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超聲波液體均質(zhì)設(shè)備

超聲波液體均質(zhì)設(shè)備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。

  • 產(chǎn)品型號:GB-SJ-2000
  • 廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
  • 更新時間:2024-07-30
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詳細介紹

  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)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??;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?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

 

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