Сущность процесса гомогенизации

Гомогенизация мол. и мол. прод-в осущ-ся в спец. аппаратах — гомогенизаторах. Основн. способом гомогенизации в мол. пром-ти явл-ся продавливание мол через узк. щель с пом. опред. давле­ния. При этом прим-ся гомогенизаторы низк. и высок. давления. Наиб. прим-е нашли гомогенизаторы выс. давления, или клапанные гомогенизаторы.

Клапан. гомогенизатор - аппарат высок. давле­ния, на нагнетат. линии к-го установлен гомогени­з. клапан. Для проведения гомогениз. мол поступает в насосный блок гом-ра, где поршневым насосом, соверш. возвратно-поступ. движение, создается высокое давление р₀. Диспергирование жир. шариков происходит в гомогенизи­рующем устройстве гом-ра в щели, образ. м/ду седлом и клапаном за счет того, что давле­ние гомогенизации р₀ начинает превышать давление масла на гид­равлический поршень (рис. 1). Поток мол. проникает в эту щель под выс. давлением. Размер щели в сто раз превыш. размер жир. шариков, а скорость течения потока мол. (400 м/с) очень велика за счет высокого давления, поэтому гомоген. происходит за 10—15 мкс.

По Н. В. Барановскому, жир. шарик в канале седла диаметром d (рис.2) движется с малой нач. скоростью v₀ (неск. м/с). За­тем он измен. направление и двиг. к пограничн. сеч-ю м/ду седлом и клапаном с неск. большей скоростью v'₀. В клапанной щели жир. шарик приобретает еще более вы­с. скорость v₁ (v₁ > v´₀ > v₀), составляющую несколько сотен м/с.

При переходе от мал. скоростей к высок. в жир. шари­ках происх. внутр. деформации. Шарики могут постепенно вытягиваться в нити преимущ. на входе в клапан. щель и разрыв-ся там на мелк. капельки либо соверш. вращат. движение, в рез. чего возникают ц/с, доста­точные для преодоления сил поверхн. натяжения.

Быстр. вытягивание жир. капли происх. благодаря пе­репаду давлений м/ду давлением гомогенизации р_о и давлением р₁, действ. на жир. шарики в зоне выс. скоростей, причем р_о знач. больше р₁. Происх. сдавливание жир. шарика, и жидкий мол. жир выдавливается из него в виде капли.

Теория разрушения жир. шариков турбулентными водово­ротами («микровихрями») -в жид-ти, движущ. с высокой скоростью, возникает большое кол-во микропотоков. Если турбулентный микропоток сталкивается с соразмерной ему каплей, последн. разруш-ся.

Кавитационная теория объясняет механизм дробл-я жир. шар. в клапанном гомогенизаторе-капельки жира разруш. ударными волнами, возник. при взрывах паровых пузырьков.Го­могенизация происх. при выходе мол. из гомогенизирую­щей щели.

Скорость потока мол. при прохожд. по узк. гомоген-й щели резко возраст. Она будет возраст. до тех пор, пока статич. давление не снизится до такого уровня, при к-м жид-ть закипает. Макс. скорость потока завис. от давл. на входе в гомогенизир. щель. Когда мол. покидает щель, скорость потока снижается, а давл. начин. расти. Кипение жид-ти прекращается, и па­ровые пузырьки взрываются.

Диспергирование жир.шариков может происх. и при ультразвуковой обраб. мол. Достат. интенсивные ульт­развуковые колебания вызыв. кавитацию — разрывы сплошн. среды и образов. пустот, закрывающихся при больш. пере­падах давления. Ультразвуковые колебания могут явл-ся причиной диспергирования жир. шариков, причем эффект-ть гомогенизации зависит от числа кавитационных ударов и кол-ва жир. шариков,проход-х ч/з зону воздействия этих ударов, сущ. другое мнение, что диспергирование жир. шар. при об­работке мол. ультразвуком происх. не от явления кавита­ции, а от того, что ультразвуковая волна, пронизывая жир. шарик в разн. его точках, вызыв. различн. ускорения, при­водящие к возникн-ю силы, стремящейся разорвать жир. шарик.

В наст. время разраб-ся аппараты —роторно-пуль-сационные стерилизаторы-гомогенизаторы, облад. одновре­менно и тепл., и гомогенизирующим эффектом. Акустические воздействия явл. причин. диспергирования жир. шар. при прохождении мол. сырья в зазоре м/ду ротором и стато­ром. При этом наиб. эффект-ть процесса достиг. при возник. резонансных колебаний ротора и статора, что обеспечивается подбором скорости вращения ротора, его диамет­ра и зазора (рис. 3) м/ду ротором и статором.