超聲波分離增強乳脂球的乳化原理

傳統上，分離只是通過讓牛奶中的奶油上升，然后去除頂部奶油來進行分離。這種做法很慢，需要很多小時才能實現充分的分離。 然后，這種方式舊然在被使用，主要是由像意大利北部以巴馬干酪和羅馬諾奶酪聞名的奶酪制造商。這些奶酪生產商繼續應用這些傳統的方法，因為它生產出具有脂肪大小分布的牛奶，有助于這些奶酪的*風味。這個過程創造了一個用離心無法實現的分離方式。超聲波分離已被*為該技術補充技術，可以通過“自然"方法顯著提高牛奶中脂肪的分離率。

當聲波駐波應用于牛奶體積時，脂肪球聚集在壓力波腹上，可以觀察到脂肪球的“條帶"。 邁爾斯等人在一個小試管容器中觀察到了這種現象。乳脂球在壓力中心聚集和濃縮，聚集成較大的絮凝體的概率增加。當脂肪球聚集成較大的絮狀物時，由于斯托克斯定律所描述的流體動力學半徑增加，它們開始更快地上升到表面。

Juliano等人使用重組乳狀液演示了在批處理系統中擴大(可達6L體積)的方法。對于重組乳狀液，可以在容器中使用400kHz的超聲頻率實現快速的分離，其中換能器到反射器的距離在18~20cm之間。在這些距離處，1MHz的頻率不如400kHz有效，2MHz的頻率比1MHz的效果差。然而，用于快速分離重組乳狀液的參數并不能成功分離同一容器內天然全脂乳中的脂肪球。

可以歸結為幾個原因：

• 天然全脂牛奶與重組乳狀液相比，具有不同的性質，即粒徑分布和表面組成。

• 天然全脂奶的平均粒徑較小，因此需要高頻超聲或強大的聲能密度才能有效地進行操作。

• 為了有效地應用> 1MHz的高頻超聲，傳感器與反射器之間的距離的幾何形狀也應盡量小以減小衰減。

Leong等人應用這些概念來實現使用天然全脂乳的分離。研究表明，在本例中>1mhz的高頻超聲，在使用短的傳感器-反射器分離距離(30 - 85 mm)的情況下，可以有效操縱和分離天然全脂牛奶中的脂肪小球。此外，發現采用并聯布置的雙換能器由于能夠實現單位體積更高的能量密度而影響更快地撇去脂肪。

Leong等人也表明存在一個“蕞優"的溫度范圍，在此范圍內乳脂分離率蕞大。在20和60℃之間的溫度范圍提供了實驗實驗中乳脂的快速分離。

近已經強調了超聲分離能夠將乳脂肪球分餾成或大或小的脂肪球，提高流體中脂肪球的比例。這些流可能具有創造具有增強的微結構的乳制品的潛力。這是通過持續的在反應器內的特定位置以規定的間隔操作加工和收集產品來實現的。

值得注意的是，經超聲處理后，乳脂在分離容器中的分布，小的脂滴留在容器底部，較大的脂滴富集在靠近容器頂部的奶油中。這些位于容器頂部和底部的餾分可以通過溢流/下流門收集。類似的技術可以用于分離含有特定粒徑分布的食物成分流。