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高压均质、高剪切乳化、微射流均质的比较

作者:www.willnano.com 日期:2023-06-17 点击:732
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在生产果蔬汁乳制品的过程中,如何制作适口性强,且高度保留营养成分及均匀乳化状态是食品生产领域一直要解决的问题之一。在目前的生产过程中,主要采用高剪切乳化,高压均质与微射流均质进行乳化过程。本文对高压均质高剪切乳化、微射流均质三种均质方式进行了比较。

1. 乳化与均质的由来

工业上,两种互不相溶的液体或固液夹杂时,通常利用乳化机来完成油水乳化,达到分散均质的作用。当油水两相介质夹杂形成油包水或水包油后,不能稳定存在,需要合适的乳化剂来改善体系的表面张力,同时需要利用强烈的切割分散,将介质打散为细小颗粒,较终形成稳定均匀的分散体系,达到良好的乳化效果。

2.均质机的原理

均质机的作用力主要为剪切力和压力。在均质过程中,产生层流效应,分散相颗粒或液滴被剪切和延伸拉碎;受到湍流效应影响,颗粒或液滴在压力波动下产生随机变形;受到空穴效应的影响,较高的压力作用使小气泡迅速破裂,释放能量,从而引起局部液压冲击,造成振动。在这些共同作用下,物料呈良好的均匀分布状态。

3. 均质机的比较

高压均质机主要通过压力系统的高压对物料挤压、延伸、撞击、破碎,主要依靠空穴效应和湍流效应。均质机的均质阀设计间隙大,均质压力较低,在对高硬度颗粒均质时容易损坏,维修难度大。优点是价格相对较低。高压均质机对处理软性、半软性的颗粒状物料比较合适。

微射流均质机利用百微米左右孔道形成音速射流,射流间相互对撞,进行极强烈的剪切,得到更高的均质压力, 产生更好的粒径分布效果。但是, 其设计压力高, 流量较小, 造价相对偏高。具体比较见表1。

高剪切乳化机主要是靠定转子之间的相对高速运动产生的高剪切作用 ,使物料剪切、撕裂和混合,同时,较强的空穴作用对物料颗粒进行分散、细化、均质。其优点是处理量大,生产的产品稳定性好,不容易破坏乳分层,机器比较耐用,而且容易维修,均质形式更加丰富,缺点是体积比较大。

三种均质机的比较.png

4.应用分析

高压均质机由于压力限制,对处理软性、半软性的颗粒状物料比较合适,不适宜高粘度的物料。高压均质机使各类乳品饮料中的脂肪球显著细化,用于冰淇淋等制品的生产中,能提高料液的细洁度和疏松度,防止或减少料液分层,口感更醇。高剪切乳化机比较适合处理含纤维较多或者较硬的颗粒物料,混料、杀菌、均质可同时完成。高剪切乳化机广泛应用于粘度较大、乳化要求较高的产品,如果酱、果茶等。微射流均质机使介质的颗粒极度细化(液—液均质平均粒度在1 微米以下),均质后的产品还能得到不沉淀、高胶状、高稳定性等优点,从而使成品的外观也大大改善,适用于纳米新材料、制药、生物技术、化妆品、高端饮品等行业。

人体吸收是由于酶的作用,进入人体的物质其颗粒度越小则与酶接触起反应的表面积越大,吸收的效率就越高。能够高效率地破碎细胞壁,从而提取其内含物,对提高人体的吸收率有很大的意义。因此,选择合适的均质设备成为生产过程中的关键。各设备均有利弊,单独使用高压均质机,由于压力较小,达不到分散研磨的良好效果,单独使用微射流均质机,其流量较小,高剪切乳化机的搅拌作用强烈。因此,可以采取二者或三者协同作用来处理物料,或能达到较好的均质效果。

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