè)計中的各種問題 。 在這個過程中 ， 我真正體會到了設(shè)計的復(fù)雜和精細(xì) ， 在完成設(shè)計的同時 ， 我的知識得到了擴展 ， 能力得都到了提高 。 掌握了解決問題的方法 ， 要求 理論和時間想結(jié)合 ， 理論上計算的數(shù)據(jù) ， 在實際加工時可能無法達(dá)到 ， 這要求積累一些實際經(jīng)驗 ， 并綜合考慮整體結(jié)構(gòu) ， 以便選擇最佳方案 。 有些選擇是矛盾的 ，這就要求分清主次，不可能做到十全十美，這才是解決實際問題的基本原則。 從無到有，從原來模糊的概念，到設(shè)計出一臺機器。這期間的辛勞和喜悅只有經(jīng)歷過的人才會體會得到 。 當(dāng)然 ， 本設(shè)計中肯定還存在著不足 ， 希望老師同學(xué) 們指正。 參考資料 葛常清 主編 ， 《機械制圖 》 ，北京：中國建材工業(yè)出版社， 1998吳宗澤 主編 ， 《 機械設(shè)計課程設(shè)計手冊 》 （ 第二版 ） ， 北京 ： 高等教育出版社 ， 1999朱龍英 主編 ， 《機械設(shè)計基礎(chǔ) 》 ，北京：機械工業(yè)出版社， 2001 張裕中 主編 ， 《食品加工技術(shù)裝備 》 ，北京：中國輕工業(yè)出版社， 1992