超聲波液體均質設備產品簡介

　　超聲波液體均質設備是利用(yong)超聲(sheng)波(bo)在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)空(kong)(kong)化作用(yong)及(ji)其(qi)他物(wu)理作用(yong)來達到均質(zhi)效(xiao)果的(de)(de)(de)(de)。物(wu)理作用(yong)指的(de)(de)(de)(de)是超聲(sheng)波(bo)可在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)形成有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)攪動(dong)(dong)與流(liu)(liu)動(dong)(dong)破壞介(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)結構、粉碎液(ye)體(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)顆粒，主要是液(ye)體(ti)間碰(peng)撞、微相流(liu)(liu)和(he)沖(chong)(chong)擊(ji)波(bo)導致(zhi)顆粒表面形態變(bian)化。空(kong)(kong)化作用(yong)是指在(zai)超聲(sheng)波(bo)作用(yong)下，液(ye)體(ti)在(zai)強(qiang)度較弱的(de)(de)(de)(de)地方產生(sheng)(sheng)空(kong)(kong)穴即小(xiao)氣泡，小(xiao)氣泡隨超聲(sheng)脈(mo)動(dong)(dong)，在(zai)一個聲(sheng)周期內(nei)，空(kong)(kong)穴會塌陷。超聲(sheng)空(kong)(kong)化還會產生(sheng)(sheng)強(qiang)烈的(de)(de)(de)(de)機械作用(yong)，在(zai)固(gu)體(ti)界面附近產生(sheng)(sheng)快(kuai)速射流(liu)(liu)或聲(sheng)沖(chong)(chong)流(liu)(liu)，在(zai)液(ye)體(ti)中(zhong)產生(sheng)(sheng)強(qiang)大的(de)(de)(de)(de)沖(chong)(chong)擊(ji)波(bo)。

　　超聲波(bo)(bo)是(shi)指聲波(bo)(bo)頻率大于20kHz的(de)機(ji)械彈(dan)性波(bo)(bo)，波(bo)(bo)速一般(ban)為1500m/s，波(bo)(bo)長一般(ban)為0.01～10cm。超聲波(bo)(bo)是(shi)一種機(ji)械振動(dong)在媒質中(zhong)的(de)傳播過程，具有聚束、定向、反(fan)射(she)和透射(she)等特性，它在媒質中(zhong)主要產(chan)(chan)生(sheng)2種形式(shi)的(de)振動(dong)即橫(heng)波(bo)(bo)和縱波(bo)(bo)，前(qian)者(zhe)只能在固體中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)，而后者(zhe)可在固、液、氣體中(zhong)產(chan)(chan)生(sheng)。

　　超聲波與(yu)媒(mei)質的相互作(zuo)用機(ji)制分(fen)為三(san)種：熱機(ji)制、機(ji)械(力學)機(ji)制、空化(hua)機(ji)制。

　　超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)牛(niu)奶均質(zhi)(zhi)器熱效應指超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)在(zai)媒質(zhi)(zhi)中傳(chuan)播的(de)(de)過程中，其(qi)振(zhen)動能量不斷被媒質(zhi)(zhi)吸(xi)收，并(bing)轉變(bian)為熱能，使自身溫度升高。聲(sheng)(sheng)能的(de)(de)吸(xi)收引起媒質(zhi)(zhi)中整體(ti)的(de)(de)加熱、邊界外的(de)(de)局部(bu)加熱、空(kong)化形成激波(bo)(bo)時導致波(bo)(bo)前處的(de)(de)局部(bu)加熱等。超聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)強度愈大，熱作(zuo)用愈強。

　　超聲波牛奶(nai)均質器(qi)機(ji)(ji)械(xie)作用指超聲波是一(yi)種機(ji)(ji)械(xie)振動(dong)能(neng)量的(de)傳播形(xing)式，會在(zai)液(ye)體(ti)中形(xing)成(cheng)有效的(de)流(liu)動(dong)與(yu)攪動(dong)，導致(zhi)介質結構的(de)破壞(huai)，液(ye)體(ti)中的(de)顆粒被粉碎，達到普通低頻機(ji)(ji)械(xie)攪動(dong)所達不到的(de)效果。超聲波的(de)機(ji)(ji)械(xie)作用常被用于擊碎、凝集、切(qie)割等方面。

　　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，則會產生空化現象。

　　工作原理

　　空化作用是超聲波在介質中傳播時，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緩慢膨脹，在正壓半周期內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，泡內可產生高溫高壓，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，又為某些反應啟動了新的通道。

　　由超(chao)聲(sheng)(sheng)波發生(sheng)器所發出(chu)的(de)(de)高頻振蕩訊號，通過換(huan)(huan)能器轉換(huan)(huan)成高頻機械振動而(er)(er)傳播到(dao)(dao)介(jie)質中，超(chao)聲(sheng)(sheng)波在溶液中疏密相(xiang)間地向前(qian)輻射，當聲(sheng)(sheng)波的(de)(de)壓(ya)強達到(dao)(dao)一定的(de)(de)大氣壓(ya)時(shi)，產生(sheng)數(shu)以(yi)萬計的(de)(de)微小氣泡，這些氣泡在超(chao)聲(sheng)(sheng)波縱(zong)向傳播的(de)(de)負(fu)壓(ya)區(qu)形成、生(sheng)長，而(er)(er)在正(zheng)壓(ya)區(qu)迅速閉合。這種現(xian)象(xiang)稱為超(chao)聲(sheng)(sheng)“空(kong)化(hua)(hua)作用(yong)”。空(kong)化(hua)(hua)作用(yong)可(ke)用(yong)于(yu)促進化(hua)(hua)學(xue)反應，粉碎液內(nei)懸(xuan)浮(fu)物(wu)，制造乳劑，殺滅細菌，或(huo)清洗機件等。超(chao)聲(sheng)(sheng)波均質就是利用(yong)超(chao)聲(sheng)(sheng)波在液體中的(de)(de)空(kong)化(hua)(hua)作用(yong)達到(dao)(dao)物(wu)料均勻分(fen)散的(de)(de)效(xiao)(xiao)果。超(chao)聲(sheng)(sheng)波的(de)(de)均質效(xiao)(xiao)果不僅與功率密度有(you)關，而(er)(er)且與超(chao)聲(sheng)(sheng)頻率及超(chao)聲(sheng)(sheng)處理的(de)(de)時(shi)間有(you)關。在適當的(de)(de)超(chao)聲(sheng)(sheng)頻率下，在一定的(de)(de)時(shi)間內(nei)可(ke)以(yi)用(yong)*小的(de)(de)功率密度達到(dao)(dao)理想的(de)(de)分(fen)散效(xiao)(xiao)果。

　　應用領域

　　目前，超聲(sheng)波均質技術主(zhu)要應用(yong)于(yu)乳(ru)品。

　　自然狀態的牛奶，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，使牛奶產生分層現象。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，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。均質的獨*果從外觀、口感等方面都使產品的質量更上一層樓，因而均質處理是牛奶制品前處理工藝中非常重要的一環。

　　原料乳(ru)經均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)后乳(ru)品的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外觀、口感(gan)、營養成分等(deng)品質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)會(hui)有(you)(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)改善，故均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)處理(li)(li)是乳(ru)制(zhi)品前處理(li)(li)工藝(yi)中極其重要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環節(馬勇等(deng)，2006)。超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)因空化及其他物理(li)(li)作用(yong)，對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)物料具有(you)(you)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。已有(you)(you)許多研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)報道(dao)了超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)乳(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。馬勇等(deng)人(ren)(ren)(2006)利用(yong)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)細(xi)胞粉碎機對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)0.5 kg牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)進行(xing)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)處理(li)(li)。結果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)表(biao)明(ming)，牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)溫度(du)40 ℃下超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)10 min的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。朱海清(qing)(2002)研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)了超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。在(zai)頻率(lv)為(wei)40 k Hz、功率(lv)密度(du)為(wei)0.8 W/ cm2條(tiao)件下超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)1 min，脂(zhi)(zhi)肪(fang)球(qiu)平均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)粒(li)徑為(wei)0.584 µm，94 %的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)脂(zhi)(zhi)肪(fang)球(qiu)粒(li)徑小(xiao)于1 µm，均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)*為(wei)理(li)(li)想。Schmidt(1985)研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)了超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。在(zai)60 ℃、20±1 k Hz的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗室條(tiao)件下對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)4 m L低脂(zhi)(zhi)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)進行(xing)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，處理(li)(li)后脂(zhi)(zhi)肪(fang)平均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)粒(li)徑小(xiao)于1 µm。Villamiel等(deng)(2000)應(ying)用(yong)高強度(du)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)脂(zhi)(zhi)肪(fang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)進行(xing)研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)。超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)處理(li)(li)后，脂(zhi)(zhi)肪(fang)球(qiu)粒(li)度(du)減小(xiao)81.5 %。Wu等(deng)(2000)研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)了超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)原料奶(nai)(nai)(nai)(nai)脂(zhi)(zhi)肪(fang)球(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)作用(yong)。研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)發現：與傳統均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)相比(bi)，高振(zhen)幅超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)有(you)(you)更(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。Ertugay和(he)(he)(he)Sengul等(deng)(2004)研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)了超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。結果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)為(wei)在(zai)450 W超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)條(tiao)件下超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)10 min，脂(zhi)(zhi)肪(fang)球(qiu)直(zhi)徑大小(xiao)為(wei)0.725 µm；在(zai)180 W條(tiao)件下10 min與傳統均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)相類似。研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)表(biao)明(ming)與傳統方法相比(bi)，超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)有(you)(you)更(geng)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)，且(qie)隨著均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)時間和(he)(he)(he)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)功率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)也相應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加。Dhar等(deng)(1996)研究(jiu)(jiu)(jiu)(jiu)了超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)人(ren)(ren)奶(nai)(nai)(nai)(nai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)。發現超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)與加熱(re)相結合可以達到均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)和(he)(he)(he)巴氏(shi)殺菌(jun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙重效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)。Martinez等(deng)(1992)對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)來自42位(wei)母(mu)親的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)人(ren)(ren)奶(nai)(nai)(nai)(nai)進行(xing)超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)，對(dui)(dui)(dui)(dui)(dui)Ig A和(he)(he)(he)Ig G抗體、乳(ru)鐵蛋白和(he)(he)(he)人(ren)(ren)乳(ru)中細(xi)菌(jun)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)進行(xing)了測試。結果(guo)(guo)(guo)(guo)(guo)表(biao)明(ming)，低溫超(chao)(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)(bo)(bo)(bo)均(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)牛(niu)奶(nai)(nai)(nai)(nai)可以減少(shao)脂(zhi)(zhi)肪(fang)損失，且(qie)不破壞球(qiu)蛋白Ig A、Ig G和(he)(he)(he)乳(ru)鐵蛋白。

　　發(fa)酵(jiao)乳(ru)制品因其豐(feng)富(fu)的(de)(de)營養價值和良好(hao)風(feng)味，越來(lai)越受到人(ren)們的(de)(de)青睞。酸(suan)(suan)(suan)奶(nai)(nai)不僅能提(ti)(ti)供(gong)大量的(de)(de)鈣、磷、鎂、A、核(he)黃素，而且(qie)能夠提(ti)(ti)供(gong)大量對人(ren)體(ti)有(you)益(yi)的(de)(de)微生(sheng)(sheng)態(tai)益(yi)生(sheng)(sheng)菌(jun)。在(zai)過去的(de)(de)30年來(lai)，酸(suan)(suan)(suan)奶(nai)(nai)產業增長(chang)迅速。為(wei)了保持快(kuai)的(de)(de)增長(chang)速度(du)，應(ying)在(zai)酸(suan)(suan)(suan)奶(nai)(nai)加工(gong)技術、包裝(zhuang)、口感、質地等(deng)方(fang)面有(you)所創新(xin)。現(xian)已有(you)研(yan)究表明，經超聲(sheng)作(zuo)用的(de)(de)牛奶(nai)(nai)，可以增加酸(suan)(suan)(suan)奶(nai)(nai)的(de)(de)粘(zhan)度(du)，在(zai)一定程度(du)上改善乳(ru)品的(de)(de)品質。如(ru)產酸(suan)(suan)(suan)穩定，更易控制；在(zai)香氣、外(wai)觀形態(tai)、色澤、滋味等(deng)指標中(zhong)，超聲(sheng)均(jun)質酸(suan)(suan)(suan)奶(nai)(nai)在(zai)香氣及外(wai)觀形態(tai)等(deng)方(fang)面表現(xian)；可以提(ti)(ti)高乳(ru)糖轉(zhuan)化率(lv)，對乳(ru)糖不耐癥的(de)(de)人(ren)群來(lai)說意義非凡；發(fa)酵(jiao)時間減少(shao)；增加酸(suan)(suan)(suan)奶(nai)(nai)持水力和黏度(du)，減少(shao)脫水收縮作(zuo)用等(deng)。

　　此外，對果汁、果醬、蛋黃醬、番茄醬及色拉油等(deng)被加工物料施以適當強度的(de)超聲波，可使液(ye)體中(zhong)的(de)分(fen)散相均質，達到乳化(hua)的(de)效果