超聲波液體均質(zhì)設(shè)備產(chǎn)品簡介

　　超聲波液體均質(zhì)設(shè)備是利用超聲波在液體中的空化作用及其他物理作用來達到均質(zhì)效果的,。物理作用指的是超聲波可在液體中形成有效的攪動與流動破壞介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、粉碎液體中的顆粒,，主要是液體間碰撞,、微相流和沖擊波導(dǎo)致顆粒表面形態(tài)變化?？栈饔檬侵冈诔暡ㄗ饔孟?，液體在強度較弱的地方產(chǎn)生空穴即小氣泡，小氣泡隨超聲脈動,，在一個聲周期內(nèi),，空穴會塌陷。超聲空化還會產(chǎn)生強烈的機械作用,，在固體界面附近產(chǎn)生快速射流或聲沖流,，在液體中產(chǎn)生強大的沖擊波。

　　超聲波是指聲波頻率大于20kHz的機械彈性波,，波速一般為1500m/s,，波長一般為0.01～10cm。超聲波是一種機械振動在媒質(zhì)中的傳播過程,，具有聚束,、定向、反射和透射等特性,，它在媒質(zhì)中主要產(chǎn)生2種形式的振動即橫波和縱波,，前者只能在固體中產(chǎn)生，而后者可在固,、液,、氣體中產(chǎn)生。

　　超聲波與媒質(zhì)的相互作用機制分為三種：熱機制,、機械(力學(xué))機制,、空化機制,。

　　超聲波牛奶均質(zhì)器熱效應(yīng)指超聲波在媒質(zhì)中傳播的過程中，其振動能量不斷被媒質(zhì)吸收,，并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使自身溫度升高。聲能的吸收引起媒質(zhì)中整體的加熱,、邊界外的局部加熱,、空化形成激波時導(dǎo)致波前處的局部加熱等。超聲波強度愈大,，熱作用愈強,。

　　超聲波牛奶均質(zhì)器機械作用指超聲波是一種機械振動能量的傳播形式，會在液體中形成有效的流動與攪動,，導(dǎo)致介質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞,，液體中的顆粒被粉碎，達到普通低頻機械攪動所達不到的效果,。超聲波的機械作用常被用于擊碎,、凝集、切割等方面,。

　　空化作用是指當(dāng)超聲波作用在介質(zhì)中時,，其強度超過了某一空氣閥值時，則會產(chǎn)生空化現(xiàn)象,。

　　工作原理

　　空化作用是超聲波在介質(zhì)中傳播時,，液體中分子的平均距離隨著分子的振動而變化，當(dāng)其超過保持液體作用的臨界分子間距時,，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<10w 20="">10W/cm2),。穩(wěn)態(tài)空化在較低聲強作用下即可發(fā)生，氣泡在負壓半周期內(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、非線形的振蕩運動,。穩(wěn)態(tài)空化氣泡壽命相對較長,，空化程度較為緩和，對介質(zhì)微環(huán)境的影響較?。凰矐B(tài)空化絕熱收縮至膨脹瞬間,，泡內(nèi)可產(chǎn)生高溫高壓,，破壞細胞結(jié)構(gòu)或破碎細胞,，使酶失活。瞬態(tài)空化程度劇烈,，使介質(zhì)形成多個局部的物理化學(xué)環(huán)境,，對介質(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)啟動了新的通道,。

　　由超聲波發(fā)生器所發(fā)出的高頻振蕩訊號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機械振動而傳播到介質(zhì)中,，超聲波在溶液中疏密相間地向前輻射,，當(dāng)聲波的壓強達到一定的大氣壓時，產(chǎn)生數(shù)以萬計的微小氣泡,，這些氣泡在超聲波縱向傳播的負壓區(qū)形成,、生長，而在正壓區(qū)迅速閉合,。這種現(xiàn)象稱為超聲“空化作用”,。空化作用可用于促進化學(xué)反應(yīng),，粉碎液內(nèi)懸浮物,，制造乳劑，殺滅細菌,，或清洗機件等,。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間有關(guān),。在適當(dāng)?shù)某曨l率下，在一定的時間內(nèi)可以用*小的功率密度達到理想的分散效果,。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　目前,，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，這時牛奶脂肪的表面積增大，上浮力下降,，從而避免分層,，達到均一化的效果。均質(zhì)的獨*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)。

　　原料乳經(jīng)均質(zhì)后乳品的外觀,、口感,、營養(yǎng)成分等品質(zhì)會有很大的改善，故均質(zhì)處理是乳制品前處理工藝中極其重要的環(huán)節(jié)(馬勇等,，2006),。超聲波因空化及其他物理作用，對物料具有均質(zhì)的效果,。已有許多研究報道了超聲波對牛乳的均質(zhì)效果,。馬勇等人(2006)利用超聲波細胞粉碎機對0.5 kg牛奶進行超聲處理。結(jié)果表明,，牛奶溫度40 ℃下超聲均質(zhì)10 min的均質(zhì)效果,。朱海清(2002)研究了超聲波對牛奶的均質(zhì)效果。在頻率為40 k Hz,、功率密度為0.8 W/ cm2條件下超聲均質(zhì)1 min,，脂肪球平均粒徑為0.584 µm，94 %的脂肪球粒徑小于1 µm,，均質(zhì)效果*為理想,。Schmidt(1985)研究了超聲波對牛奶的均質(zhì)效果。在60 ℃,、20±1 k Hz的實驗室條件下對4 m L低脂牛奶進行均質(zhì),，處理后脂肪平均粒徑小于1 µm。Villamiel等(2000)應(yīng)用高強度超聲波對牛奶脂肪的影響進行研究,。超聲處理后,，脂肪球粒度減小81.5 %。Wu等(2000)研究了超聲波對原料奶脂肪球的均質(zhì)作用,。研究發(fā)現(xiàn)：與傳統(tǒng)均質(zhì)相比,，高振幅超聲波對牛奶有更好的均質(zhì)效果。Ertugay和Sengul等(2004)研究了超聲波對牛奶的均質(zhì)效果,。結(jié)果為在450 W超聲條件下超聲10 min,，脂肪球直徑大小為0.725 µm；在180 W條件下10 min與傳統(tǒng)均質(zhì)效果相類似,。研究表明與傳統(tǒng)方法相比,，超聲波對牛奶有更好的均質(zhì)效果，且隨著均質(zhì)時間和超聲功率的增加，均質(zhì)效果也相應(yīng)的增加,。Dhar等(1996)研究了超聲波對人奶的作用,。發(fā)現(xiàn)超聲波與加熱相結(jié)合可以達到均質(zhì)和巴氏殺菌的雙重效果,。Martinez等(1992)對來自42位母親的人奶進行超聲波均質(zhì),，對Ig A和Ig G抗體、乳鐵蛋白和人乳中細菌含量的影響進行了測試,。結(jié)果表明,，低溫超聲波均質(zhì)牛奶可以減少脂肪損失，且不破壞球蛋白Ig A,、Ig G和乳鐵蛋白,。

　　發(fā)酵乳制品因其豐富的營養(yǎng)價值和良好風(fēng)味，越來越受到人們的青睞,。酸奶不僅能提供大量的鈣,、磷、鎂,、A,、核黃素，而且能夠提供大量對人體有益的微生態(tài)益生菌,。在過去的30年來,，酸奶產(chǎn)業(yè)增長迅速。為了保持快的增長速度,，應(yīng)在酸奶加工技術(shù),、包裝、口感,、質(zhì)地等方面有所創(chuàng)新?，F(xiàn)已有研究表明，經(jīng)超聲作用的牛奶,，可以增加酸奶的粘度,，在一定程度上改善乳品的品質(zhì)。如產(chǎn)酸穩(wěn)定,，更易控制,；在香氣、外觀形態(tài),、色澤,、滋味等指標中，超聲均質(zhì)酸奶在香氣及外觀形態(tài)等方面表現(xiàn),；可以提高乳糖轉(zhuǎn)化率,，對乳糖不耐癥的人群來說意義非凡；發(fā)酵時間減少；增加酸奶持水力和黏度,，減少脫水收縮作用等,。

　　此外，對果汁,、果醬,、蛋黃醬、番茄醬及色拉油等被加工物料施以適當(dāng)強度的超聲波,，可使液體中的分散相均質(zhì),，達到乳化的效果