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超聲波分離增強(qiáng)乳脂球的乳化原理

更新時(shí)間:2022-07-07      瀏覽次數(shù):1533
超聲波分離增強(qiáng)乳脂球的乳化

我們消費(fèi)和享用的乳制品如牛奶,奶酪和黃油通常經(jīng)過(guò)分離過(guò)程,將牛奶中的脂肪去除或濃縮至制造商規(guī)定的產(chǎn)品規(guī)格。在乳制品行業(yè),該離心機(jī)通過(guò)快速旋轉(zhuǎn)施加強(qiáng)烈的g力來(lái)從牛奶中除去脂肪。由于乳脂是一種有價(jià)值的商品,通常的做法是從牛奶中去除所有脂肪,并根據(jù)需要將分離的乳脂重新組合回脫脂乳中,制成標(biāo)準(zhǔn)脂肪濃度的產(chǎn)品。

傳統(tǒng)上,分離只是通過(guò)讓牛奶中的奶油上升,然后去除頂部奶油來(lái)進(jìn)行分離。這種做法很慢,需要很多小時(shí)才能實(shí)現(xiàn)充分的分離。 然后,這種方式舊然在被使用,主要是由像意大利北部以巴馬干酪和羅馬諾奶酪聞名的奶酪制造商。這些奶酪生產(chǎn)商繼續(xù)應(yīng)用這些傳統(tǒng)的方法,因?yàn)樗a(chǎn)出具有脂肪大小分布的牛奶,有助于這些奶酪的*風(fēng)味。這個(gè)過(guò)程創(chuàng)造了一個(gè)用離心無(wú)法實(shí)現(xiàn)的分離方式。超聲波分離已被*為該技術(shù)補(bǔ)充技術(shù),可以通過(guò)“自然"方法顯著提高牛奶中脂肪的分離率。

當(dāng)聲波駐波應(yīng)用于牛奶體積時(shí),脂肪球聚集在壓力波腹上,可以觀察到脂肪球的“條帶"。 邁爾斯等人在一個(gè)小試管容器中觀察到了這種現(xiàn)象。乳脂球在壓力中心聚集和濃縮,聚集成較大的絮凝體的概率增加。當(dāng)脂肪球聚集成較大的絮狀物時(shí),由于斯托克斯定律所描述的流體動(dòng)力學(xué)半徑增加,它們開(kāi)始更快地上升到表面。

Juliano等人使用重組乳狀液演示了在批處理系統(tǒng)中擴(kuò)大(可達(dá)6L體積)的方法。對(duì)于重組乳狀液,可以在容器中使用400kHz的超聲頻率實(shí)現(xiàn)快速的分離,其中換能器到反射器的距離在18~20cm之間。在這些距離處,1MHz的頻率不如400kHz有效,2MHz的頻率比1MHz的效果差。然而,用于快速分離重組乳狀液的參數(shù)并不能成功分離同一容器內(nèi)天然全脂乳中的脂肪球。

可以歸結(jié)為幾個(gè)原因:

  • 天然全脂牛奶與重組乳狀液相比,具有不同的性質(zhì),即粒徑分布和表面組成。

  • 天然全脂奶的平均粒徑較小,因此需要高頻超聲或強(qiáng)大的聲能密度才能有效地進(jìn)行操作。

  • 為了有效地應(yīng)用> 1MHz的高頻超聲,傳感器與反射器之間的距離的幾何形狀也應(yīng)盡量小以減小衰減。

Leong等人應(yīng)用這些概念來(lái)實(shí)現(xiàn)使用天然全脂乳的分離。研究表明,在本例中>1mhz的高頻超聲,在使用短的傳感器-反射器分離距離(30 - 85 mm)的情況下,可以有效操縱和分離天然全脂牛奶中的脂肪小球。此外,發(fā)現(xiàn)采用并聯(lián)布置的雙換能器由于能夠?qū)崿F(xiàn)單位體積更高的能量密度而影響更快地撇去脂肪。

Leong等人也表明存在一個(gè)“蕞優(yōu)"的溫度范圍,在此范圍內(nèi)乳脂分離率蕞大。在20和60℃之間的溫度范圍提供了實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中乳脂的快速分離。

近已經(jīng)強(qiáng)調(diào)了超聲分離能夠?qū)⑷橹厩蚍逐s成或大或小的脂肪球,提高流體中脂肪球的比例。這些流可能具有創(chuàng)造具有增強(qiáng)的微結(jié)構(gòu)的乳制品的潛力。這是通過(guò)持續(xù)的在反應(yīng)器內(nèi)的特定位置以規(guī)定的間隔操作加工和收集產(chǎn)品來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

值得注意的是,經(jīng)超聲處理后,乳脂在分離容器中的分布,小的脂滴留在容器底部,較大的脂滴富集在靠近容器頂部的奶油中。這些位于容器頂部和底部的餾分可以通過(guò)溢流/下流門收集。類似的技術(shù)可以用于分離含有特定粒徑分布的食物成分流。

超聲波分離增強(qiáng)乳脂球的乳化



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