超聲波液體均質(zhì)設(shè)備產(chǎn)品簡(jiǎn)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(dá)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(dòng)與流動(dòng)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饔孟拢后w在強(qiáng)度較弱的地方產(chǎn)生空穴即小氣泡,，小氣泡隨超聲脈動(dòng),，在一個(gè)聲周期內(nèi)，空穴會(huì)塌陷,。超聲空化還會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)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(qiáng)大的沖擊波。

　　超聲波是指聲波頻率大于20kHz的機(jī)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(jī)械振動(dòng)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(dòng)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(jī)制分為三種：熱機(jī)制,、機(jī)械(力學(xué))機(jī)制,、空化機(jī)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(dòng)能量不斷被媒質(zhì)吸收,，并轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽棺陨頊囟壬?。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(shí)導(dǎo)致波前處的局部加熱等,。超聲波強(qiáng)度愈大,，熱作用愈強(qiáng)。

　　超聲波牛奶均質(zhì)器機(jī)械作用指超聲波是一種機(jī)械振動(dòng)能量的傳播形式,，會(huì)在液體中形成有效的流動(dòng)與攪動(dòng),，導(dǎo)致介質(zhì)結(jié)構(gòu)的破壞，液體中的顆粒被粉碎,，達(dá)到普通低頻機(jī)械攪動(dòng)所達(dá)不到的效果,。超聲波的機(jī)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(shí)，其強(qiáng)度超過了某一空氣閥值時(shí),，則會(huì)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(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 20="">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、非線形的振蕩運(yùn)動(dòng),。穩(wěn)態(tài)空化氣泡壽命相對(duì)較長,，空化程度較為緩和，對(duì)介質(zhì)微環(huán)境的影響較??；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,，而在正壓區(qū)迅速閉合,。這種現(xiàn)象稱為超聲“空化作用”?？栈饔每捎糜诖龠M(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*小的功率密度達(dá)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(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)*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(huì)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(duì)物料具有均質(zhì)的效果,。已有許多研究報(bào)道了超聲波對(duì)牛乳的均質(zhì)效果。馬勇等人(2006)利用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)對(duì)0.5 kg牛奶進(jìn)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(duì)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(duì)牛奶的均質(zhì)效果。在60 ℃,、20±1 k Hz的實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)4 m L低脂牛奶進(jìn)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(qiáng)度超聲波對(duì)牛奶脂肪的影響進(jìn)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(duì)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(duì)牛奶有更好的均質(zhì)效果,。Ertugay和Sengul等(2004)研究了超聲波對(duì)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(duì)牛奶有更好的均質(zhì)效果,，且隨著均質(zhì)時(shí)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(duì)人奶的作用,。發(fā)現(xiàn)超聲波與加熱相結(jié)合可以達(dá)到均質(zhì)和巴氏殺菌的雙重效果,。Martinez等(1992)對(duì)來自42位母親的人奶進(jìn)行超聲波均質(zhì)，對(duì)Ig A和Ig G抗體,、乳鐵蛋白和人乳中細(xì)菌含量的影響進(jìn)行了測(cè)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(jià)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(duì)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。現(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(biāo)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(duì)乳糖不耐癥的人群來說意義非凡,；發(fā)酵時(shí)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(duì)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(qiáng)度的超聲波，可使液體中的分散相均質(zhì),，達(dá)到乳化的效果