三级乳化机,也被称为高剪切分散乳化机,主要由三组定子和转子组成。它通过三组定、转子对物料进行分散、剪切和乳化处理,最终得到精细的产品。当物料进入乳化机后,会经过这三组定、转子的分散剪切,从出料口输出。在马达的高速驱动下,物料在转子与定子之间的狭窄间隙中高速运动,形成紊流。物料受到更强液力剪切、离心挤压、高速切割、撞击和研磨等综合作用,从而达到分散、乳化、破碎的效果。
一、驱动系统
电机
作用:电机是三级乳化机的动力来源,它为设备的运行提供所需的机械能。通过皮带轮或直接连接的方式,将动力传递给乳化头的搅拌轴或其他运动部件。
类型:根据设备的功率需求和工作环境,可选用不同类型和功率的电机。常见的有交流电机和直流电机,交流电机一般用于大功率的工业乳化机,而小型实验室设备可能会使用直流电机。
传动装置
皮带传动:这是比较常见的传动方式之一。电机通过皮带轮与乳化机的搅拌轴相连,皮带的作用是将电机的动力传递给搅拌轴,使其旋转。这种方式的优点是结构简单、成本较低。
直接传动:在一些小型或对传动精度要求较高的三级乳化机中,电机可能直接与搅拌轴相连,减少中间传动环节,提高传动效率。
二、乳化头
定子和转子
结构:定子通常是一个带有固定齿状凸起的金属套筒,转子则是位于定子内部、具有对应齿槽的转轴部件。定子和转子之间的间隙很小,一般在微米级别。
工作原理:当转子高速旋转时,物料在定子和转子的齿槽间隙中受到强烈的剪切力、摩擦力和离心力等多种力的作用。这些力使物料中的液滴不断破碎、细化,从而实现乳化效果。例如,在化妆品乳液的制作中,通过乳化头的这种作用,可以将油脂分散在水中,形成稳定的乳液。
定转子材质
不锈钢材质:由于其具有良好的耐腐蚀性、强度和耐磨性,是制造乳化头定转子的常用材料。在一些对卫生要求较高的食品、医药行业,也会使用不锈钢材质,便于清洁和消毒。
合金材质:对于一些高剪切力的乳化头,可能会使用更耐磨的合金材料,如钨钢等。这种材料可以承受更高的转速和更强烈的摩擦,适用于处理高粘度、高硬度物料的乳化。
三、罐体
罐体结构
形状和材质:罐体的形状多种多样,常见的有圆柱形、锥形等。材质一般为不锈钢,如304或316L不锈钢,以确保设备的耐腐蚀性和卫生性。罐体的大小根据设备的处理能力而定,从几升的实验室小型设备到数吨甚至数十吨的工业大型设备都有。
夹套设计:有些三级乳化机的罐体带有夹套,可以通过夹套通入蒸汽、冷却水或其他介质来控制罐体内物料的温度。例如,在巧克力生产中,需要精确控制温度以保证巧克力原料的乳化效果和品质,带有夹套的罐体就可以满足这一要求。
搅拌装置与罐体的配合
搅拌桨叶:在罐体内部,除了乳化头外,还可能安装有其他形式的搅拌桨叶。这些搅拌桨叶的作用是在乳化过程中对物料进行辅助搅拌,使物料混合更加均匀。搅拌桨叶的形状、大小和数量根据物料的性质和设备的设计而有所不同。
安装位置:搅拌桨叶通常安装在罐体的顶部或底部,通过万向联轴节或直接驱动的方式与动力源相连。它们可以与乳化头的旋转方向相同或相反,以适应不同的物料和工艺要求。
四、进出料系统
进料管道和阀门
管道规格:进料管道的直径根据设备的最大处理能力和物料的粘度等因素确定。对于高粘度物料,进料管道可能需要更宽一些,以方便物料顺利进入罐体。同时,管道的材质也要与物料相适应,如对于腐蚀性物料,要使用耐腐蚀的管材。
阀门类型:进料管道上安装有阀门,用于控制物料的流入。常见的阀门有球阀、蝶阀等。球阀具有流体阻力小、开启和关闭迅速等特点,适用于中小流量的物料控制;蝶阀结构简单、体积小、质量轻,在大流量物料控制中应用广泛。
出料管道和阀门
出料方式:出料管道一般安装在罐体的底部或侧面,以方便物料的排出。对于一些需要精确控制出料量的设备,可能采用带有计量功能的出料阀门或泵送系统。
过滤装置:在出料管道上,有时还会安装过滤装置,用于去除物料中的杂质或未乳化的颗粒。例如,在油漆生产过程中,出料过滤装置可以保证产品的质量和稳定性。