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等靜壓工作原理為帕斯卡定律：“在密閉容器內(nèi)的介質(zhì)（液體或氣體）壓強(qiáng)，可以向各個方向均等地傳遞。” 等靜壓技術(shù)已有70多年的歷史，初期主要應(yīng)用于粉末冶金的粉體成型；近20年來，等靜壓技術(shù)已廣泛應(yīng)用于陶瓷鑄造、原子能、工具制造、塑料、超高壓食品滅菌和石墨、陶瓷、永磁體、高壓電磁瓷瓶、生物藥物制備、食品保鮮、高性能材料、等領(lǐng)域。

冷等靜壓技術(shù)，(Cold Isostatic Pressing,簡稱CIP)

是在常溫下，通常用橡膠或塑料作包套模具材料，以液體為壓力介質(zhì) 主要用于粉體材料成型，為進(jìn)一步燒結(jié)，煅造或熱等靜壓工序提供坯體。一般使用壓力為100~ 630MPa。

溫等靜壓技術(shù)，壓制溫度一般在80～120℃下．也有在250~450℃下，使用特殊的液體或氣體傳遞壓力，使用壓力為300MPa左右。主要用于粉體物料在室溫條件下不能成型的石墨、聚酰胺 橡膠材料等。以使能在升高的溫度下獲得堅(jiān)實(shí)的坯體。

熱等靜壓技術(shù)(hot isostatic pressing，簡稱HIP)

HIP ，是一種在高溫和高壓同時作用下，使物料經(jīng)受等靜壓的工藝技術(shù)，它不僅用于粉末體的固結(jié)．傳統(tǒng)粉末冶金工藝成型與燒結(jié)兩步作業(yè)一并完成，而且還用于工件的擴(kuò)散粘結(jié)，鑄件缺陷的消除，復(fù)雜形狀零件的制作等。在熱等靜壓中，一般采用氬、氨等惰性氣體作壓力傳遞介質(zhì)，包套材料通常用金屬或玻璃。工作溫度一般為1000~2200℃ ，工作壓力常為100~200MPa。

等靜壓技術(shù)作為一種成型工藝，與常規(guī)成型技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：a．等靜壓成型的制品密度高，一般要比單向和雙向模壓成型高5 ～l5 。熱等靜壓制品相對密度可達(dá)99 8%～99．09% 。

b．壓坯的密度均勻一致。在模壓成型中，無論是單向、還是雙向壓制，都會出現(xiàn)壓坯密度分布不均現(xiàn)象。這種密度的變化在壓制復(fù)雜形狀制品時，往往可達(dá)到10% 以上。這是由于粉料與鋼模之間的摩擦阻力造成的。等靜壓流體介質(zhì)傳遞壓力，在各方向上相等。包套與粉料受壓縮大體一致，粉料與包套無相對運(yùn)動，它們之間的摩擦阻力很少，壓力只有輕微地下降，這種密度下降梯度一般只有1% 以下，因此，可認(rèn)為坯體密度是均勻的。

c-因?yàn)槊芏染鶆颍灾谱鏖L徑比可不受限制，這就有利于生產(chǎn)棒狀、管狀細(xì)而長的產(chǎn)品。

d．等靜壓成型工藝，一般不需要在粉料中添加潤滑劑，這樣既減少了對制品的污染，又簡化了制造工序。

e．等靜壓成型的制品，性能優(yōu)異，生產(chǎn)周期短，應(yīng)用范圍廣。等靜壓成型工藝的缺點(diǎn)是，工藝效率較

低，設(shè)備昴貴。本文著重介紹冷等靜壓技術(shù)的應(yīng)用，以及冷等靜壓設(shè)備的一些情況。

冷等靜壓成塑有濕袋法和干袋法兩種．相應(yīng)地等靜壓機(jī)的結(jié)構(gòu)也有所不同。

將粉末裝入塑性袋，直接打入液體壓力介質(zhì)，和液體相接觸．因此稱濕袋法。這種方法可任意改變塑性包套的形狀和尺寸．制品靈活性很大．適用于小規(guī)模生產(chǎn)。每次都要進(jìn)行裝袋、卸袋操作，生產(chǎn)效率不高，不能連續(xù)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。

橡皮袋首先放在缸內(nèi)．工作時不取出，粉末裝入另外的成型塑性袋后．放進(jìn)加壓橡皮袋內(nèi)，與液體不相接觸．因此稱為干袋法。這種方法可連續(xù)操作，即把上蓋打開．從料斗裝料．然后蓋好上蓋加壓成受．出料時．把上蓋打開．通過底部的頂棒把壓坯從上邊頂出去。操作周期短，適用于成批生產(chǎn)．但產(chǎn)品規(guī)格受限制．因?yàn)榧訅核苄阅２荒芙?jīng)常更換。由于大量使用的主要是濕袋法．因此下面著重介紹濕袋冷等靜壓設(shè)備結(jié)構(gòu)。

超高壓容器是冷等靜壓技術(shù)的主要設(shè)備，是壓制粉末或其他物品的工作室．必須要有足夠的強(qiáng)度和可靠的密封性。容器缸體的結(jié)構(gòu)．常采用螺紋式結(jié)構(gòu)和框架式結(jié)構(gòu)。 螺紋式結(jié)構(gòu)：缸體是一個上邊開口的坩堝狀圓筒筒體，為了安全可靠．在外面常裝加固鋼箍（熱套和鋼筒）．形成雙層缸體結(jié)構(gòu)。缸筒的上口用帶螺紋的塞頭連接和密封。這種結(jié)構(gòu)制造起來較簡單．但螺紋易損壞，安全可靠性較差．工作效率較低。為了操作方便．有的設(shè)計成開口螺紋結(jié)構(gòu)，塞頭裝入后，旋轉(zhuǎn)45’，上端另有液壓壓緊裝置。

框架式缸體結(jié)構(gòu)：缸體為一個圓筒，用高強(qiáng)度鋼制成．或用高強(qiáng)度鋼絲帶繞制，簡體內(nèi)的上、下塞是活動的，無螺紋連接。缸體的軸向力靠框架來承受。這佯，避免了螺紋結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中，工作起來安全可靠。對于缸體直徑大、壓力高的情況，更具有*性，但投資較高。

向容器內(nèi)注入高壓液體．是通過高壓泵以及相應(yīng)的管道、閥門來實(shí)現(xiàn)的。高壓泵有柱塞高壓泵（一般由電機(jī)皮帶輪帶動曲軸推動柱塞做往復(fù)運(yùn)動）、超高壓倍增器（由大面積活塞缸推動小面積柱塞高壓缸做往復(fù)式運(yùn)動）等。

為了使等靜壓機(jī)高效率地工作，必須配備輔助設(shè)備。自動冷等靜壓機(jī)的輔助設(shè)備主要有開、閉缸蓋移動框架．模具裝卸．粉末充填振動，壓坯脫模．壓力側(cè)量和操作系統(tǒng)等裝置。

往：表中QIC100等為冷等靜壓機(jī)型號．其中QIC代表冷等靜壓機(jī)，100代表框架承受的總軸向力為

100MN。

瑞典，是早研究成功并生產(chǎn)等靜壓機(jī)的國家， 質(zhì)量水平也較高， 出口量也。早在1939年就研制成功冷等靜壓機(jī)。六十年代后，又從事熱等靜壓機(jī)的研制。后來發(fā)展很快，到七十年代中期， 已能大批量生產(chǎn)象工作缸尺寸達(dá) l290mm ×2500mm，介質(zhì)工作溫度為1450℃ 工作壓力達(dá)320MPa的大型熱等 壓機(jī)系列產(chǎn)品， 并有出口。另外， 還能根據(jù)用戶要求設(shè)計制造新產(chǎn)品。其中由ASEA公司(后來的500強(qiáng)企業(yè)之ABB集團(tuán),ABB由兩個歷史100多年的國際性企業(yè)瑞典的阿西亞公司"ASEA"和瑞士的布朗勃法瑞公司"BBC Brown Boveri" 在1988年合并而成)生產(chǎn)的等靜壓機(jī)， 已在世界許多 家和地 獲得滿意的使用。據(jù)統(tǒng)計資料，僅60年 代中l(wèi)期至70年代 中瑞典就向美、英 日、前西德和前蘇聯(lián)等十三個國家和地區(qū)出口各種型號的等靜壓機(jī)5 0多臺(此期間， 我國也進(jìn)口了一臺型號為QICH80/63型等靜壓機(jī))， 其中熱等靜壓機(jī)就有30多臺.

美國是研制成功熱等靜壓機(jī)的國家。早在1955年，Battelle試驗(yàn)室就研制了一臺供試驗(yàn)用的用氦作傳力介質(zhì)的熱等靜壓機(jī)。據(jù)稱工作缸尺寸僅4．7mm， 介質(zhì)溫度為816℃。但從這以后的十年間， 則形成了工業(yè)應(yīng)用規(guī)模。而且，到了1975年，一臺工作缸體尺寸為直徑305Omm×915 0mm， 介質(zhì)溫度為1400℃的特大型熱等靜壓機(jī)建成投入應(yīng)用。另外，也制成僅供試驗(yàn)用的， 工作壓力達(dá)1050MPa，溫度為1540℃ ， 可成型壓坯尺寸為直徑25mm×高76mm的高壓熱等靜壓機(jī)。還出現(xiàn)了工作缸體尺寸為直徑229mm x1 624mm，工作溫度為2700℃ ，工作壓力為1 40MPa，可成型壓坯尺寸為直徑76mm x 1 02mm 的高溫?zé)岬褥o壓機(jī)。

超高壓滅菌技術(shù)（ultra—high pressure processing ）簡稱UHP，又稱超高壓技術(shù)（ultra-high pressure, UHP），高靜壓技術(shù)（high hydrostatic pressure , HHP），或高壓食品加工技術(shù)（high pressure processing, HPP）

超高壓殺菌技術(shù)（等靜壓技術(shù)在食品殺菌方面的運(yùn)用）是20 世紀(jì)90 年代由日本明治屋食品公司的殺菌方法，它同加熱殺菌一樣，經(jīng)100MPa 以上超高壓處理后的食品，可以殺死其中大部分或全部的微生物、鈍化酶的活性，從而達(dá)到保藏食品的目的，它是一個物理過程，在食品加工過程中主要是利用Le Chace－lier 原理和帕斯卡原理

超高壓滅菌（UHP）技術(shù)，就是在密閉容器內(nèi)，用水作為介質(zhì)對軟包裝食品等物料施以400～600MPa的壓力，從而殺死其中幾乎所有的細(xì)菌、霉菌和酵母菌，而且不會像高溫殺菌那樣造成營養(yǎng)成分破壞和風(fēng)味變化。超高壓滅菌的機(jī)理是通過破壞菌體蛋白中的非共價鍵，使蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)破壞，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)凝固及酶失活。超高壓還可造成菌體細(xì)胞膜破裂，使菌體內(nèi)化學(xué)組分產(chǎn)生外流等多種細(xì)胞損傷，這些因素綜合作用導(dǎo)致了微生物死亡。

超高壓技術(shù)不僅能殺滅微生物，而且能使淀粉成糊狀、蛋白質(zhì)成膠凝狀，獲得與加熱處理不一樣的食品風(fēng)味。超高壓技術(shù)采用液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行處理，易實(shí)現(xiàn)殺菌均勻、瞬時、高效。

但是，UHP技術(shù)對殺滅芽孢效果似乎不太理想，在綠茶茶湯中接種耐熱細(xì)菌芽孢后，采用室溫和400MPa靜水高壓處理，不能殺滅這些芽孢。另一方面，由于糖和鹽對微生物的保護(hù)作用，在粘度非常大的高濃度糖溶液中，超高壓滅菌效果并不明顯。由于處理過程壓力很高，食品中壓敏性成分會受到不同程度的破壞。其過高的壓力使得能耗增加，對設(shè)備要求過高。而且，超高壓裝置需要較高的投入，尚須解決其高成本的問題，不利于工業(yè)化推廣。

另外，超高壓滅菌一般采用水作為為壓力介質(zhì)，當(dāng)壓力超過600MPa時，水會出現(xiàn)臨界冰(純水在室溫超過600MPa壓力會結(jié)冰）的現(xiàn)象，因而只能使用油等其他物質(zhì)作為壓力介質(zhì)。超高壓滅菌的效果受多種因素的影響，如微生物種類、細(xì)胞形態(tài)、溫度、時間、壓力大小等。

目前，國外超高壓滅菌已在果蔬、酸奶、果醬、乳制品、水產(chǎn)品、蛋制品等生產(chǎn)中有了一定的應(yīng)用。在每cm2的肉食上施加大約6t重的壓力進(jìn)行高壓滅菌。結(jié)果，其味跟原來一樣，色澤也比原先更好看。日本明治屋食品公司將草莓、蘋果和獼猴桃等果醬經(jīng)軟包裝后在400～600MPa、10～30min條件下滅菌，產(chǎn)品的色澤和風(fēng)味不變，并保持了水果原有的口感，VC的保留率較高。

高壓技術(shù)和其它技術(shù)相結(jié)合，能更有效殺滅微生物，破壞酶，延長貨架壽命〔2〕。利用高壓CO2和高壓技術(shù)相結(jié)合方法處理胡蘿卜汁，使用4.9MPaCO2和300MPa高靜水壓結(jié)合處理，可使需氧菌失活，多酚氧化酶、脂肪氧化酶、果膠甲酯酶殘留活性分別低于11.3%、8.3%、35.1%。

一般情況液體或氣體壓力在0.1mpa～1.6mpa稱為低壓，1.6mpa～10mpa稱為中壓，10～100MPa稱為高壓，100MPa以上稱為超高壓.本文闡述的UHP技術(shù)的壓力通常在100～1000MPa.或更高。而把液體或氣體加壓到100MPa以上的技術(shù)稱為“超高壓技術(shù)”（ultra-high pressure, 簡稱UHP）

注：1. 1工程大氣壓(at)=1公斤力/厘米2.

2. 用水柱表示的壓力，是以純水在4oC時的密度值為標(biāo)準(zhǔn)的.

1兆帕(MPa)=145磅/英寸2(psi)=10.2千克/厘米2(kg/cm2)=10巴(bar)=9.8大氣壓(at m)

1磅/英寸2(psi)=0.006895兆帕(MPa)=0.0703千克/厘米2(kg/cm2)=0.0689巴(bar)=0.068大氣壓(at m)

1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=14.503磅/英寸2(psi)=1.0197千克/厘米2(kg/cm2)=0.987大氣壓(at m)

1大氣壓(at m)= 101.325千帕(KPa)=0.101325兆帕(MPa)=14.696磅/英寸2(psi)=1.0333千克/厘米2(kg/cm2)=1.0133巴(bar)

1兆帕(MPa)= 106Pa=7500.63mmHg

1Gpa=1000Mpa（此單位用于金剛石壓機(jī)和地心壓力，所以不常用）

真空度以mmHg（Torr）或Kpa、Pa為單位時，指的是絕壓，又稱殘壓、壓力，剩余壓力或吸入壓力。

當(dāng)以Mpa為單位時，指的是彈簧真空表的表壓，例：-0.078Mpa。那么絕壓應(yīng)為0.1-0.078=0.022Mpa。

當(dāng)時瑞典的 ASEA 是將 Battelle Memorial Institute（俄亥俄州哥倫布市）提出的等靜壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的公司。 20 年之后，ASEA 成為了 ABB 的一部分，而后者主要致力于等靜壓和鈑金成型壓機(jī)的市場開發(fā)。 1999 年，ABB 的高壓事業(yè)部被美國 Flow International 收購。而 Flow 了高壓技術(shù)在食品防腐市場的拓展應(yīng)用，所用的品牌名稱即為 Avure。 2005 年，Avure Technologies, Inc. 成為了私有的獨(dú)立公司。 今天，所有四種品牌的壓機(jī)都在各地的制造廠內(nèi)正常運(yùn)行著。