配置漿料過程中，由于粉體比表面積大而產生的團聚現象往往會使漿料發生硬沉降、顆粒感明顯等狀況，進而影響制得產品性能。作為一種重要的細化分散手段，均質技術能將液態物料中粘稠度高、顆粒大小不一或難以配料的固體顆粒打碎，使固體顆粒實現超細化，并形成均勻的懸浮乳化液，有助于提升粉體在分散介質中的分散性、潤濕性，降低后續生產過程的工藝操作。均質設備廣泛應用于新能源、食藥品、化妝品和化工行業等領域。

均質機理

均質機的工作原理主要是利用高速水流流經孔隙產生的剪切力、空穴效應產生的壓力以及在均質腔內產生的撞擊力等力學作用，實現物料的細化和均質。

1.剪切力

較高速度的液體流經均質腔縫時，由于產生極大的速度梯度，分散相顆?；蛞旱螘艿絼×业募羟辛?。當剪切力大到一定程度時，分散顆粒或液滴會被剪切和延伸拉碎。

2.空穴效應

液體以較高的速度流經均質腔閥的縫隙時，壓力極速下降。當壓力降低到液體的飽和蒸氣壓時，液體開始沸騰并發生極速汽化，形成大量氣泡。當液體流出均質閥時，壓力又迅速增大，導致氣泡突然破滅，釋放出大量的能量，從而引起局部液壓沖擊,造成振動，使得物料呈良好的均勻分布狀態。

3.撞擊力

液體流經縫隙時，水流以極高的流速撞擊到撞擊環或者與另一股水流相互撞擊，造成液滴破碎。

均質機主要類型

按工作原理、設備結構的不同，均質機具體又在不同應用領域細分，以下是商業化的幾種主要產品類型——

1.高壓均質機

高壓均質機是由一個高壓柱塞泵及特殊構造的均質閥組成。物料在柱塞泵的往復運動的作用下，輸送到一個大小可調的閥組中，由于受到極強的壓縮作用，在通過限流狹縫時，產生了強烈的剪切力使得分散顆粒和液滴被剪切和延伸拉碎，而后瞬間失壓的物料以極快的速度撞擊在撞擊環上，產生高速的撞擊作用，并以極高的流速噴出（1000m/s，高可達1500m/s），強烈釋放的能量和強烈的高頻振動引起空穴爆炸，使團聚的物料達到均質、粉碎和乳化的效果。

通常，均質的能力與均質閥座和均質閥芯之間的間距有關。均質閥座與均質閥芯之間的狹縫大小，影響漿料沖破縫隙所承受的阻力，即均質壓力。一般來說阻力越大，均質壓力越高、噴出速度越高，與撞擊環之間的撞擊力也越強，均質能力就越強，粒徑就越小。而閥座與閥芯之間的間距可用過調節手輪來實現。在實際應用中，均質閥中的孔隙不易堵塞，但在對高硬度顆粒均質時容易損壞，維修難度大，比較適合用于處理軟性、半軟性的顆粒狀物料。

1-閥座  2-撞擊環  3-閥芯 4-均質后物料

高壓均質機原理示意圖

PUHLER系列超高壓均質機

2.高剪切均質機

高剪切均質機指線速度達到40～66 m/ s的剪切式均質機,其主要工作部件為由1級或多級相互嚙合的定轉子組成的剪切頭,其中每級定轉子又有數層齒圈.。

其具體工作原理是：轉子高速旋轉產生強大的離心力，形成強負壓區，物料由此被吸入工作腔內，在定、轉子間隙內受到剪切、離心擠壓、撞擊撕裂和湍流等綜合作用，使分散相顆?；蛞旱纹扑椤ｋS著轉齒的線速度由內圈向外圈逐漸增高,粉碎環境不斷改善,物料在向外圈運動過程中受到越來越強烈地剪切、摩擦、沖擊和碰撞等作用而被粉碎得越來越細，同時物料進入工作腔時會產生的大量氣泡也會隨著壓力的升高而破裂，產生空穴效應，使軟性、半軟性顆粒被粉碎,或硬性團聚的細小顆粒被分散。

在這過程中，剪切力起主導作用，因此更適用于含纖維較多或者較硬的顆粒物料。

由相互嚙合的定轉子構成的剪切頭

工作時的剪切頭

3.微射流均質機

微射流均質機是近年來迅速發展起來的一類均質機，主要由均質腔和增壓機構組成，均質腔內部通常為“Z”型或“Y”型的微通道，孔道大小在50um到幾百微米之間。工作時，在增壓機構的作用下，利用液壓泵產生的高壓，流體經過孔徑很微小的閥心，產生幾倍音速的流體，并在均質腔的微通道中快速通過，與相反方向的另一股射流進行強烈的高速撞擊，產生的剪切力作用于納米大小的細微分子，從而使流體的成分細化、均質化。

與均質閥式的高壓均質機相比，微射流均質機均質壓力控制是通過調節電機頻率控制流速達到的。縫隙通道固定，流速越大，壓力越高，剪切、碰撞力越強，均質效果也就越好。由于流速相比孔隙大小更易控制，微射流均質機能夠產生更高的均質壓力，使介質的顆粒極度細化,顆粒粒徑可達100nm以內，并且均質后的產品還具有不沉淀、高膠狀、高穩定性等優點，適用于普通納米均質分散領域以及高附加值化妝品、納米新材料、食品、石墨烯、藥品、納米乳/脂質體、納米混懸液的制備領域。但由于其孔隙易堵，不適用于高粘度漿料的細化均質。

Y型單通道與多通道微射流均質機內部結構示意

小結

除了上述幾類設備，其他均質機還有利用超聲波振動，利用薄膜或細小通道高速通過，利用介質球磨和刀片攪拌等手段對物料進行處理的?？偟膩碚f，不同類型的均質設備在工作原理、設備結構和應用領域上存在差異，選擇適合的均質設備需要考慮物料的性質、處理要求和應用需求等因素。

粉體圈 小芳

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