Сущность гомогенизации молока и молочных продуктов (часть 2)

3-04-2012, 20:16

Теоретически механизм гомогенизации в клапанном гомогенизаторе объясняли многие исследователи. По Н. В. Барановскому, жировой шарик в канале седла диаметром d (рис. 16) движется с малой начальной скоростью V0 (несколько метров в секунду). Затем он изменяет направление и двигается к пограничному сечению между седлом и клапаном с несколько большей скоростью V'0. В клапанной щели жировой шарик приобретает еще более высокую скорость V1 (V1 > V'0 > V0), составляющую несколько сотен метров в секунду. Градиент скорости при ламинарном потоке больше, чем при турбулентном.

При переходе от малых скоростей к высоким в жировых шариках происходят внутренние деформации. Шарики могут постепенно вытягиваться в нити преимущественно на входе в клапанную щель и разрываться там на мелкие капельки либо совершать вращательное движение, в результате чего возникают центробежные силы, достаточные для преодоления сил поверхностного натяжения.
Быстрое вытягивание жировой капли происходит благодаря перепаду давлений между давлением гомогенизации р0 и давлением р1, действующим на жировые шарики в зоне высоких скоростей, причем р0 значительно больше р1. Происходит сдавливание жирового шарика, и жидкий молочный жир выдавливается из него в виде капли.
По теории Н. В. Барановского, эффективность гомогенизации зависит прежде всего от скорости потока V1 при входе жидкости в клапанную щель. Чем выше скорость V1 тем интенсивнее вытягивается жировая капля в нить, тем тоньше эта нить и, следовательно, меньше по размерам образующиеся капли. В свою очередь, скорость потока V1, зависит от перепада давлений (∆р = р0 — р1). При повышении давления скорость увеличивается пропорционально квадратному корню из перепада давлений. Н. В. Барановским предложена формула приближенного расчета давления гомогенизации для получения заданного размера жирового шарика: