（食品科学专业论文）豆渣膳食纤维动态超高压微射流改性过程中超分子结构变化与性质的关系研究.pdf

摘要 摘要 膳食纤维的改性对膳食纤维生理功能的发挥和应用领域的扩展具有重要意 义。但膳食纤维结构与性质问的关系还不清楚，膳食纤维改性机理的研究也并不 深入，因此目前膳食纤维的改性缺乏针对性和目的性。本研究在对豆渣膳食纤维 及其纤维素、半纤维素组分进行分离纯化的基础上，采用动态超高压微射流技术 ( d h p m ) 这一新兴的物理处理手段对豆渣膳食纤维及其各组分进行改性，借助 超分子化学的研究手段对不同改性条件下豆渣膳食纤维、纤维素和半纤维素的聚 集态结构变化进行表征；分析其超分子结构变化与性质变化间的关系，并用统计 学方法分析二者间的规律；对改性豆渣膳食纤维在酸奶和速溶可食用包装膜中的 应用进行尝试。揭示动态超高压微射流改性过程中豆渣膳食纤维超分子结构变化 与性质变化的规律，从超分子结构变化的角度初探动态超高压微射流技术对豆渣 膳食纤维的改性机理，为动态超高压微射流技术在膳食纤维改性中的应用和豆渣 膳食纤维改性机理的研究提供基础数据和理论依据，也为其它生物大分子改性机 理的研究提供参考和借鉴。 以膳食纤维、纤维素和半纤维素的纯度为指标，优化膳食纤维及其各组分的 分离制备工艺，其结果如下：酶一化学法制备膳食纤维的最佳工艺条件为：木瓜 蛋白酶用量0 0 1 2 9 g 湿豆渣、提取液p h 值1 2 0 3 、碱提温度6 8 ，样品中膳食 纤维含量为9 5 5 9 ：酸性次氯酸钠法分离纤维素的最佳条件为：次氯酸钠溶液 浓度为1 6 、p h 4 0 4 5 、6 5 提取2 小时，此时产品中纤维素含量为9 1 1 4 ； 碱提酸沉法分离半纤维素的最佳工艺条件为：液固比2 1 ：1 、提取温度3 5 5 、提 取时间5 3 h ，该工艺条件下半纤维素的纯度为9 2 3 4 。 经动态超高压微射流处理后，膳食纤维的膨胀力、持水力、结合水力、溶解 性、化学可及度增大，样品的酶解反应速率增加，热稳定性下降。d h p m 改性 后，膳食纤维溶液对剪切速率和剪切时间的敏感性增加，表现出更明显的假塑性 流体特征，且处理压力越大，样品的触变性越大。但随处理压力的变化，纤维素 溶液的表观粘度与膳食纤维和半纤维素溶液表现出不同的变化趋势。少量增加 d h p m 处理次数对提高膳食纤维、纤维素、半纤维素的性能指标都能带来积极 的作用。但处理次数过多会对样品的性能带来不利影响，这种不利影响的出现时 间随处理压力的增大而提前。d h p m 改性过程中，膳食纤维、纤维素和半纤维 素理化性质在6 0 1 0 0 m p a 、1 2 0 1 6 0 m p a 和1 8 0 m p a 三个压力范围表现出不同的 变化速率和趋势。 处理压力在6 0 1 4 0 m p a 时，随处理压力的升高样品的结晶度和氢键作用减 i l 摘要 弱，比表面积不断增大。然而不同压力区间d h p m 处理对膳食纤维及其各组分 超分子结构的影响也不相同。在6 0 i o o m p a ，d h p m 的作用主要体现为由外而 内的剪切、破碎。此时随着处理压力的增加，膳食纤维及半纤维素的粒度减小、 密度增大、比表面积增大，样品分子间的氢键作用减小，伴随着x 衍射谱图中 结晶峰出现弥散现象，结晶度降低。在1 2 0 1 4 0 m p a ，d h p m 中由高压瞬时释放 所导致的气穴、膨化及气蚀作用，会使物料由内而外的发生膨爆和细化。此时， 物料在细化的同时，结构变得更加松散，表现为粒度增大、密度减小、比表面积 增大，分子间氢键作用减弱、结晶度降低。在1 6 0 和1 8 0 m p a 下，高压导致物料 高度破碎后，微小颗粒问的团聚，使得物料的测量粒度增加、密度增大、比表面 积减小。并且该压力下经多次处理样品的表观结晶度和分子间的氢键作用也出现 增大的趋势。动态超高压多次处理可提高样品的均匀性，减小样品的个体差异。 当样品粒度达到最小值后，增加处理次数会增大样品间发生碰撞的机率，从而使 样品的团聚现象增加。 对d h p m 改性过程中豆渣膳食纤维超分子结构变化与性质问的相关性进行 分析，发现：膳食纤维内部纤维矩阵的完整度和网络结构对膳食纤维的水化性 能影响较大。膳食纤维内部结晶结构保存的越好，结构越致密，其膨胀力越大； 膳食纤维的结构越松散，样品的持水能力越大。改性膳食纤维的流变学特征与 物料间的交联程度密切相关。改性后密度小，支化程度高的样品其表观粘度大， 剪切稀化现象越明显，触变性也越大。改性膳食纤维样品结晶度的大小，对膳 食纤维酶解速率、溶解度等性质具有较大的影响。伴随着样品结晶度的减小，膳 食纤维的酶解速率增加、溶解度提高、且样品的热稳定性下降。膳食纤维样品 的密度变化与其性质变化间的相关性较大。以膳食纤维的膨胀力、持水力、结 合水力、表观粘度、可及度为指标，通过多元二次回归方法，考察粒度、密度和 比表面积三个因素对其性质的交互影响，并建立数学模型。模型对膳食纤维膨胀 力、持水力、表观粘度、化学可及度的拟合度较好，对样品结合水力未获得拟合 度较高的回归模型。 d h p m 改性膳食纤维具有较好的成膜性。采用经d h p m l 0 0 m p a 改性的膳食 纤维为膜材制备速溶可食用膜并以膜的溶解速度和阻隔性为指标对其配方进 行优化。其结果为：料液比为1 ：3 5 ，每l o o g 膳食纤维溶液添加1 0 0 9 增稠剂， 1 0 0 9 蜂蜡和1 2 5 9 甘油。所得膜的溶解速度为1 9 s g ，水蒸汽透过率为4 3 4 8 1 0 d 2g m d s o p a 1 ，透油率为4 0 6 1 0 a g m 。d 。 对添加改性膳食纤维的酸奶的质构和感官指标进行考察后发现，d h p m 1 4 0 m p a 处理后的膳食纤维最适于添加到酸奶中。加入o 6 1 4 0 m p a 改性膳食纤 维的酸奶不仅凝乳的弹性、粘聚性等质构指标与空白对照组相近，且口感细腻、 i i i 摘要 爽滑，质地均匀。利用核磁共振成像系统对膳食纤维酸奶中水分的流动性进行研 究发现：1 4 0 m p a - - d f 的加入能有效减小体系内自由水的含量，降低酸奶中水分 的流动性，减小储藏过程中的乳清析出情况，提高酸奶的稳定性。 关键词：动态超高压微射流技术；膳食纤维；改性机理；聚集态结构 i v a b s t r a c t a b s t r a c t m o d i f i c a t i o no fd i e t a r yf i b e r ( d f ) i si m p o r t a n tf o rp h y s i o l o g i cf u n c t i o n sa n d a p p l i c a t i o n so fd f h o w e v e r , t h e m o d i f i c a t i o no fd i e t a r yf i b e ri ss h o r to fa i m i n ga t ， b e c a u s et h er e l a t i o n s h i p sb e t w e e nt h es t r u c t u r e sa n dp r o p e r t i e so f d fa r eu n c l e a ra n d t h ed fm o d i f i c a t i o nm e c h a n i s mi sn o tr e s e a r c h e di nd e p t h i nt h ep r e s e n ts t u d y , d y n a m i ch i g hp r e s s u r em i c r o f l u i d i z a t i o n ( d h p m ) w h i c hi sap r o m i s i n gh i g hp r e s s u r e t e c h n o l o g yw a si n t r o d u c e dt om o d i f yt h ed i e t a r yf i b e ra n di t s m a i nc o m p o n e n t s ( c e l l u l o s ea n dh e m i c e l l u l o s e ) f r o ms o y b e a nr e s i d u e t h e nt h ed i f f e r e n c e sb e t w e e n r a w m a t e r i a l sa n dt r e a t e dm a t e r i a l si np r o p e r t i e sa n ds u p e r m o l e c u l a rs t r u c t u r e sw e r e i n v e s t i g a t e dt oe l u c i d a t et h em o d i f i c a t i o nm e c h a n i s mo fd h p m f o rd f m a t h e m a t i c m o d e l sw e r ed e v e l o p e dt oe x p r e s st h ec o r r e l a t i o nf u n c t i o n sb e t w e e nt h ep r o p e r t i e s a n ds u p e r m o l e c u l a rs t r u c t u r a lp a r a m e t e r so fd f i nt h ee n d ，t h em o d i f i e dd fw a s a p p l i e da sp r i n c i p a lm a t e r i a l t op r e p a r ei n s t a n te d i b l ep a c k a g i n gf i l ma n da s t h i c k e n e r sa n de n r i c h m e n t st op r e p a r ey o g u r t t h em a i nr e s e a r c ha s p e c t sa l ea sf o l l o w s ： 1r a wd fw a so b t a i n e db ye n z y m e c h e m i c a lm e t h o df r o ms o y b c a nr e s i d u e q u a d r a t i cr e g r e s s i o nu n i v e r s a lr o t a r yc o m b i n a t i o nd e s i g nw a su s e d t oo p t i m i z et h e e x t r a c t i o np r o c e s so fd f t h eo p t i m i z e dr e a c t i o nc o n d i t i o n sf o rp u r i t yw e r ea sf o l l o w s ： t h ew e i g h tr a t i oo fp r o t e a s et ow e ts o y b e a r ld r e g s0 0 1 2 ：l ( g g ) ，p h 1 2 0 3a n d t e m p e r a t u r e6 8 t h ec o n t e n to ft o t a ld i e t a r yf i b e rw a s9 5 5 7 i n p r o d u c t s c e l l u l o s ew a ss e p a r a t e df r o mr a wd fb ya c i d i c s o d i u mh y p o c h l o r i t em e t h o d a c c o r d i n gt ot h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n tr e s u l t s ，t h eb e s tc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ： s o d i u mh y p o c h l o r i t ec o n c e n t r a t i o n16 ，p h4 0 4 5 ，t e m p e r a t u r e6 50 c ，a n dr e a c t i o n t i m e2 h o nt h e s ec o n d i t i o n s ，t h ep u r i t yo fc e l l u l o s ew a s9 1 14 a l k a l i e x t r a c t i o n a n da c i dp r e c i p i t a t i o nw a se m p l o y e dt oe x t r a c th e m i c e l l u l o s ef r o mr a w d f t h em o s t s u i t a b l ee x t r a c t i o nc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：r a t i oo fl i q u i dt od f2 1 ：1 ( v ：m ) ， e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e3 5 5 a n de x t r a c t i o nt i m e5 3 h t h ec o n t e n to fh e m i c e l l u l o s e i np r o d u c tw a s9 2 3 4 2d h p mt r e a t m e n t si m p r o v e dt h ep r o p e r t i e so fd fi n c l u d i n gw a t e rs w e l l i n g c a p a c i t y , w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y , w a t e rc o m b i n a t i o nc a p a c i t y ，v i s c o s i t y , s o l u b i l i t y , a c c e s s i b i l i t ya n de n z y m o l y s i sr a t ea n d r e d u c e dt h et h e r m a ls t a b i l i t yo fd f d h p mh a d s i g n i f i c a n te f f e c t so nt h er h e l o g i c a lp r o p e r t i e so fd fs u s p e n s i o n c o m p a r e dw i t hr a w d fs u s p e n s i o n ，t h ep r o c e s s e ds u s p e n s i o n sw e r em o r es e n s i t i v et os h e a rr a t ea n ds h e a r v a b s t r a c t t i m e t h er h e o g r a ms h o w e dt h a td h p m p r o c e s s e ds a m p l e sb e h a v e da sp s e u d o - p l a s t i c f l u i dw i t hp r e s e n c eo ft h i x o t r o p y , a n da ni n c r e a s eo ft h i x o t r o p yd i s p l a y e dw i t ht h e i n c r e a s eo ft r e a t m e n tp r e s s u r e t h ec h a n g e so ft h ea p p a r e n tv i s c o s i t yo fc e l l u l o s e v a r y i n gw i t hp r e s s u r e w e r ed i f f e r e n tf r o mt h o s eo fd fa n dh e m i c e l l u l o s e t h e p r o p e r t i e so fa l lt h es a m p l e sw e r ei m p r o v e dw i t ht h et r e a t m e n tt i m e si n c r e a s e df r o m1 t 03 t h e nt h ep r o p e r t i e sw o u l db e c o m ew o r s ei ft h et r e a t m e n tt i m e sw e r et o om a n y , a n dt h eh i g h e rt h ep r e s s u r ew a s ，t h ee a r l i e rt h ep r o p e r t i e sb e c o m ew o r s e a c c o r d i n gt o t h ee f f e c t so fd h p mo nt h ep r o p e r t i e so fo f , t h et r e a t m e n tp r e s s u r eo fd h p mc o u l d b ed i v i d e di n t ot h r e er a n g e s ：6 0 1 0 0 m p a ，1 2 0 1 6 0 m p aa n d1 8 0 m p a 3d h p mt r e a t m e n ti nt h ep r e s s u r er a n g ef r o m6 0 - 14 0 m p ar e d u c e dt h e c r y s t a l l i n i t ya n dh y d r o g e nb o n de f f e c to fd fa n de n l a r g e dt h es p e c i f i cs u r f a c ea r e a t h ed i f f e r e n tc h a n g i n gt e n d e n c i e so fa g g r e g a t i o ns t a 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h e rt h a n14 0 m p a , t h eg r a n u l a r i t ya n dd e n s i t y o fs a m p l e sb o t hi n c r e a s e da n dt h es p e c i f i cs u r f a c ea r e ad e c r e a s e da f t e rd h p m t r e a t m e n t a t16 0a n d18 0m p at h ec r y s t a l l i n i t ya n dh y d r o g e nb o n de f f e c to fs a m p l e s w e r ee n h a n c e da f t e rs e v e r a lt i m e so fd h p mt r e a t m e n t ，w h i c hc o u l db ed u et ot h e r e u n i t i n go fm i c r o p a r t i c l e si nt h es y s t e m t h o u g ht h eh o m o s e n e i t yo fs a m p l e sw a s i n c r e a s e db yr e p e a t e dd h p mt r e a t m e n t ，i tw a se a s i e rf o rm i c r o p a t i c l e st or e u n i t e b e c a u s eo fi n c r e a s i n gc o l l i s i o nc h a n c e sw i t hi n c r e a s i n gt r e a t m e n tt i m e sw h e nt h e g r a n u l a r i t yo fs a m p l er e a c h e dt h em i n i m u m 。4t h em o d i f i c a t i o nm e c h a n i s mo fd h p mf o rd fa n dt h ec o r r e l a t i o n sb e t w e e n t h es t r u c t u r ep a r a m e t e r sa n dp r o p e r t i e so fd fw e r ed i s c u s s e da n da n a l y z e db y m a t h e m a t i c a lm e t h o d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ec o m p l e t e n e s sa n dn e t w o r k s t r u c t u r eo ft h ei n t e r n a lf i b e rm a t r i xo fd fp o l y m e rh a ds i g n i f i c a n ti n f l u e n c e so ni t s h y d r a t i o np r o p e r t i e s t h eb e r e rt h ei n t e r n a lc r y s t a ls t r u c t u r eo fp r o c e s s e dd fw a s p r e s e r v e d ，t h eh i g h e rt h ew a t e rs w e l l i n gc a p a c i t yo fi tw o u l db e ( o rs a yt h a tt h e c o m p a c ts t r u c t u r ei sb e n e f i c i a lt ow a t e rs w e l l i n gc a p a c i t y ) t h en e t w o r ks t r u c t u r eo f a b s t r a c t f i b e ri sb e n e f i c i a lt ot h ew a t e rh o l d i n gc a p a c i t yo fd f t h er h e l o g i c a lp r o p e r t yo f s a m p l e sw a sr e l a t e dt o i t se n t a n g l e m e n tn e t w o r k s t h em a t e r i a l s ( i n c l u d i n gd f , c e l l u l o s ea n dh e m i c e l l u l o s e ) w i t hl o wd e n s i t ya n dh i g hd e g r e eo fb r a n c h i n gh a dh i g h a p p a r e n tv i s c o s i t ya n dt h i x o t r o p 5a n dw e r ee a s yt od i s p l a ys h e a rt h i n n i n g f o l l o w i n gt h ed e c r e a s i n gc r y s t a l l i n i t yo fm o d i f i e dd fs a m p l e s ，t h es o l u b i l i t ya n d e n z y m o l y s i sr a t eo fd fi n c r e a s e da n dt h et h e r m a ls t a b i l i t yo fd fd e c r e a s e d a s t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o n w a so b s e r v e db e t w e e nt h ep r o p e r t i e sa n dd e n s i t yo f d f t h em o d e lo fm u l t i v a l i a t eq u a d r a t i cr e g r e s s i o nc a l l b e t t e re x p r e s st h e r e l a t i o n sb e t w e e nt h ep r o p e r t i e s ( i n c l u d i n gw a t e rs w e l l i n gc a p a c i t y , w a t e rh o l d i n g c a p a c i t y , a p p a r e n tv i s c o s i t ya n da c c e s s i b i l i t y ) 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fi tw e r e 4 3 4 8 10 。1 2g m 1 。s1 p a 1a n d4 0 6 10 3 9 r n 1 d r e s p e c t i v e l y t h ee f f e c t so fr a wd fa n dp r o c e s s e dd fo nt h es e n s o r yp r o p e r t i e s ，t e x t u r ea n d v i s c o s i t yo fy o g u r tw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h ey o g u r tf o r t i f i e d w i t ho 6 1 4 0 m p a - d fn o to n l yh a dg l i d i n ga n de x q u i s i t et a s t e ，b u ta l s oh a ds i m i l a r t e x t u r ei n d e x e st ot h a to fb l a n kc o m p a r i s o ng r o u p t h ea d d i t i o no f14 0 m p a d f s i g n i f i c a n t l yr e d u c e dt h ew e i g h to fw h e ys e p a r a t e df r o my o g u r t n u c l e a rm a g n e t i c r e s o n a n c et e c h n o l o g yw a su s e dt os t u d yt h ew a t e rm o b i l i t yo fy o g u r ti nt h ep r o d u c i n g a n ds t o r a g ep r o c e s s e s t h e r ew e r et w of r a c t i o n so fw a t e rw h i c hh a dd i f f e r e n t m o b i l i t i e si ny o g u r t d u et ot h ea d d i t i o no f14 0 m p a d ft h em o b i l i t ya n dc o n t e n to f t h ew a t e rf r a c t i o nw h i c hc o m b i n e dl o o s e l yw i t hm a c r o m o l e c u l a ri ns y s t e md e c r e a s e d ； t h ew e i g h to fw h e ys e p a r a t e df r o my o g u r td e c r e a s e d ，a n dt h es t a b i l i t yo fy o g u r t i m p r o v e dd u r i n gs t o r a g e k e yw o r d s ：y n a m i ch i g hp r e s s u r e m i c r o f l u i d i z a t i o n ( d h p m ) ；d i e t a r y f i b e r ； m o d i f i c a t i o nm e c h a n i s m ；a g g r e g a t i o ns t a t e v i i 缩略语与符号 缩略语与符号 a d f a c i dd e t e r g e n tf i b e r酸性洗涤纤维 c e l l c e l l u l o s e 纤维素 c m c c a r b o x y m e t h y lc e l l u l o s 羧甲基纤维素钠 d f d i e t a r yf i b e r膳食纤维 d h p m d y n a m i ch i g hp r e s s u r em i c r o f l u i d i z a t i o n 动态超高压微射流作用 h c l ah e m i c e l l u l o s ea 半纤维素a h c l bh e m i c e l l u l o s eb 半纤维素b i d fi n s o l u b l ed i e t a r yf i b e r 水不溶性膳食纤维 n d fn e m m ld e t e r g e n tf i b e r中性洗涤纤维 n s pn o n s t a r c hp o l y s a c c h a r i d e s非淀粉多糖 o po i lp e r m e a b i l i t y 透油率 r a w c e l l r a wc e l l u l o s e 未经改性的纤维素原料 r a w h c l ar a wh e m i c e l l u l o s ea未经改性的半纤维素a r a w h c l br a wh e m i c e l l u l o s eb 未经改性的半纤维素b r d fr a wd i e t a r yf i b e r 未经改性的膳食纤维原料 r y r a w y o g u r t 未添加膳食纤维的酸奶 s d fs o l u b l ed i e t a r yf i b e r水溶性膳食纤维 t d ft o t a ld i e t a r yf i b e r总膳食纤维 w c cw a t e rc o m b i n a t i o nc a p a c i t y 膳食纤维结合水力 w h cw a t e rh o l d i n gc a p a c i t y 膳食纤维持水力 w s cw a t e rs w e l l i n gc a p a c i t y 膳食纤维水膨胀力 w s w a t e r - s o l u b i l i t y 溶解速度 w v pw a t e rv a p o u rp e r m e a b i l i t y水蒸汽透过系数 x cx 衍射法测定的结晶度 c i ( i r ) 红外结品指数 4 0 m p a - d f阀式均质机4 0 m p a 处理膳食纤维 4 0 m p a - c e l l 阀式均质机4 0 m p a 处理纤维素 4 0 m p a h c l a 阀式均质机4 0 m p a 处理半纤维素a 4 0 m p a - h c l b阀式均质机4 0 m p a 处理半纤维素b 8 0 ( i ) m p a d f , 8 0 ( 1 ) m p a - c e l l ，8 0 ( i ) m p a - h c l a ，8 0 ( 1 ) m p a - h c l b 分别为动态超高压微射流 均质机8 0 m p a 处理一次的膳食纤维、纤维素、半纤维素a 和半纤维素b ，其它处理压力 和次数以此类推； 8 0 m p a - d e8 0 m p a - c e l l ，8 0 m p a - h c l a ，8 0 m p a - h c l b 未特别指明处分别代表动态超高压 微射流均质机8 0 m p a 处理三次所得膳食纤维、纤维素、半纤维素a 和半纤维素b ，其它 压力条件下以此类推； 2 0 d f y 添加均质机2 0 m p a 处理膳食纤维的酸奶 6 0 d f y 添加d h p m6 0 m p a 改性膳食纤维的酸奶，其它处理压力以此类推 x 学位论文独创性声明 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名( 手写) ：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解南昌史学有关保留、使用学位论文的规定，有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。同时授权中 国科学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通 过网络向社会公众提供信息服务。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名( 手写) ：导师签名( 手写) ：五以政彩参 签字嗍年月日 签字嗍如歹年6 月i 广日 第1 章前言 第1 章前言 1 1动态超高压微射流技术的研究现状 高压食品加工技术是目前食品加工的一项高新技术，被人们称之为当今世界 十大尖端科技之一。动态超高压微射流技术( d y n a m i ch i g hp r e s s u r e m i c r o f l u i d i z a t i o n ，d h p m ) 是一种新兴的高压加工技术，它以超高压理论、流 体力学理论、撞击流理论为基础，集输送、混合、超微粉碎、加压、膨化等多种 单元操作于一体，能对流体混合物料进行强烈剪切、高速撞击、压力瞬时释放、 高频振荡、膨爆和气穴等一系列的综合作用，从而起到很好的超微化、微乳化和 均一化效果l lj 。 动态超高压微射流均质机是在动态超高压微射流技术基础上发展起来的，以 实现物料的乳化、均质为主要目的一种技术装备。如图1 1 所示，动态超高压微 射流均质机主要是由液压泵和撞击腔( i n t e r a c t i v ec h e m b e r ) 所组成。它利用液压 泵所产生的高压，使撞击腔内的流体被分散成两股或更多股细流，并在极小空间 内进行强烈的高速撞击。在撞击的过程中瞬间转化其大部分能量，产生巨大的压 力降，从而使得液体颗粒高度破碎。目前，生产动态超高压微射流均质机的公司 有：美国m i c r o f l u i d i c s 公司、德国a p v 公司、加拿大a v e s t i n 公司、日本夕哆于 步口少公司等，我国的一些湿法均质机生产企业也在积极的研制相关设备。 ：百l 水 反应室 绚科出口 图1 1动态超高压微射流均质机工作原理图 f i g 1 1t h ew o r k i n gp r i n c i p l ed i a g r a mo fd y n a m i ch i g hp r e s s u r em i c r o f l u i d i z e r 目前对动态超高压微射流技术的研究大多是围绕这一设备展开的，主要包括 两个方面：微射流均质机撞击腔作用机制的探讨和微射流均质机用途的拓展研 究。 在微射流均质机内，为实现射流撞击这一作用，主要的力学形式是采用高速 液流喷射至坚固材料( 液一固相撞) 和高速流体间的相撞( 液一液相撞) 。因而， 第1 章前言 撞击腔的设计是决定动态超高压微射流均质机作用效果的核心元件。h a k a n s s o n ( 2 0 0 9 ) 采用动态仿真模型对高压均质过程中