隨著設(shè)備制造能力的提高,均質(zhì)設(shè)備的壓力最高能提至400 MPa。一般將100MPa 以上的均質(zhì)技術(shù)稱為高壓均質(zhì)技術(shù),其中壓力達到200MPa 以上稱為超高壓均質(zhì)技術(shù)(Ultra-high pressure homogenization,UHPH)。高壓均質(zhì)處理過程中,流體通過均質(zhì)腔(閥)中狹窄的孔(縫)隙,獲得高壓高速,產(chǎn)生壓力梯度、剪切力、高速碰撞、空穴效應(yīng)等作用(對射微射流高壓均質(zhì)機處理過程中還有高速物料流體間的對撞作用)。
高壓均質(zhì)技術(shù)(High pressure homogenization,HPH)是一種有廣闊前景的非熱加工技術(shù),可以有效降低熱加工過程中的熱效應(yīng)對食品的影響,提高產(chǎn)品的“新鮮度”,特別適合于流體食品的連續(xù)加工。
食品行業(yè)已開始研究高壓均質(zhì)技術(shù)在食品中的應(yīng)用。高壓均質(zhì)一方面可以使食品顆粒粒徑達到納米級,增加食品穩(wěn)定性以達到均質(zhì)、乳化的外觀效果,另一方面還具有殺菌鈍酶的作用。作為非加熱的物理殺菌技術(shù),能從營養(yǎng)、風(fēng)味、色澤等方面更好地保留食品原有品質(zhì),具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)熱處理技術(shù)的潛力。
本文以微射流高壓均質(zhì)機在一種食品乳液加工中的應(yīng)用為例,簡要介紹儀器使用的實驗方案和結(jié)果。
主要實驗儀器與材料
美國Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔F12Y(單通道,適用壓力范圍0-30,000psi,1/8"F-1/8"F接口);客戶自有組合高壓動力輸出系統(tǒng);激光粒度儀;客戶自處理的粗制乳品
實驗步驟
1)依據(jù)客戶動力輸出系統(tǒng)接口尺寸確定高壓轉(zhuǎn)接頭尺寸;
2)選用合適的轉(zhuǎn)接頭與Genizer金剛石交互容腔型號,連接客戶高壓動力輸出系統(tǒng),組合成客戶定制的微射流高壓均質(zhì)機;
3)乳品預(yù)處理,選用特定植物種子組合,經(jīng)過煮、預(yù)剪切、尼龍網(wǎng)過濾去除大顆粒殘渣,獲得乳品粗樣品;
4)定制微射流高壓均質(zhì)機運行、蒸餾水清洗、排氣后,使用120MPa,對30L粗乳品進行1次微射流高壓均質(zhì)處理(全部30L樣品共12min處理完成),取高壓均質(zhì)處理前的粗乳品作為對照,分別收取微射流高壓均質(zhì)處理2min與處理8min時的樣品備用待測;
5)使用激光粒度儀進行粒度檢測。
實驗結(jié)果
1)外觀:搖晃收集的對照與實驗組樣品,觀察液體掛壁情況。如圖1,物料均質(zhì)前有細小顆粒聚集掛壁;物料經(jīng)微射流高壓均質(zhì)機均質(zhì)1次后,呈均一乳狀液,無明顯顆粒聚集現(xiàn)象。
圖1. 微射流高壓均質(zhì)前后乳品外觀對比(左.微射流高壓均質(zhì)處理前;右.處理后)
2)粒度分析報告
使用激光粒度儀,對每個樣品進行3次重復(fù)檢測獲得最終檢測報告,如圖2。
圖2. 乳品微射流高壓均質(zhì)前后粒徑分析
小結(jié)
客戶制備的乳品物料經(jīng)過美國Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔120MPa處理1次后,粒徑D90從250um下降到52um;粒徑分布D50從115um下降到23um。均質(zhì)后不同時間取樣樣品的粒徑測試重復(fù)性好,綠色和藍色檢測曲線幾乎完全重合,均質(zhì)過程穩(wěn)定。微射流高壓均質(zhì)處理后的乳品口感細膩,無明顯渣粒感。
美國Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔是微射流高壓均質(zhì)技術(shù)的核心部件之一,乳品物料經(jīng)加壓后,在金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔內(nèi)部首先發(fā)生與金剛石部件碰撞,分流成兩股或多股超音速液體射流,在金剛石另一端口,兩股或多股超音速射流對撞,過程中發(fā)生劇烈液固碰撞、液液碰撞、空化、剪切、壓力降等作用,達到降低乳品內(nèi)含物粒徑,使乳品均勻細化,口感明顯提升。
圖3.Genizer金剛石微射流高壓均質(zhì)交互容腔外觀與作用示意圖