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配置浆料过程中，由于粉体比表面积大而产生的团聚现象往往会使浆料发生硬沉降、颗粒感明显等状况，进而影响制
得产品性能。作为一种重要的细化分散手段，均质技术能将液态物料中粘稠度高、颗粒大小不一或难以配料的固体颗粒打
碎，使固体颗粒实现超细化，并形成均匀的悬浮乳化液，有助于提升粉体在分散介质中的分散性、润湿性，降低后续生产
过程的工艺操作。均质设备广泛应用于新能源、食药品、化妆品和化工行业等领域。
均质机理
均质机的工作原理主要是利用高速水流流经孔隙产生的剪切力、空穴效应产生的压力以及在均质腔内产生的撞击力等
力学作用，实现物料的细化和均质。
剪切力
较高速度的液体流经均质腔缝时，由于产生极大的速度梯度，分散相颗粒或液滴会受到剧烈的剪切力。当剪切力大到
一定程度时，分散颗粒或液滴会被剪切和延伸拉碎。
空穴效应
液体以较高的速度流经均质腔阀的缝隙时，压力极速下降。当压力降低到液体的饱和蒸气压时，液体开始沸腾并发生
极速汽化，形成大量气泡。当液体流出均质阀时，压力又迅速增大，导致气泡突然破灭，释放出大量的能量，从而引起局
部液压冲击,造成振动，使得物料呈良好的均匀分布状态。
撞击力
液体流经缝隙时，水流以极高的流速撞击到撞击环或者与另一股水流相互撞击，造成液滴破碎。
均质机主要类型
按工作原理、设备结构的不同，均质机具体又在不同应用领域细分，以下是商业化的几种主要产品类型
#01高压均质机
高压均质机是由一个高压柱塞泵及特殊构造的均质阀组成。物料在柱塞泵的往复运动的作用下，输送到一个大小可调
的阀组中，由于受到极强的压缩作用，在通过限流狭缝时，产生了强烈的剪切力使得分散颗粒和液滴被剪切和延伸拉碎，
而后瞬间失压的物料以极快的速度撞击在撞击环上，产生高速的撞击作用，并以极高的流速喷出（1000m/s，高可达1500m/s），
强烈释放的能量和强烈的高频振动引起空穴爆炸，使团聚的物料达到均质、粉碎和乳化的效果。
通常，均质的能力与均质阀座和均质阀芯之间的间距有关。均质阀座与均质阀芯之间的狭缝大小，影响浆料冲破缝隙
所承受的阻力，即均质压力。一般来说阻力越大，均质压力越高、喷出速度越高，与撞击环之间的撞击力也越强，均质能
力就越强，粒径就越小。而阀座与阀芯之间的间距可用过调节手轮来实现。在实际应用中，均质阀中的孔隙不易堵塞，但
在对高硬度颗粒均质时容易损坏，维修难度大，比较适合用于处理软性、半软性的颗粒状物料。
1-阀座 2-撞击环 3-阀芯 4-均质后物料
高压均质机原理示意图
超高压均质机
#02高剪切均质机
高剪切均质机指线速度达到40～66 m/ s的剪切式均质机,其主要工作部件为由1级或多级相互啮合的定转子组成的剪
切头,其中每级定转子又有数层齿圈。
其具体工作原理是：转子高速旋转产生强大的离心力，形成强负压区，物料由此被吸入工作腔内，在定、转子间隙内
受到剪切、离心挤压、撞击撕裂和湍流等综合作用，使分散相颗粒或液滴破碎。随着转齿的线速度由内圈向外圈逐渐增高,
粉碎环境不断改善,物料在向外圈运动过程中受到越来越强烈地剪切、摩擦、冲击和碰撞等作用而被粉碎得越来越细，同时
物料进入工作腔时会产生的大量气泡也会随着压力的升高而破裂，产生空穴效应，使软性、半软性颗粒被粉碎,或硬性团聚
的细小颗粒被分散。
在这过程中，剪切力起主导作用，因此更适用于含纤维较多或者较硬的颗粒物料。
由相互啮合的定转子构成的剪切头
工作时的剪切头
#03微射流均质机
微射流均质机是近年来迅速发展起来的一类均质机，主要由均质腔和增压机构组成，均质腔内部通常为“Z”型或“Y”
型的微通道，孔道大小在50um到几百微米之间。工作时，在增压机构的作用下，利用液压泵产生的高压，流体经过孔径很
微小的阀心，产生几倍音速的流体，并在均质腔的微通道中快速通过，与相反方向的另一股射流进行强烈的高速撞击，产生
的剪切力作用于纳米大小的细微分子，从而使流体的成分细化、均质化。
与均质阀式的高压均质机相比，微射流均质机均质压力控制是通过调节电机频率控制流速达到的。缝隙通道固定，流速
越大，压力越高，剪切、碰撞力越强，均质效果也就越好。由于流速相比孔隙大小更易控制，微射流均质机能够产生更高的
均质压力，使介质的颗粒极度细化,颗粒粒径可达100nm以内，并且均质后的产品还具有不沉淀、高胶状、高稳定性等优点，
适用于普通纳米均质分散领域以及高附加值化妆品、纳米新材料、食品、石墨烯、药品、纳米乳/脂质体、纳米混悬液的制备
领域。但由于其孔隙易堵，不适用于高粘度浆料的细化均质。
Y型单通道与多通道微射流均质机内部结构示意
小结
除了上述几类设备，其他均质机还有利用超声波振动，利用薄膜或细小通道高速通过，利用介质球磨和刀片搅拌等手段
对物料进行处理的。总的来说，不同类型的均质设备在工作原理、设备结构和应用领域上存在差异，选择适合的均质设备需
要考虑物料的性质、处理要求和应用需求等因素。
粉体圈作者：小芳
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