超声波分离增强乳脂球的乳化原理

更新时间：2022-07-07

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超声波分离增强乳脂球的乳化

我们消费和享用的乳制品如牛奶，奶酪和黄油通常经过分离过程，将牛奶中的脂肪去除或浓缩至制造商规定的产品规格。在乳制品行业，该离心机通过快速旋转施加强烈的g力来从牛奶中除去脂肪。由于乳脂是一种有价值的商品，通常的做法是从牛奶中去除所有脂肪，并根据需要将分离的乳脂重新组合回脱脂乳中，制成标准脂肪浓度的产品。

传统上，分离只是通过让牛奶中的奶油上升，然后去除顶部奶油来进行分离。这种做法很慢，需要很多小时才能实现充分的分离。然后，这种方式旧然在被使用，主要是由像意大利北部以巴马干酪和罗马诺奶酪闻名的奶酪制造商。这些奶酪生产商继续应用这些传统的方法，因为它生产出具有脂肪大小分布的牛奶，有助于这些奶酪的*风味。这个过程创造了一个用离心无法实现的分离方式。超声波分离已被*为该技术补充技术，可以通过“自然"方法显着提高牛奶中脂肪的分离率。

当声波驻波应用于牛奶体积时，脂肪球聚集在压力波腹上，可以观察到脂肪球的“条带"。迈尔斯等人在一个小试管容器中观察到了这种现象。乳脂球在压力中心聚集和浓缩，聚集成较大的絮凝体的概率增加。当脂肪球聚集成较大的絮状物时，由于斯托克斯定律所描述的流体动力学半径增加，它们开始更快地上升到表面。

Juliano等人使用重组乳状液演示了在批处理系统中扩大(可达6L体积)的方法。对于重组乳状液，可以在容器中使用400kHz的超声频率实现快速的分离，其中换能器到反射器的距离在18~20cm之间。在这些距离处，1MHz的频率不如400kHz有效，2MHz的频率比1MHz的效果差。然而，用于快速分离重组乳状液的参数并不能成功分离同一容器内天然全脂乳中的脂肪球。

可以归结为几个原因：

天然全脂牛奶与重组乳状液相比，具有不同的性质，即粒径分布和表面组成。
天然全脂奶的平均粒径较小，因此需要高频超声或强大的声能密度才能有效地进行操作。
为了有效地应用> 1MHz的高频超声，传感器与反射器之间的距离的几何形状也应尽量小以减小衰减。

Leong等人应用这些概念来实现使用天然全脂乳的分离。研究表明，在本例中>1mhz的高频超声，在使用短的传感器-反射器分离距离(30 - 85 mm)的情况下，可以有效操纵和分离天然全脂牛奶中的脂肪小球。此外，发现采用并联布置的双换能器由于能够实现单位体积更高的能量密度而影响更快地撇去脂肪。

Leong等人也表明存在一个“蕞优"的温度范围，在此范围内乳脂分离率蕞大。在20和60℃之间的温度范围提供了实验实验中乳脂的快速分离。

近已经强调了超声分离能够将乳脂肪球分馏成或大或小的脂肪球，提高流体中脂肪球的比例。这些流可能具有创造具有增强的微结构的乳制品的潜力。这是通过持续的在反应器内的特定位置以规定的间隔操作加工和收集产品来实现的。

值得注意的是，经超声处理后，乳脂在分离容器中的分布，小的脂滴留在容器底部，较大的脂滴富集在靠近容器顶部的奶油中。这些位于容器顶部和底部的馏分可以通过溢流/下流门收集。类似的技术可以用于分离含有特定粒径分布的食物成分流。

超声波分离增强乳脂球的乳化