超聲波乳化均質(zhì)機(jī)原理:
空化作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí),液體中分子的平均距離隨著分子的振動(dòng)而變化,當(dāng)其超過(guò)保持液體作用的臨界分子間距時(shí),即形成空化現(xiàn)象。超聲波空化作用分2種形式,穩(wěn)態(tài)空化(頻率200~500kHz,聲強(qiáng)<10W/cm2)和瞬態(tài)空化(頻率20 ~100kHz,聲強(qiáng)>10W/cm2)。穩(wěn)態(tài)空化在較低聲強(qiáng)作用下即可發(fā)生,氣泡在負(fù)壓半周期內(nèi)緩慢膨脹,在正壓半周期內(nèi)緩慢收縮但不致破裂,氣泡做周期性的、非線(xiàn)形的振蕩運(yùn)動(dòng)。穩(wěn)態(tài)空化氣泡壽命相對(duì)較長(zhǎng),空化程度較為緩和,對(duì)介質(zhì)微環(huán)境的影響較小;瞬態(tài)空化絕熱收縮至膨脹瞬間,泡內(nèi)可產(chǎn)生高溫高壓,破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)或破碎細(xì)胞,使酶失活。瞬態(tài)空化程度劇烈,使介質(zhì)形成多個(gè)局部ji端的物理化學(xué)環(huán)境,對(duì)介質(zhì)微環(huán)境有較大影響。瞬態(tài)空化正是以這種特殊的能量形式加速了某些化學(xué)反應(yīng),又為某些反應(yīng)啟動(dòng)了新的通道。
由超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高頻振蕩訊號(hào),通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動(dòng)而傳播到介質(zhì)中,超聲波在溶液中疏密相間地向前輻射,當(dāng)聲波的壓強(qiáng)達(dá)到一定的大氣壓時(shí),產(chǎn)生數(shù)以萬(wàn)計(jì)的微小氣泡,這些氣泡在超聲波縱向傳播的負(fù)壓區(qū)形成、生長(zhǎng),而在正壓區(qū)迅速閉合。這種現(xiàn)象稱(chēng)為超聲“空化作用”。空化作用可用于促進(jìn)化學(xué)反應(yīng),粉碎液內(nèi)懸浮物,制造乳劑,殺滅細(xì)菌,或清洗機(jī)件等。超聲波均質(zhì)就是利用超聲波在液體中的空化作用達(dá)到物料均勻分散的效果。超聲波的均質(zhì)效果不僅與功率密度有關(guān),而且與超聲頻率及超聲處理的時(shí)間有關(guān)。在適當(dāng)?shù)某曨l率下,在一定的時(shí)間內(nèi)可以用最小的功率密度達(dá)到理想的分散效果。
超聲波乳化均質(zhì)機(jī)應(yīng)用:
超聲波均質(zhì)技術(shù)主要應(yīng)用于乳品。
自然狀態(tài)的牛奶,其脂肪球直徑大小不均勻,變動(dòng)于1~10μm 之間,一般為2~5μm[1],這些脂肪球由于上浮力而浮在牛奶表面形成一層奶油層,使牛奶產(chǎn)生分層現(xiàn)象。這些脂肪球的存在大大影響了牛奶和奶制品的外觀和口感。如果將牛奶均質(zhì),其脂肪球直徑可控制在2μm 左右,這時(shí)牛奶脂肪的表面積增大,上浮力下降,從而避免分層,達(dá)到均一化的效果。均質(zhì)的獨(dú)te效果從外觀、口感等方面都使產(chǎn)品的質(zhì)量更上一層樓,因而均質(zhì)處理是牛奶制品前處理工藝中非常重要的一環(huán)。