Il brevetto di Auguste Gaulin nel 1899 consisteva in una pompa a 3 pistoni in cui il prodotto veniva forzato attraverso uno o più tubi simili a capelli sotto pressione. È stato scoperto che le dimensioni dei globuli di grasso prodotti erano da 500 a 600 volte più piccole dei tubi. Ci sono stati oltre 100 brevetti da allora, tutti progettati per produrre dimensioni medie delle particelle più piccole con un dispendio di meno energia possibile. L’omogeneizzatore è costituito da una pompa a pistone positivo a 3 cilindri (funziona in modo simile al motore dell’auto) e valvola di omogeneizzazione., La pompa viene ruotata dal motore elettrico attraverso bielle e albero motore.
Per comprendere il meccanismo, si consideri una valvola omogeneizzante convenzionale che elabora un’emulsione come il latte ad una portata di 20.000 l / ora. a 14 MPa (2100 psig). Quando entra per la prima volta nella valvola, la velocità del liquido è di circa 4-6 m/s. Quindi si sposta nello spazio (vedi sotto) tra la valvola e la sede della valvola e la sua velocità viene aumentata a 120 metri / sec in circa 0,2 millisec. Il liquido si muove quindi attraverso la faccia della sede della valvola (la terra) ed esce in circa 50 microsec., I fenomeni di omogeneizzazione sono completati prima che il fluido lasci l’area tra la valvola e la sede, e quindi l’emulsionamento viene avviato e completato in meno di 50 microsec. L’intero processo avviene tra 2 pezzi di acciaio in un gruppo valvola in acciaio. Il prodotto può quindi passare attraverso una valvola di secondo stadio simile al primo stadio. Mentre la maggior parte della riduzione del globulo grasso avviene nella prima fase, c’è una tendenza per l’aggregazione o il raggruppamento dei globuli grassi ridotti. La valvola del secondo stadio consente la separazione di questi cluster in singoli globuli di grasso.,
È molto probabile che una combinazione di due teorie, turbolenza e cavitazione, spieghi la riduzione delle dimensioni dei globuli di grasso durante il processo di omogeneizzazione.
Turbolenza
L’energia, dissipandosi nel liquido che attraversa la valvola dell’omogeneizzatore, genera vortici turbolenti intensi della stessa dimensione del diametro medio del globulo. I globuli sono così dilaniati da queste correnti parassite che riducono la loro dimensione media.
Cavitazione
Notevole caduta di pressione con variazione della velocità del fluido., Liquido cavita perché la sua pressione di vapore è raggiunto. La cavitazione genera ulteriori vortici che produrrebbero la rottura dei globuli grassi. L’alta velocità dà al liquido un’alta energia cinetica che viene interrotta in un brevissimo periodo di tempo. L’aumento della pressione aumenta la velocità. La dissipazione di questa energia porta ad un’alta densità di energia (energia per volume e tempo). Il diametro risultante è una funzione della densità di energia.,
In sintesi, l’omogeneizzazione variabili sono:
- tipo di valvola
- pressione
- singolo o a due stadi
- contenuto di grassi
- tensioattivo tipo e il contenuto
- viscosità
- temperatura
Anche da considerare sono il diametro delle gocce (le più piccole, le più difficili da contrastare), e il diametro dei log che diminuisce linearmente con log P e livelli di scendere a pressioni elevate.