patent Auguste ' a Gaulina z 1899 roku polegał na 3-tłokowej pompie, w której produkt był przepychany przez jedną lub więcej rurek włosowych pod ciśnieniem. Odkryto, że wielkość wytwarzanych GLOBUL tłuszczowych była 500 do 600 razy mniejsza niż rurki. Od tego czasu powstało ponad 100 patentów, wszystkie zaprojektowane tak, aby produkować mniejsze średnie cząstki przy wydatkach jak najmniej energii. Homogenizator składa się z 3-cylindrowej pompy tłokowej (działa podobnie do silnika samochodowego) i zaworu homogenizującego., Pompa jest obracana przez silnik elektryczny przez korbowody i wał korbowy.
aby zrozumieć mechanizm, rozważ konwencjonalny zawór homogenizujący przetwarzający emulsję, taką jak mleko, przy natężeniu przepływu 20 000 l / godz. przy 14 MPa (2100 psig). Gdy po raz pierwszy wchodzi do zaworu, prędkość cieczy wynosi około 4 do 6 m / s. następnie przesuwa się w szczelinę (patrz poniżej) między zaworem a gniazdem zaworu, a jego prędkość zwiększa się do 120 metrów/s w około 0,2 milisekundy. Ciecz następnie porusza się po powierzchni gniazda zaworu (ziemi) i wychodzi w około 50 mikrosek., Zjawisko homogenizacji jest zakończone, zanim płyn opuści obszar między zaworem a gniazdem, a zatem emulsyfikacja jest inicjowana i zakończona w czasie krótszym niż 50 mikrosekund. Cały proces odbywa się pomiędzy 2 kawałkami stali w stalowym zespole zaworu. Produkt może następnie przejść przez zawór drugiego stopnia podobny do pierwszego stopnia. Podczas gdy większość redukcji GLOBUL tłuszczu odbywa się w pierwszym etapie, istnieje tendencja do grudkowania lub grupowania zredukowanych GLOBUL tłuszczu. Zawór drugiego stopnia umożliwia rozdzielenie tych klastrów na pojedyncze globule tłuszczu.,
najbardziej prawdopodobne jest, że połączenie dwóch teorii, turbulencji i kawitacji, wyjaśnia zmniejszenie rozmiaru globulek tłuszczu podczas procesu homogenizacji.
turbulencja
Energia, rozpraszająca się w cieczy przechodzącej przez zawór homogenizatora, generuje intensywne wiry turbulencyjne o tej samej wielkości, co średnia średnica globulek. Globule są więc rozrywane przez te prądy wirowe zmniejszające ich średnią wielkość.
Kawitacja
znaczny spadek ciśnienia przy zmianie prędkości płynu., Ciecz kawituje się, ponieważ osiąga ciśnienie pary. Kawitacja generuje dalsze wiry, które spowodowałyby zakłócenie GLOBUL tłuszczu. Wysoka prędkość daje cieczy wysoką energię kinetyczną, która jest zakłócana w bardzo krótkim okresie czasu. Zwiększone ciśnienie zwiększa prędkość. Rozpraszanie tej energii prowadzi do wysokiej gęstości energii (energii na objętość i czas). Otrzymana średnica jest funkcją gęstości energii.,
podsumowując, zmiennymi homogenizacji są:
- typ zaworu
- ciśnienie
- jedno-lub dwustopniowe
- zawartość tłuszczu
- rodzaj i zawartość środka powierzchniowo czynnego
- lepkość
- temperatura
należy również wziąć pod uwagę średnicę kropli (im mniejsza, tym trudniejsza do przerwania) oraz średnicę kłody, która zmniejsza się liniowo z log P i poziomuje przy wysokich ciśnieniach.