小さなギャップが均質化に大きな違いをもたらす理由
牛乳 1 滴がホモゲナイザーを通過する時、その 1 滴に何が起こっているのでしょうか？ その 1 滴は正確にどのように微細化され、その微細化は正確にどこで起きるのですか？
テトラパックの上級専門家であり、Lund University の食品工学の准教授の Fredrik Innings による画期的な研究は、ホモゲナイザーの中心にあるこの基本的なプロセスについて興味深い結論を導きました。
ビデオを見る テトラパック ホモゲナイザーの中の魔法 以下でその研究の要旨を読む。
テトラパックホモゲナイザーのマジック
効果的な均質化の秘訣は何ですか？ これは、小さなギャップがいかに大きな違いを生むかについての短いお話です。気になりますか？ Bert-Ove にご参加ください。ホモゲナイザーの性能がどのようにそのギャップに依存しているのかを説明します。
テトラパックホモゲナイザーのマジック
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要旨：高圧ホモゲナイザーにおける乳滴の微細化
高圧ホモゲナイザーにおける乳滴の微細化
このプロジェクト全体的な目標は、牛乳ホモゲナイザーにおける乳滴の微細化プロセスを調査することでした。ギャップ部分におけるフローフィールドを測定および計算し、乳滴の微細化を可視化しました。
可視化と測定を可能にするために、ホモゲナイザーギャップの 2 つのスケールモデルを開発しました。フルスケールモデルは、生産規模のホモゲナイザーのギャップをそのままコピーしたものでしたが、光学的にアクセスできるようになっています。運用時の通常の均質化圧力をテストすることができ、直径が 5μm までの大きさの乳滴を可視化することができます。
2 番目のモデルは約 100 倍にスケールアップし、乳滴の微細化プロセスが同じ要因によって制御されるよう、関連する次元のないグループが一定に保たれるようにしています。スケールアップしたモデルは透明なプラスチックで作られており、速度場測定と乳滴の可視化の両方に使用します。
これらの測定から、ギャップの入口では乳滴は微細化されなかったと結論付けられています。大きな乳滴はある程度細長くなり、小さな乳滴は球状のままでした。ギャップそのものの中では、この現象はあまり起こりません。生産規模のホモゲナイザーでは、速度プロファイルはギャップ全体にわたりかなり平坦です。
パイロット規模のホモゲナイザーでは、境界層が成長する時間があり、速度プロファイルはギャップ出口でほぼ形成されます。成長するせん断層は、乳滴にほとんど影響しないようです。ギャップの通過中、小さな乳滴は球形に戻る時間があるのに対し、大きな乳滴は、ギャップに入ったときとほぼ同じアスペクト比のままギャップを離れます。
この研究は、ギャップ出口の乱流ジェットで乳滴の微細化が起こることを示しています。流速測定値は、非常に不安定なジェットによる微細化が自由液体中のジェットよりも高速に起きることを示しています。ジェットは、ギャップ出口のチャンバーの幾何学的形状に応じて 45 度の壁のいずれかに付き、壁ジェットになることがあります。
ジェット機の乱流は非常に大きく、乱流強度は 50〜100% です。ギャップの高さのサイズ（ギャップより少し小さい）のフロー構造の強度が非常に大きいことを示す兆候が見つかりましたれた。乳滴の変形実験および理論的分析によれは、乳滴を微細化する渦のサイズは、乳滴よりずっと大きなものから、少し小さいものまでさまざまです。渦が大きいと、その渦によって生じる速度勾配によって乳滴に粘りが生まれ変形します。この逆に渦が小さいと、流体の慣性によって乳滴が変形します。
乳滴の微細化プロセスの重要な段階は、初期変形です。乳滴が 3～5 のアスペクト比に変形すると、非常に短時間に細長くなって 1 つ以上のフィラメントになり、これは多くの小さな乳滴に微細化される前に曲がって、コイル状になり、さらに変形することがあります。
高圧ホモゲナイザー研究における乳液の微細化の研究
登録して、PDF 版をダウンロードして論文全文を読む 「高圧ホモゲナイザーにおける乳滴の微細化」：
均質化
均質化は、次のような結果を得るために使用されます。乳製品でクリームラインや沈殿を防ぐため、クリームや果汁ベースの飲料の粘性、風味、質感を改善するため、豆乳の口当たりを改善するため、ヨーグルトでホエーの分離を防ぐためなどです。
