La patente de Auguste Gaulin en 1899 consistía en una bomba de 3 pistones en la que el producto era forzado a través de uno o más tubos similares a pelo bajo presión. Se descubrió que el tamaño de los glóbulos de grasa producidos eran de 500 a 600 veces más pequeños que los tubos. Ha habido más de 100 patentes desde entonces, todas diseñadas para producir un tamaño de partícula promedio más pequeño con el gasto de la menor energía posible. El homogeneizador consta de una bomba de pistón positivo de 3 cilindros (funciona de manera similar al motor del automóvil) y una válvula de homogeneización., La bomba es girada por un motor eléctrico a través de bielas y cigüeñal.
para entender el mecanismo, considere una válvula de homogeneización convencional que procesa una emulsión como la leche a un caudal de 20,000 l/h. a 14 MPa (2100 psig). Al entrar por primera vez en la válvula, la velocidad del líquido es de aproximadamente 4 a 6 m/s. a continuación, se mueve en el espacio (véase más adelante) entre la válvula y el asiento de la válvula y su velocidad se incrementa a 120 metros/seg en aproximadamente 0,2 milisegundos. El líquido luego se mueve a través de la cara del asiento de la válvula (la tierra) y sale en unos 50 microseg., El fenómeno de homogeneización se completa antes de que el fluido salga del área entre la válvula y el asiento, y por lo tanto la emulsificación se inicia y se completa en menos de 50 microseg. Todo el proceso se produce entre 2 piezas de acero en un conjunto de válvula de acero. El producto puede pasar a través de una válvula de segunda etapa similar a la primera etapa. Mientras que la mayor parte de la reducción del glóbulo de grasa tiene lugar en la primera etapa, hay una tendencia a aglutinar o agrupar los glóbulos de grasa reducidos. La válvula de segunda etapa permite la separación de esos grupos en glóbulos de grasa individuales.,
lo más probable es que una combinación de dos teorías, turbulencia y cavitación, explique la reducción en el tamaño de los glóbulos grasos durante el proceso de homogeneización.
turbulencia
La energía, que se disipa en el líquido que pasa por la válvula homogeneizadora, genera remolinos turbulentos intensos del mismo tamaño que el diámetro promedio del glóbulo. Los glóbulos son así desgarrados por estas corrientes de Foucault reduciendo su tamaño promedio.
cavitación
caída de presión Considerable con cambio de velocidad del fluido., El líquido cavita porque se alcanza su presión de vapor. La cavitación genera más remolinos que producirían la interrupción de los glóbulos de grasa. La alta velocidad da al líquido una alta energía cinética que se interrumpe en un período de tiempo muy corto. El aumento de la presión aumenta la velocidad. La disipación de esta energía conduce a una alta densidad de energía (energía por volumen y tiempo). El diámetro resultante es una función de la densidad de energía.,
en resumen, las variables de homogeneización son:
- tipo de válvula
- presión
- de una o dos etapas
- contenido de grasa
- tipo y contenido de surfactante
- viscosidad
- Temperatura
También se deben considerar el diámetro de la gota (cuanto más pequeño, más difícil de interrumpir) y el diámetro disminuye linealmente con log p y se nivela a altas presiones.