牛乳の均質化装置。 ホモジナイザーの装置、動作原理、目的 高圧ポンプ

ホモジナイザーは、食品、化粧品、製薬、化学およびその他の産業において、高度に均質で非分離性のエマルションおよび懸濁液を得るために、多成分の均質化および不溶性（非混和性）媒体（過熱できない）の分散を目的としています。 多くの点で、ホモジナイザーの最高の外国モデルを上回り、ロシアの同等品はありません。

ホモジナイザーの動作原理。ホモジナイザーから汲み上げられた媒体は吸込管に供給され、支持圧力の影響で加圧管から排出され、均質化すべき粗粒粒子や混合物がユニットの羽根車に落下し、加速度を受けて、それらは均質化ユニットに落ちます。 均質化ユニットでは、ローターとステーターの回転および固定の校正用円筒形ナイフの間で粉砕されます。 回転および固定校正ナイフは、穴のあるリングの形で作られています。 均質化ユニットに落ちた粒子（脂肪球など）は、発生した圧力の影響でインペラによって絞り出されます。 遠心力そして穴を通り抜けます。 インペラとリングの 1 つの回転速度は 3000 rpm です。 （または調整可能）、脂肪球が移動するにつれて、環状ナイフの可動部分（回転部分の各穴）が徐々に切断（粉砕）されます。

利点。

• 製品と接触するホモジナイザーのすべての部品は、
• 高品質食品ステンレス鋼 AISI 304、AISI 316
• メカニカルシールを搭載し資源量が増加し、
• 製品の紛失を防ぎます。
• 既存の類似品よりも高い動作を保証
• 温度条件(最大 115°С)。
• 酸性およびアルカリ性環境で優れた効果を発揮します。
• ドライラン保護機能付きバージョンと
• 防爆モーター。
• 冷却（加熱）の「ジャケット」によるホモジナイザーの実行の可能性。
• 均質化度や生産性の調整がスムーズに行えます。
• 単相または三相ネットワークに接続する機能があります。

利点。 当社のホモジナイザーを活用して:

あなたはできる：

• 安定した高品質の製品を生産します。
• 高い分散性を実現します。
• 特定の製品構造の長期保存を実現します。
• 最新のテクノロジーを適用します。
• あらゆる技術ラインを設計し、 付加装置他のメーカー。
• 製品の高品質、構造安定性、保存寿命は、粒子の分散量に大きく依存します。
• 最小粒子サイズは、最新のホモジナイザーでのみ達成できます。

冷却（加熱）ジャケット付きホモジナイザー。

過熱できないメディアの均質化のために設計されています。 ジャケットには冷媒が供給され、循環して製品と接触する層を冷却します。 ジャケット加熱は、すでに凝固している（または粘性が高まっている）媒体を均質化するために使用されます。 室温。 (チョコレート、アイシング、クリーム、パテなど)。 また、温度の上昇（低下）に伴ってバクテリアの増殖（死滅）が起こる、あるいはその逆の特徴がある環境にも適用されます。

ホモジナイザーの範囲

乳製品ホモジナイザー

バター、牛乳、クリーム、サワークリーム、ヨーグルト、カッテージチーズ、ケフィア、コンデンスミルク、チーズ、アイスクリーム、粉乳回収、調乳、マーガリン、マヨネーズ、ライトバターおよび混合バター、ホイップ構造の乳製品

練乳製造ライン

缶入り牛乳の製造ライン

油脂製品製造用ホモジナイザー

マーガリン、マヨネーズ、ライトバター、合わせバター

バターとマーガリンの製造ライン

マヨネーズ生産ラインのフードポンプ

マヨネーズ工場

乳脂肪製造ライン

製菓用ホモジナイザー

クリーム、詰め物、 チョコレートグレーズ、チョコレートバター、チョコレートナッツペースト、シロップ

チョコレートアイシング生産ラインのフードポンプ

青果製品製造用ホモジナイザー

ジャム、マーマレード、ジャム、ピューレ、ペースト、ケチャップ、ソース、マスタード、トマトペースト、トマトジュース、濃縮物、クリーム、ゼリー

フルーツジャム、トマトペースト、ソース、ケチャップの生産ライン。

野菜を使った各種ソース（ケチャップ、ジャム、マーマレード、マーマレード）を作るライン

塩水製造ライン

トマトペースト生産ライン

マーマレード、ジャム、フルーツジャムの製造ライン

肉製品製造用ホモジナイザー

肉とレバーのパテ、さまざまなペーストと混合物、ソーセージとソーセージエマルション、肉と鶏肉の料理

化粧品製造用ホモジナイザー

香水の製造のため

クリーム、シャンプー、バーム、ジェル、軟膏、ペースト、ミルク、ローション

化粧品、化粧品の生産ライン。

化粧品クリームの製造ライン

均一な化粧品を得るための設備。

医薬品ホモジナイザー

軟膏、乳剤、混合物、粘性成分、溶液

医薬品生産ライン

無菌軟膏（クリーム）調製ライン。

植物原料からの流体力学抽出ライン（設置）

家庭用化学薬品製造用ホモジナイザー

接着剤、洗剤、家庭用化学薬品

食器用洗剤の製造ライン

合成生産ライン 洗剤（ペースト）

塗料およびワニス製造用ホモジナイザー

塗料、染料、ワニス、コーティング、

水性塗料の調製ライン

化学製品製造や石油精製用ホモジナイザー

化学製品、攻撃的なエマルションおよびサスペンション、技術的ソリューション、 テクニカルオイル、潤滑油、燃料

化学品製造ライン

カーボン分散プラント

ビールおよびノンアルコール製品製造用ホモジナイザー

ブレンドライン。

回復ジュース生産ライン

仕様 ホモジナイザー

Sema ホモジナイザー装置

APG水中ホモジナイザー（分散剤）。

予定。 浸漬ホモジナイザー PNG は、食品、化粧品、化学産業における液体および粘性製品の均質化用に設計されており、調理、マヨネーズ、肉、果物、野菜ペースト、ピューレ、シロップなどの調理にも使用できます。 水性塗料およびその他の同様の環境。

デバイス。 水中ホモジナイザーは昇降装置のプラットフォームに取り付けられており、制御パネルを使用して垂直ガイドに沿って自由に移動できます。

水中ホモジナイザーは、壁に取り付けられ、コンテナ内に配置されるギア モーターで完成します。

浸漬ホモジナイザーの利点は、メカニカルシールや配管がないこと、その結果、高温での作業能力、可動性、あらゆるサイズの容器にホモジナイザーを浸漬できることです。

浸漬型ホモジナイザーには速度変換器を装備することができ、これを設置することで回転速度を高めることができます。

加工品と接触する部分はクロムニッケル鋼を使用しています。

水中ホモジナイザーの範囲:

• 化粧品業界
• 均一な化粧品（クリーム、ジェル）等を得る。
• 化学工業
• 乳業
• 青果産業

浸漬型ホモジナイザーの仕様

ホモジナイザー（分散剤）縦型多段式。

予定。 混合物の多成分の均質化のために設計されています。 乳製品業界で使用されているほか、化粧品、製薬、化学業界でも使用できます。

デバイス。 最大19段までの多段式ホモジナイザーです。 製品は段階から段階へと通過し、徐々に粉砕され、所望の均質化度（2 ～ 5 ミクロン）まで混合されます。 均質化の効果は、牛乳および乳製品の物理的構造にプラスの影響を与えます。

ローター速度は標準で最大 3000 rpm。
スピードコンバーターを装備することができ、これを取り付けると回転速度を最大6000rpmまで高めることができます。

シールによる損失に対する高度な保護。 単相または三相ネットワークに接続する機能があります。

ホモジナイザーを使用すると、次のことが可能になります。

• 脂肪球のサイズが小さくなり、クリームの沈殿が防止されます。
• より白く食欲をそそる色、
• 油脂エマルションに対する耐性の増加、
• 味と香りを改善し、
• 乳製品や酸乳製品の保存期間を延ばします。

信頼性。 製品と接触するホモジナイザーのすべての部品は、高品質の食品グレードのステンレス鋼 AISI 304、AISI 316 で作られており、輸入メカニカル シールが取り付けられており、リソースが増加し、摩耗部品 (プランジャー ペアのシール) がありません。

多くの点で外国モデルを上回っており、ロシア製のモデルはありません

多段ホモジナイザーの仕様

ロータリーキャビテーションホモジナイザー

粘性製品を含む、食品、化粧品、製薬、化学およびその他の業界でエマルションおよび懸濁液を得るために、不溶性媒体の多成分の均質化用に設計されています。

ホモジナイザーの特別な設計、本体および回転作動部品の特別な形状により、高いパフォーマンスが保証されます。 使用される材料は衛生的で、ホモジナイザーの設計は実用的です。

ロータリーキャビテーションホモジナイザー

4 ローターホモジナイザーには、パラメーターに類似したものはありません。

利点

• 製品と接触するホモジナイザーのすべての部品は、高品質の食品グレードのステンレス鋼で作られています。
• メカニカルシールの採用により資源が増加し、製品ロスがなくなりました。
• 既存の類似温度条件 (最大 115°С) よりも高い温度条件での動作を保証します。
• 酸性およびアルカリ性環境において優れた性能を発揮します。
• コンパクトで縦置きも可能。
• 高度な学位シールによる損失からの保護 (ホモジナイザーのカバーはモーターのカバーから分離されています)。

動作原理

加工された生成物は吸入管に供給され、支持圧力の影響を受けて圧力管から排出されます。

均質化ユニットでは、製品はローターとステーターの回転および固定の校正用円筒形ナイフの間で粉砕されます。 回転および固定校正ナイフは、穴のあるリングの形で作られています。

均質化部に落ちた粒子（例えば脂肪球）は、遠心力による圧力の影響で羽根車によって絞り出され、環状ナイフの可動部（回転部の各穴）の穴を通過します。脂肪球の動きに合わせて徐々に切断（粉砕）していきます。

ロータリーキャビテーションホモジナイザーの技術的特徴*

輸入品のホモジナイザー（分散剤）類似品

工程を100～600％強化！

ホモジナイザーを使用すると、出口圧力を増加させながら、製品の分散、均質化、およびポンプ輸送を同時に行うことができます。

ホモジナイザーの特別な設計 (2 つの作業チャンバー)、本体の特別な形状 (「デッド ゾーン」なし)、および回転作業部品により、高いパフォーマンスが保証されます。 使用される材料は衛生的で、ホモジナイザーの設計は実用的です。

ホモジナイザーは生産性が高く、非常に安定したエマルションおよび懸濁液を得ることができ、80% の均質化度、最大 2 ミクロンの粒子サイズを提供します。 既存ラインへの組み込みも可能です。

業界での適用範囲:

• 乳製品 - ソフトカッテージチーズ、ケフィア、練乳、プロセスチーズ、粉乳回収、クリーム。
• 油脂 - 油、マーガリン、マヨネーズ、ペーストを組み合わせたもの。
• 果物と野菜 - ジャム、マーマレード、ケチャップ、ソース、ジャム、ピューレ、ペースト。
• 菓子 - クリーム、フィリング、チョコレートナッツペースト、チョコレートアイシング。
• ノンアルコール - ジュース、ネクター、ドリンク。
• 化粧品 - クリーム、シャンプー、バーム、ジェル、軟膏、歯磨き粉。
• 医薬品 - 軟膏、乳剤、ゲル。
• 化学薬品 - 洗剤、接着剤、ワニス、艶出し剤、消毒剤。

ホモジナイザーの仕様*

※お客様のご要望により仕様が変更になる場合がございます。

真空ホモジナイザーミキサー。

このプラントは撹拌機を備えた真空反応器であり、再循環のためにホモジナイザーが接続されています。 主要成分を反応器容器に装填した後、空気がシステムからポンプで排出され、設備が再循環モードに切り替わり、その間に装填された成分が粉砕および混合されます。 システムに組み込まれた漏斗により、均質化プロセス中に必要な成分を追加で投入できます。

この設計の主な利点は、
混合すると、次のような成分を互いに混合できるようになります。 屋外混合中に固まります。

ホモジナイザーの工場テスト

ホモジナイザーは、牛乳、液体乳製品、アイスクリーム混合物中の脂肪球を粉砕するように設計されています。 これらは牛乳および乳製品のさまざまな技術ラインで使用されています。 牛乳の均質化には他の機器（乳化機、乳化機、バイブレーターなど）も知られていますが、効率はそれほど高くありません。

バルブ型ホモジナイザー K5 - OG2A - 1.25 は乳業業界で最も多くの用途に使用されています。 A1 - OGM 2.5 および A1 - OGM は、均質化ヘッドを備えた高圧マルチプランジャー ポンプです。 ホモジナイザーは、潤滑および冷却システムを備えたクランク機構、均質化および圧力測定ヘッドおよび安全バルブを備えたプランジャー ブロック、フレームの主要ユニットで構成されています。 駆動は、V ベルト トランスミッションの助けを借りて電気モーターによって実行されます。 クランク - コンロッド機構電動モーターからVベルト伝動装置によって伝達される回転運動をプランジャーの往復運動に変換します。 後者は、リップシールを通ってプランジャーブロックの作動チャンバーに入り、吸引および排出ストロークを行うことにより、均質化された液体に必要な圧力を生成します。 説明したホモジナイザーのクランク機構は、2 つの円すいころ軸受に取り付けられたクランクシャフトで構成されています。 ベアリングキャップ。 カバーとライナー付きのコンロッド。 スライダーはフィンガーでコネクティングロッドに枢動可能に接続されています。 眼鏡; シール。 ハウジングカバーとクランクシャフトの端に片持ち梁で取り付けられたドリブンプーリー。 内部空洞クランク機構 - オイルバス。 ハウジングの後壁にはオイルインジケーターとドレンプラグが取り付けられています。 ホモジナイザー K5-OG2A-1.25 では、クランクシャフトの回転によりオイルを噴霧することにより、クランク機構の摺動部の潤滑を行っています。 ハウジングの設計とホモジナイザー K5-OG2A-1.25 のクランク機構への負荷が比較的小さいため、表面からの熱伝達によりハウジング内のオイルを冷却できます。 環境。 プランジャーのみ水道水で冷却します。 ホモジナイザー A1 - OGM - 2.5 および A1 - OGM では、本体内部での油の飛散と組み合わせて、最も負荷のかかる摩擦ペアに強制潤滑システムが使用され、熱伝達が向上します。 これらのホモジナイザー内のオイルは、ハウジングの底部にある冷却装置のコイルとプランジャーに入る熱伝導水によって冷却されます。 水道水 パイプの穴から餌を与えます。 システムには水の流れを制御するフロースイッチが取り付けられています。 プランジャー ブロックは 2 本のピンを使用して KShM 本体に取り付けられており、供給ラインから製品を吸引し、高圧で均質化ヘッドに送り込むように設計されています。 プランジャー ブロックには、本体、プランジャー、リップ シール、底部、上部、およびフロント カバー、吸入および吐出バルブ、バルブ シート、ガスケット、ブッシング、スプリング、フランジ、フィッティング、ブロック吸入チャネル内のフィルターが含まれます。 プランジャー ブロックの端面には均質化ヘッドがあり、各ステージ システムのバルブとバルブ シートの間のギャップを高圧下で通過することにより、製品の 2 段階の均質化を実行するように設計されています。 均質化圧力を制御するために、圧力計ヘッドがプランジャー ブロックの上面に固定されています。 測定子には、ゲージ指針の振動の振幅を効果的に低減できる絞り装置が付いています。 測定子は本体、ニードル、シール、締付ナット、座金、ダイヤフラムシール付圧力計で構成されています。 プランジャーブロックの均質化ヘッド取り付け側と反対側の端面には、均質化圧力が公称圧力よりも上昇することを防ぐ安全弁が付いています。 安全弁には、ネジ、ロックナット、ヒール、スプリング、バルブ、バルブシートが含まれます。 安全弁はクランプねじを回すことで最大均質化圧力に調整され、クランプねじはスプリングを通じてバルブに作用します。 ホモジナイザーのフレームは、鋼板で覆われたチャネルの鋳造または溶接構造です。 KShMはフレーム上面に設置されています。 内側の 2 つのブラケット上に、エルのプレートが付いています。 エンジン。 また、プレートはVベルトを調整するネジで支えられています。 ベッドには高さが調節された4本の支柱が付いています。 ベッドの側面窓は取り外し可能なカバーで閉じられています。 牛乳または乳製品は、ポンプによってプランジャー ブロックの吸引チャネルに圧送されます。 ブロックの作動キャビティから、加圧された製品が排出バルブを通って入り、均質化ヘッドが均質化バルブの接地面とそのシートの間に形成された前方のギャップを高速で通過します。 これが起こると、生成物の液相が分散します。 製品はホモジナイザーから牛乳パイプラインを通って送られ、さらなる処理や予備保管が行われます。

均質化ヘッドには既存の小さな変更が加えられましたが、その配置の原則はまだ変わっていません。 バルブ面の形状は通常、平坦、ポペット、または小さなテーパー角を持つ円錐形です。 同心円状の溝を持つフラットバルブを備えたホモジナイザーは、シート表面にも同じ溝があります。 その結果、ミルク通路の径方向の形状が変化し、より均一化が図られると考えられます。 液体製品は、均一な流れを持ち、高圧を生成できる任意のポンプによってヘッドに送り込むことができます。 この目的には、マルチプランジャーポンプ、ロータリーポンプ、スクリューポンプが適しています。 最も広く使用されている 3 プランジャー ポンプを備えた高圧ホモジナイザー。

バルブ式プランジャーホモジナイザーの原理を図に示します。 3

プランジャーが左に移動すると、ミルクは吸入バルブ 3 を通ってシリンダーに入り、プランジャーが右に移動すると、ミルクはバルブ 4 を通って吐出チャンバーに押し込まれます。吐出チャンバーには圧力計 10 が取り付けられており、制御されます。プレッシャー。 さらに、ミルクは流路を通ってヘッド５に入り、そこでバルブ７が押し付けられ、スプリング８によってシート６に押し付けられる。スプリングの張力はネジ１１によって調整される。バルブとシートはそれぞれラップされている。他の。 非作動位置では、バルブは調整ねじ 11 となったスプリング 8 によってシートにしっかりと押し付けられ、作動位置では、液体が圧送されると、バルブは液体の圧力によって持ち上げられ、 「浮いている」状態です。 均質化モードの特徴的な指標は、機械の調整において重要な役割を果たし、均質化圧力です。 高いほど、 より効率的なプロセス分散。 圧力は、圧力計 10 の読み取り値によって導かれ、ねじ 11 によって調整されます。ねじがねじ込まれると、バルブにかかるバネの圧力が増加し、したがってバルブギャップの高さが増加します。 これが増加につながります 油圧抵抗流体がバルブを通過するとき、つまり、所定量の流体を押すのに必要な圧力を増加させるとき。

プランジャーポンプは高圧を発生させる能力があるため、バルブシートのポートが詰まると部品の完全性が損なわれます。 したがって、ホモジナイザーには安全弁 9 が装備されており、機械内の圧力が設定圧力よりも高い場合に液体が流出します。 安全弁が開く圧力はスプリングをネジで締めることで調整します。

図上。 図 4 は、液体が 2 つの作業ヘッドを直列に通過するダブルスロットリングホモジナイザーを示しています。 各ヘッドでは、バルブにかかるスプリングの圧力が独自のネジで個別に調整されます。 このようなヘッドでは、均質化は 2 段階で行われます。

吐出室内の作動圧力は両方の差の合計に等しくなります。 二段階の均質化を使用する主な理由は、多くのエマルジョンでは第一段階での均質化の後、出口で分散粒子の逆凝集と「クラスター」の形成が観察され、分散効果が悪化するという事実によるものです。

第 2 段階のタスクは、このような比較的不安定な地層を解体して分散させることです。

これにはそのような重要な機械的動作は必要ないため、ホモジナイザーの 2 番目の補助段階での圧力降下は最初の補助段階よりもはるかに小さく、均質化の程度は主にその動作に依存します。

図 4 - 2 段階の均質化のスキーム

最新のホモジナイザーの一般的な設計には、技術的な美学、衛生および衛生に関する基本原則と規定が適用されます。 乳製品機器の開発における新しいトレンドに従って、ホモジナイザーの新しいデザインは合理化され、裏地が付けられ、表面が磨かれたステンレス鋼のケーシングで覆われています。

ホモジナイザーの性能と設計上の考慮事項に基づいて、プロトタイプにはホモジナイザーのブランド A1 - OGM - 2.5 を選択します。

均質化 - 製品の総質量に脂肪を均一に分散させ、沈降を防ぐために、ミルク（クリーム）中の脂肪球を機械的に粉砕すること。 ミルクとクリームの組成物中の脂肪と血漿の密度が異なると、製品の保存中に脂肪部分が分離されます。 乳構造の一貫性を安定させ、改善するため 味の性質混合物を分散させるには、食品ホモジナイザーが使用されます。

牛乳ホモジナイザーは、加工された原料に機械的な効果をもたらします。 分散プロセスにより、高度に分散した脂肪エマルジョンが安定化し、製品に均質な粘稠度が与えられます。つまり、乳に含まれる殻内の物質と脂肪の構造が再分配され、血漿タンパク質が動員され、ホスファチドが牛乳の殻から移動します。脂肪球が製品の血漿に流入します。

動作原理

主要なタイプのミルクホモジナイザーの動作原理はシステム内の圧力差に基づいており、この圧力差で多分散特性を持つ液体が均一な粘稠度の製品に変換されます。 1段式または2段式の加工ヘッドを搭載可能です。 最新の改良型ユニットは、脂肪含有率の高い原材料を処理するように設計されています。

均質化は、脂肪乳剤が重力によって分離しないようにする手段として一般的に実施される標準的な製造プロセスとなっています。 1899 年にこのプロセスを開発した Gaulin は、このプロセスにフランス語で次の定義を与えました:「液体組成物の定着剤」。

まず、均質化により脂肪球がより小さなものに分割されます (図 1 を参照)。 その結果、クリーミングが減少し、ボールが互いにくっついたり、大きな凝集物を形成したりする傾向も減少します。 基本的には均質化された牛乳が製造されます 機械的に。 狭い水路を高速で走行します。

脂肪球の破壊は、乱流やキャビテーションなどの要因の組み合わせによって達成されます。 その結果、ボールの直径は1ミクロンに減少し、これに伴い脂肪と血漿の間の中間表面の面積が4〜6倍に増加します。 破壊される前に脂肪小球を完全に覆っていた殻物質の再分布の結果、新しく形成された小球の強度と厚みが不十分な殻を持っています。 これらの膜には、吸着された乳血漿タンパク質も含まれています。

フォックス氏は同僚とともに、牛乳を均質化することで得られる脂肪とタンパク質の複合体を研究した。 彼は、カゼインが複合体のタンパク質成分であり、極性引力を通じて脂肪分と結合している可能性があることを証明しました。 彼はまた、カゼイン ミセルがホモジナイザーのバルブを通過するときに活性化され、脂肪相と相互作用しやすくなることも発見しました。

プロセス要件

均質化中の脂肪画分の物理的状態と濃度は、脂肪球の大きさに影響を与えます。 脂肪分が主に固化した状態で存在する冷たい牛乳の均質化は事実上不可能である。 牛乳を 30 ～ 35°C の温度で処理すると、脂肪分の分散が不完全になります。 均質化は、脂肪相全体が液体状態にあり、牛乳としては通常の濃度である場合に真に効果的です。 脂肪含有量の高い食品は、特に脂肪含有量が高く、ホエータンパク質濃度が低い場合に、大きな脂肪球を形成する傾向があります。 脂肪含有量が 12% を超えるクリームは、膜材料 (カゼイン) が不足すると脂肪球がくっついてクラスターになるため、標準的な高圧では均質化できません。 十分に効果的な均質化を実現するには、1 グラムの脂肪に 0.2 グラムのカゼインが含まれている必要があります。

高圧均質化プロセスにより、小さな脂肪球が形成されます。 均質化温度が上昇すると、高温でのミルクの粘度の低下に比例して、脂肪相の分散度が増加します。

通常、均質化は、処理される製品の種類に応じて、55 ～ 80℃の温度、10 ～ 25 MPa (100 ～ 250 bar) の圧力下で実行されます。

流量特性

流れが狭い流路を通過すると、その速度が増加します（図2を参照）。 静圧が液体が沸騰するレベルまで低下するまで、速度は増加します。 最大速度は主に入口圧力に依存します。 流体がスロットから出ると、速度が低下し、圧力が上昇し始めます。 液体の沸騰が止まり、蒸気の泡が爆発します。

均質化理論

均質化プロセスの長年の適用により、高度な均質化のメカニズムを説明する多くの理論が生まれてきました。
プレッシャー。 ほとんどの液滴の直径が 1 ミクロン未満である牛乳との類推により、油と水の分散系を説明する 2 つの理論は、現在でも廃れていません。
これらは、均質化の効率に対するさまざまなパラメーターの影響について説明します。

乱流の渦 (「微渦」) によるボールの破壊の理論は、高速で移動する流体中では、 たくさんの乱流のマイクロフロー。

乱流のマイクロフローがそれに匹敵する液滴と衝突すると、後者は破壊されます。 この理論により、加える圧力の変化に伴う均質化結果の変化を予測することが可能になります。 この関連性は多くの研究で発見されています。

一方、キャビテーション理論では、水蒸気の泡が爆発するときに発生する衝撃波によって脂肪滴が破壊されると考えられています。 この理論によれば、液体がギャップから出るときに均質化が起こります。 したがって、この場合、キャビテーションに必要な背圧が非常に重要になります。 これは実際に確認されています。 ただし、キャビテーションなしでも均質化は可能ですが、この場合は効果が低くなります。

図3 均質化の第一段階と第二段階での脂肪球の破壊。
1 第一段階終了後
2 第二段階以降

1段階および2段階の均質化

ホモジナイザーには、1 つの均質化ヘッドまたは直列に接続された 2 つの均質化ヘッドを装備できます。 したがって、「一段階均質化」および「二段階均質化」という名前が付けられました。 両方のシステムを図 5 と 6 に示します。一段階の均質化では、圧力損失全体が使用されます。
ワンステップで。 2段階の均質化により、合計
圧力は、第 1 段階 P1 の前と第 2 段階 P2 の前に測定されます。

均質化効率を最適化するために、通常は 2 段階のバリアントが使用されます。 しかし 望ましい結果比Ｐ ２ ：Ｐ １ が約０．２であれば、αを得ることができる。 均質化には1段階バージョンが使用されます

• 低脂肪製品
• 高粘度を必要とする製品（特定の凝集体の形成）。
• 低粘度を必要とする製品に使用
• 均質化（微粉化）の効率を最大限に高めます。

図 3 は、均質化の第 2 段階における脂肪球の蓄積の形成と破壊を示しています。

均質化が牛乳の構造と特性に及ぼす影響

均質化の効果は物理的構造にプラスの効果をもたらします
牛乳の性質は次のように表れます。

• 脂肪球のサイズを小さくし、クリームの沈降を防ぎます。
• 白くて食欲をそそる色
• 脂肪の酸化に対する抵抗力の増加
• 香りと味の向上
• 均質化された牛乳から作られた発酵乳製品の安全性が向上しました。

ただし、均質化にはいくつかの欠点もあります。 その中で：

• 均質化された牛乳の分離が不可能
• 太陽光と光の両方に対する感受性がわずかに増加 蛍光灯- いわゆるサニーテイストにつながる可能性があります
• 耐熱性の低下 - 均質化の最初の段階、スキムミルクの均質化、および脂肪球の蓄積の形成に寄与するその他の場合をテストする場合に特に顕著です。
• 血餅はホエーをうまく分離しないため、牛乳はセミハードチーズやハードチーズの製造には不向きです。

ホモジナイザー

最大限の均質化効率を確保するには、通常、高圧ホモジナイザーが必要です。

製品はポンプユニットに入り、そこで加圧されます ピストンポンプ。 発生する圧力のレベルは、均質化ヘッド内のピストンとシートの間の距離によって決まる背圧によって決まります。 圧力Ｐ １ は常に均質化の圧力を意味する。 P 2 は、均質化の第 1 段階の背圧、または第 2 段階への入口の圧力です。

図4 ホモジナイザーは背圧装置を備えた大型の高圧ポンプです。
1 メインドライブモーター
2Vベルトドライブ
3 圧力計
4 クランク機構
5ピストン
6 ピストンシール
7 鋳造ステンレス鋼ポンプブロック
8 バルブ
9 均質化ヘッド
10 油圧システム

図5 一段階の均質化。 均質化ヘッドの概略図:
1 バルブ
2 インパクトリング
3 サドル
4 油圧駆動

高圧ポンプ

ピストン ポンプは、強力な電気モーター (図 4 の位置 1) によって駆動されます。 クランクシャフトコネクティングロッド - このトランスミッションは、エンジンの回転をポンプピストンの往復運動に変換します。

ピストン (位置 5) は高圧シリンダー ブロック内で動きます。
高強度の素材で作られています。 ピストンにはダブルシールが装備されています。 シール間の空間に水を供給してピストンを冷却します。 ホモジナイザーの作動中に微生物による製品の再汚染を防ぐために、そこに熱い凝縮水を供給することもできます。 ホモジナイザーの作動中に製品の無菌製造条件を維持するために高温の凝縮水を使用することも可能です。

均質化ヘッド

図 5 と 6 は、均質化ヘッドとその油圧システムを示しています。 ピストン ポンプは、ミルクの圧力を入口の 300 kPa (3 bar) から、製品の種類に応じて 10 ～ 15 MPa (100 ～ 240 bar) の均質化圧力まで上昇させます。 機構前初段入口圧力（均質化圧力）は自動的に一定に保たれます。 油圧ピストンにかかる油圧とバルブにかかる均質化圧力はバランスをとります。 ホモジナイザーは一段式、二段式を問わず共通のオイルタンクを1個備えています。 ただし、2 段ホモジナイザーには 2 つの油圧システムがあり、それぞれに独自のポンプが付いています。 新しい均質化圧力は油圧を変更することで設定されます。 均質化圧力は高圧圧力計に表示されます。

均質化プロセスは最初の段階で行われます。 2 つ目は主に次の 2 つの目的を果たします。

第 1 段階の方向に一定かつ制御された背圧を生成することで、 最適な条件均質化

均質化直後に形成される脂肪球の粘着性クラスターの破壊 (図 3 を参照)。

均質化圧力は差圧ではなく、第一段階前の圧力であることに注意してください。

均質化ヘッドの部品は精密研削盤で加工されています。 インパクトリングは、 内面出口に直角。 シートは製品に制御された加速を与えるために 5 度の角度で面取りされており、そうしないと避けられない加速摩耗を防ぎます。

高圧下のミルクはシートとバルブの間に浸透します。 ギャップ幅は約 0.1 mm で、これはピストン ポンプによって生成される脂肪圧力の直径の 100 倍であり、運動エネルギーに変換されます。 このエネルギーの一部は機構を通過した後、再び圧力に変換されます。 他の部分は熱として放出されます。 機構を通過した後の圧力降下が 40 bar ごとに、温度が 1°C 上昇します。 この全エネルギーのうち均質化に費やされるのは 1% 未満ですが、依然として高圧均質化が最も多く使われています。 効果的な方法現在利用可能なすべての中で。

図6
二段階の均質化。
1 最初のステップ
2 第二段階

均質化効率

均質化の目的は、それがどのように適用されるかによって異なります。 それに伴い、有効性の評価方法も変化してきています。

ストークスの法則に従って、粒子の成長速度は次の式で決定されます。ここで、v は速度です。

q は重力による加速度 p は粒子のサイズ η hp は液体の密度 η ip は粒子の密度 t は粘度

または v = 定数 x p 2

式から、粒子サイズの減少は次のようになります。 効果的な方法速度の上昇を抑えます。 したがって、牛乳の粒子サイズが小さくなると、クリームの沈降速度が遅くなります。

分析手順

均質化の効率を決定するための分析方法は次のとおりです。
2 つのグループに分けられます。

I. クリームの沈降速度の決定

多くの 古いやり方クリームの沈降時間を決定するには、サンプルを採取し、一定時間保持してから、さまざまな層の脂肪含有量を分析します。 USPH の方法はこの原則に基づいています。 たとえば、1 リットルのサンプルを 48 時間熟成させた後、上層 (100 ml) と残りの牛乳の脂肪含有量を測定します。 下層の脂肪の質量分率が上層の脂肪の 0.9 分の 1 未満であれば、均質化は十分であると考えられます。

NIZO メソッドも同じ原理に基づいています。 この方法によれば、例えば２５ｍｌのサンプルを１０００ｒｐｍ、４０℃、半径２５０ｍｍで３０分間遠心分離する。 次に、20 ml の最下層の脂肪含有量をサンプル全体の脂肪含有量で割り、その結果に 100 を掛けます。この比率は NIZO 値と呼ばれます。 低温殺菌牛乳の場合、通常は 50 ～ 80% です。

II. 部分分析

サンプル中の粒子または液滴のサイズ分布は、キュベット内のサンプルにレーザービームを送信するレーザー回折装置 (図 7 を参照) を使用する確立された方法で測定できます。 光の散乱の程度は、研究対象の牛乳に含まれる粒子のサイズと数によって異なります。

結果は粒度分布グラフの形で示されます。 質量による脂肪パーセンテージは、粒子サイズ（脂肪球サイズ）の関数として表されます。 図 8 は、3 つの典型的な脂肪球サイズ分布グラフを示しています。 均質化圧力が増加すると、グラフが左に移動することに注意してください。

エネルギー消費とその温度への影響

供給済み 電力均質化に必要な力は次の式で表されます。

生産ラインのホモジナイザー

通常、ホモジナイザーはラインの先頭、つまり熱交換器の最終加熱セクションの前に設置されます。 多くの 低温殺菌プラント消費者市場向けの飲用乳を製造する場合、ホモジナイザーは最初の再生セクションの後に配置されます。

滅菌乳の製造では、通常、高温処理プロセスの最初にホモジナイザーが設置されます。 間接加熱製品を直接加熱するシステムのプロセスの最後、つまり、常に製品を加熱します。 製品滅菌セクション後の工場の無菌部分。 この場合、特別なピストンシール、ガスケット、滅菌コンデンサーおよび特別な無菌ダンパーを備えた無菌バージョンのホモ​​ジナイザーが使用されます。

無菌ホモジナイザーは、脂肪質量分率が 6 ～ 10% を超える乳製品および/または高タンパク質含有量の乳製品を生産する場合、製品を直接加熱するユニットの滅菌セクションの後に設置されます。 実際、脂肪および/またはタンパク質を多く含む牛乳の非常に高い加工温度では、脂肪小球とカゼイン ミセルの蓄積が形成されます。 滅菌セクションの後に配置された無菌ホモジナイザーは、これらの凝集粒子を分解します。

完全な均質化

完全均質化は、飲用乳および発酵乳製品の製造を目的とした乳を均質化するための最も一般的な方法です。 牛乳の脂肪分、および場合によってはその内容物
脂肪を含まない乾燥残留物（ヨーグルトの製造など）は、均質化の前に標準化されます。

個別の均質化

個別の均質化とは、スキムミルクの大部分が均質化されないことを意味します。 クリームと少量のスキムミルクを均質化します。 この均質化方法は通常、低温殺菌された飲用牛乳に使用されます。 個別の均質化の主な利点は、相対的な経済性です。 ホモジナイザーを通過する牛乳の量が減るため、総エネルギー消費量が最大 65% 削減されます。

牛乳に脂肪 1 g あたり少なくとも 0.2 g のカゼインが含まれている場合に最高の均質化効率を達成できるため、推奨される最大脂肪含有量は 12% です。 個別均質化を行うプラントの時間当たり生産量は、次の式で求められます。

1 時間あたりの低温殺菌正規化牛乳 (Q sm) の生産量は約 9690 リットルになります。 この数値を式 2 に代入すると、次のようになります。
ホモジナイザーの時間当たりの生産量は約 2900 リットルであること、
つまり、全体のパフォーマンスの約 3 分の 1 になります。

部分的に均質化された牛乳の設備内の流れのスキームを図 10 に示します。

均質化乳製品の人体への影響

1970 年代初頭、アメリカの科学者 K. オスター (K. Oster) は、牛乳を均質化することでキサンチンオキシダーゼ酵素が腸を通って循環系に浸透できるという仮説を立てました。 （オキシダーゼは、基質への酸素の追加または基質からの水素の除去を触媒する酵素です。）オスター氏によると、キサンチンオキシダーゼは血管の損傷プロセスに寄与し、アテローム性動脈硬化を引き起こします。

この仮説は、人体自体が理論的に均質化された牛乳が体内に取り込むことができる量の数千倍のこの酵素を生成するという理由で、科学者によって拒否されました。

したがって、牛乳を均質化しても害はありません。 栄養学的観点から見ると、均質化によって脂肪とタンパク質がより速く、より容易に分解されることを除いて、均質化によって特別な変化はもたらされません。

しかし、酸化プロセスは人体に有害な可能性があり、健康には食事が重要であるというオスター氏の指摘は正しい。