超聲波液體均質設備

　　超聲波液體(ti) 均質設備產(chan) 品簡介

　　超聲波液體(ti) 均質設備是利用超聲波在液體(ti) 中的空化作用及其他物理作用來達到均質效果的。物理作用指的是超聲波可在液體(ti) 中形成有效的攪動與(yu) 流動破壞介質的結構、粉碎液體(ti) 中的顆粒，主要是液體(ti) 間碰撞、微相流和衝(chong) 擊波導致顆粒表麵形態變化。空化作用是指在超聲波作用下，液體(ti) 在強度較弱的地方產(chan) 生空穴即小氣泡，小氣泡隨超聲脈動，在一個(ge) 聲周期內(nei) ，空穴會(hui) 塌陷。超聲空化還會(hui) 產(chan) 生強烈的機械作用，在固體(ti) 界麵附近產(chan) 生快速射流或聲衝(chong) 流，在液體(ti) 中產(chan) 生強大的衝(chong) 擊波。

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

　　超聲波與(yu) 媒質的相互作用機製分為(wei) 三種：熱機製、機械(力學)機製、空化機製。

　　超聲波牛奶均質器熱效應指超聲波在媒質中傳(chuan) 播的過程中，其振動能量不斷被媒質吸收，並轉變為(wei) 熱能，使自身溫度升高。聲能的吸收引起媒質中整體(ti) 的加熱、邊界外的局部加熱、空化形成激波時導致波前處的局部加熱等。超聲波強度愈大，熱作用愈強。

　　超聲波牛奶均質器機械作用指超聲波是一種機械振動能量的傳(chuan) 播形式，會(hui) 在液體(ti) 中形成有效的流動與(yu) 攪動，導致介質結構的破壞，液體(ti) 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於(yu) 擊碎、凝集、切割等方麵。

　　空化作用是指當超聲波作用在介質中時，其強度超過了某一空氣閥值時，則會(hui) 產(chan) 生空化現象。

　　工作原理

　　空化作用是超聲波在介質中傳(chuan) 播時，液體(ti) 中分子的平均距離隨著分子的振動而變化，當其超過保持液體(ti) 作用的臨(lin) 界分子間距時，即形成空化現象。超聲波空化作用分2種形式，穩態空化(頻率200~500kHz，聲強<10w 20="">10W/cm2)。穩態空化在較低聲強作用下即可發生，氣泡在負壓半周期內(nei) 緩慢膨脹，在正壓半周期內(nei) 緩慢收縮但不致破裂，氣泡做周期性的、非線形的振蕩運動。穩態空化氣泡壽命相對較長，空化程度較為(wei) 緩和，對介質微環境的影響較小；瞬態空化絕熱收縮至膨脹瞬間，泡內(nei) 可產(chan) 生高溫高壓，破壞細胞結構或破碎細胞，使酶失活。瞬態空化程度劇烈，使介質形成多個(ge) 局部的物理化學環境，對介質微環境有較大影響。瞬態空化正是以這種特殊的能量形式加速了某些化學反應，又為(wei) 某些反應啟動了新的通道。

　　由超聲波發生器所發出的高頻振蕩訊號，通過換能器轉換成高頻機械振動而傳(chuan) 播到介質中，超聲波在溶液中疏密相間地向前輻射，當聲波的壓強達到一定的大氣壓時，產(chan) 生數以萬(wan) 計的微小氣泡，這些氣泡在超聲波縱向傳(chuan) 播的負壓區形成、生長，而在正壓區迅速閉合。這種現象稱為(wei) 超聲“空化作用”。空化作用可用於(yu) 促進化學反應，粉碎液內(nei) 懸浮物，製造乳劑，殺滅細菌，或清洗機件等。超聲波均質就是利用超聲波在液體(ti) 中的空化作用達到物料均勻分散的效果。超聲波的均質效果不僅(jin) 與(yu) 功率密度有關(guan) ，而且與(yu) 超聲頻率及超聲處理的時間有關(guan) 。在適當的超聲頻率下，在一定的時間內(nei) 可以用*小的功率密度達到理想的分散效果。

　　應用領域

　　目前，超聲波均質技術主要應用於(yu) 乳品。

　　自然狀態的牛奶，其脂肪球直徑大小不均勻，變動於(yu) 1～10μm 之間，一般為(wei) 2～5μm[1]，這些脂肪球由於(yu) 上浮力而浮在牛奶表麵形成一層奶油層，使牛奶產(chan) 生分層現象。這些脂肪球的存在大大影響了牛奶和奶製品的外觀和口感。如果將牛奶均質，其脂肪球直徑可控製在2μm 左右，這時牛奶脂肪的表麵積增大，上浮力下降，從(cong) 而避免分層，達到均一化的效果。均質的獨*果從(cong) 外觀、口感等方麵都使產(chan) 品的質量更上一層樓，因而均質處理是牛奶製品前處理工藝中非常重要的一環。

　　原料乳經均質後乳品的外觀、口感、營養(yang) 成分等品質會(hui) 有很大的改善，故均質處理是乳製品前處理工藝中極其重要的環節(馬勇等，2006)。超聲波因空化及其他物理作用，對物料具有均質的效果。已有許多研究報道了超聲波對牛乳的均質效果。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。結果表明，牛奶溫度40 ℃下超聲均質10 min的均質效果。朱海清(2002)研究了超聲波對牛奶的均質效果。在頻率為(wei) 40 k Hz、功率密度為(wei) 0.8 W/ cm2條件下超聲均質1 min，脂肪球平均粒徑為(wei) 0.584 µm，94 %的脂肪球粒徑小於(yu) 1 µm，均質效果*為(wei) 理想。Schmidt(1985)研究了超聲波對牛奶的均質效果。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，處理後脂肪平均粒徑小於(yu) 1 µm。Villamiel等(2000)應用高強度超聲波對牛奶脂肪的影響進行研究。超聲處理後，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作用。研究發現：與(yu) 傳(chuan) 統均質相比，高振幅超聲波對牛奶有更好的均質效果。Ertugay和Sengul等(2004)研究了超聲波對牛奶的均質效果。結果為(wei) 在450 W超聲條件下超聲10 min，脂肪球直徑大小為(wei) 0.725 µm；在180 W條件下10 min與(yu) 傳(chuan) 統均質效果相類似。研究表明與(yu) 傳(chuan) 統方法相比，超聲波對牛奶有更好的均質效果，且隨著均質時間和超聲功率的增加，均質效果也相應的增加。Dhar等(1996)研究了超聲波對人奶的作用。發現超聲波與(yu) 加熱相結合可以達到均質和巴氏殺菌的雙重效果。Martinez等(1992)對來自42位母親(qin) 的人奶進行超聲波均質，對Ig A和Ig G抗體(ti) 、乳鐵蛋白和人乳中細菌含量的影響進行了測試。結果表明，低溫超聲波均質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。

　　發酵乳製品因其豐(feng) 富的營養(yang) 價(jia) 值和良好風味，越來越受到人們(men) 的青睞。酸奶不僅(jin) 能提供大量的鈣、磷、鎂、A、核黃素，而且能夠提供大量對人體(ti) 有益的微生態益生菌。在過去的30年來，酸奶產(chan) 業(ye) 增長迅速。為(wei) 了保持快的增長速度，應在酸奶加工技術、包裝、口感、質地等方麵有所創新。現已有研究表明，經超聲作用的牛奶，可以增加酸奶的粘度，在一定程度上改善乳品的品質。如產(chan) 酸穩定，更易控製；在香氣、外觀形態、色澤、滋味等指標中，超聲均質酸奶在香氣及外觀形態等方麵表現；可以提高乳糖轉化率，對乳糖不耐症的人群來說意義(yi) 非凡；發酵時間減少；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強度的超聲波，可使液體(ti) 中的分散相均質，達到乳化的效果