果汁均質(zhì)機設(shè)計

果汁均質(zhì)機設(shè)計,果汁,均質(zhì)機,設(shè)計 吉 林 大 學食 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 號： 45100321指導教師 ：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撞擊學說 ———————————————— 2.13空穴學說 ————————————————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 ， 如傳動裝置等進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計 ， 并對其進行了相應的強度校核。 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)機的應用行業(yè) 應用于生物醫(yī)藥 ； 食品工業(yè) ； 日化護理品 ； 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；其他精細化工行業(yè)。 均質(zhì)機在豆奶中的應用 ： 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 ， 沖擊力與空穴效應的共同作用下 ， 進行微細化 。 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)品風味更加一致。 均質(zhì)前需要進行預熱 。 達到 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)機在柑橘汁的應用：柑橘汁經(jīng)離心分離后，其果肉顆粒已相當均一化了。為使粒子進一步微細化。在離心后可用用均質(zhì)機用 20~35MPa的壓力進行均質(zhì)。 均質(zhì)機在蟠桃果肉果汁飲料中的應用：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、保存等提出了高標準 ,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微狀態(tài) ， 可減少沉淀 ， 口感細膩 ， 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，希望在老師和同學的幫助下，得到進一步的改進。 第 1章 設(shè)計目的及要求1.設(shè)計目的 （ 1） 使學生所獲得的專業(yè)理論知識加以系統(tǒng)化 ， 整體化 ， 以便于鞏固和擴大所學的專業(yè)知識； （ 2）培養(yǎng)學生獨立分析，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)學生具有一定的設(shè)計能力并通過課程設(shè)計，使學生進一步將所學的基礎(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)學會 均質(zhì)機 設(shè)計過程中設(shè)計圖紙的表達方法，掌握其關(guān)鍵問題。(4)提高學生綜合運用所學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 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 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化。 工作閥原理示意圖及顆粒細化原理簡介： 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 99%。 均質(zhì)機由均質(zhì)頭和高壓泵組成 ,即往復柱塞泵 。 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縫隙。當?shù)竭_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撞擊學說三 聯(lián) 柱 塞 往 復 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 行 設(shè) 計 的 過 程 使 我 對 均 質(zhì) 機 的 工 作 原 理 有 了更深一層的認識，下面對均質(zhì)機的工作原理進行一下概括。 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運 動 的 柱 塞 。 例 如 圖 1為 三 柱 塞 往 復 泵 。 常 見 的 三 柱 塞 往 復 泵 的 柱 塞 泵 是 由 3個 工 作 室 、 3個 柱 塞 、 3個 單 向 的 進 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 、 往復的液力 剪切 、 摩擦 、 離心擠壓 、 液流碰撞等綜合效應 ， 物料在容器中循環(huán)往復以上工作過程，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)好壞的標準，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。一般使用光學顯微鏡，在 1000倍 或其他適當倍率下 ， 用目鏡的微尺 ， 螺旋微尺等在視野內(nèi)對 果汁樣品 進行直接測定 。 使用顯微照像后再對 果肉 大小進行測定更為可靠 ， 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行光學掃描 ， 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）開機準備：先打開柱塞冷卻水和油冷卻器冷卻水進水閥，再打開進料閥，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在 2%以下。（ 4）嚴禁帶載啟動。（ 5）工作中嚴禁斷料。（ 6）進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)進入泵體。 （ 7）設(shè)備運轉(zhuǎn)過程中，嚴禁斷冷卻水。 （ 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，我利用在大學里掌握的各種知識 ， 在老師和同學們的幫助和指導下完成了本次設(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識，尤其是掌握了進行機器設(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)進行了初步方案的確定 ， 并對方案進行了可行性計算 ， 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)計是對以前學習到的知識的一個總結(jié)。這樣才能把以前所學的融會貫通 .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)計的復雜和精細 ， 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 。 當然 ， 本設(shè)計中肯定還存在著不足 ， 希望老師同學 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