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超聲波牛奶均質(zhì)器產(chǎn)品簡介

超聲波牛奶均質(zhì)器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(qiáng)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(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(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(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(dá)到普通低頻機(jī)械攪動所達(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,，其強(qiáng)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

超聲波數(shù)字式均質(zhì)器原理

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(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、非線形的振蕩運(yùn)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??；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(jī)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(qiáng)達(dá)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(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(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(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(xì)胞粉碎機(jī)對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(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(dá)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(jìn)行超聲波均質(zhì),，對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、維生素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(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(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