微射流技术在食品乳液加工中的应用介绍

随着设备制造能力的提高，均质设备的压力最高能提至400 MPa。一般将100MPa 以上的均质技术称为高压均质技术，其中压力达到200MPa 以上称为超高压均质技术（Ultra-high pressure homogenization，UHPH）。高压均质处理过程中，流体通过均质腔（阀）中狭窄的孔（缝）隙，获得高压高速，产生压力梯度、剪切力、高速碰撞、空穴效应等作用(对射微射流高压均质机处理过程中还有高速物料流体间的对撞作用)。

　　高压均质技术（High pressure homogenization，HPH）是一种有广阔前景的非热加工技术，可以有效降低热加工过程中的热效应对食品的影响，提高产品的“新鲜度”，特别适合于流体食品的连续加工。

　　食品行业已开始研究高压均质技术在食品中的应用。高压均质一方面可以使食品颗粒粒径达到纳米级，增加食品稳定性以达到均质、乳化的外观效果，另一方面还具有杀菌钝酶的作用。作为非加热的物理杀菌技术，能从营养、风味、色泽等方面更好地保留食品原有品质，具有代替传统热处理技术的潜力。

　　本文以微射流高压均质机在一种食品乳液加工中的应用为例，简要介绍仪器使用的实验方案和结果。

主要实验仪器与材料

美国Genizer金刚石微射流高压均质交互容腔F12Y（单通道，适用压力范围0-30,000psi，1/8"F-1/8"F接口）；客户自有组合高压动力输出系统；激光粒度仪；客户自处理的粗制乳品

实验步骤

1）依据客户动力输出系统接口尺寸确定高压转接头尺寸；

2）选用合适的转接头与Genizer金刚石交互容腔型号，连接客户高压动力输出系统，组合成客户定制的微射流高压均质机；

3）乳品预处理，选用特定植物种子组合，经过煮、预剪切、尼龙网过滤去除大颗粒残渣，获得乳品粗样品；

4）定制微射流高压均质机运行、蒸馏水清洗、排气后，使用120MPa，对30L粗乳品进行1次微射流高压均质处理（全部30L样品共12min处理完成），取高压均质处理前的粗乳品作为对照，分别收取微射流高压均质处理2min与处理8min时的样品备用待测；

5）使用激光粒度仪进行粒度检测。

实验结果

1）外观：摇晃收集的对照与实验组样品，观察液体挂壁情况。如图1，物料均质前有细小颗粒聚集挂壁；物料经微射流高压均质机均质1次后，呈均一乳状液，无明显颗粒聚集现象。

图1. 微射流高压均质前后乳品外观对比（左.微射流高压均质处理前；右.处理后）

2）粒度分析报告

使用激光粒度仪，对每个样品进行3次重复检测获得最终检测报告，如图2。

图2. 乳品微射流高压均质前后粒径分析

小结

客户制备的乳品物料经过美国Genizer金刚石微射流高压均质交互容腔120MPa处理1次后，粒径D₉₀从250um下降到52um；粒径分布D₅₀从115um下降到23um。均质后不同时间取样样品的粒径测试重复性好，绿色和蓝色检测曲线几乎完全重合，均质过程稳定。微射流高压均质处理后的乳品口感细腻，无明显渣粒感。

美国Genizer金刚石微射流高压均质交互容腔是微射流高压均质技术的核心部件之一，乳品物料经加压后，在金刚石微射流高压均质交互容腔内部首先发生与金刚石部件碰撞，分流成两股或多股超音速液体射流，在金刚石另一端口，两股或多股超音速射流对撞，过程中发生剧烈液固碰撞、液液碰撞、空化、剪切、压力降等作用，达到降低乳品内含物粒径，使乳品均匀细化，口感明显提升。

图3.Genizer金刚石微射流高压均质交互容腔外观与作用示意图