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牛奶的均质化
牛奶是一种非常复杂的食物，含有超过 100,000 种不同的分子种类。牛奶由 87%的水、3.5%的蛋白质、3.7%的脂肪、4.9%的乳糖和0.7%的盐组成。主要的营养成分是蛋白质和脂肪球。被称为酪蛋白颗粒的蛋白质与钙的磷酸盐结合形成具有明确结构的聚集体，尺寸在100 nm以内。这些聚集体是白色、无味的，可用于制造食品、油漆和粘合剂。相比之下，未均质生奶中的脂肪球在1-10 µm 之间，而均质奶中的脂肪球大小范围为0.2-2 µm。
均质化过程
牛奶是一种水包油乳液，脂肪球分散在脱脂牛奶的连续相中。如果让生奶静置，脂肪球会形成一层奶油层并上升到表面。
均质化是一种用于减小牛奶中脂肪球大小的机械过程。根据斯托克斯定律，该过程的最终结果是降低了奶油化速率，减少了奶油化过程中的聚集，以及与连续相更好的密度匹配。
均质过程通过让高压下的牛奶通过一个小孔来减小小球尺寸。要了解该机制，请考虑使用传统的均质阀（图 1）以 20,000 升/小时的流速处理牛奶等乳液。当它第一次进入阀门时，液体速度约为 4 到 6 m/s。然后它进入阀门和阀座之间的间隙，其速度在大约 0.2 毫秒内增加到 120 米/秒。然后液体穿过阀座表面并在大约 50 微秒内流出。均化现象在流体离开阀门和阀座之间的区域之前完成。
图1
虽然大部分脂肪球减少发生在第一阶段，但减少的脂肪球有结块或聚集的趋势。图1中显示的第二级阀允许将这些簇分离成单独的脂肪球，如下面的图2所示。第二阶段与第一阶段类似，如上图所示。两级均质器可以准确控制均质过程。不同的阀门设置会产生不同大小的乳液，进而影响最终产品的稳定性、口感和保质期。
均质化过程监控
HORIBA的LA-350已被证明是一种用于监控该过程的流行分析仪，因为它成本低且易于操作。分析仪可以放置在每个奶厂，以提供有关均质过程的实时反馈。这允许优化最终产品，通过消除材料的过度加工和不符合规格的材料来节省成本，并评估均质机本身的磨损或破损。
未均质奶颗粒大小分析
下面的分布是使用 LA-350 粒度分析仪测量全原料（未均质牛奶）的结果。该分布显示了均质化之前的大脂肪球。脂肪球与酪蛋白的比例和大小使得在全脂牛奶中看不到酪蛋白。
生牛奶颗粒大小
全脂牛奶颗粒大小分析
这种分布是全脂均质乳。这是乳乳液的稳定分布。最大的小球从15 µm减少到3 µm。LA-350可以很好地监控这种尺寸发生减小的情况。
全脂牛奶颗粒大小
2%脱脂牛奶颗粒大小分析
在去除了大部分脂肪的2%牛奶中，主峰保持在1微米附近，而在较小的一侧出现轻微的肩峰。这表示由于脂肪球的去除，现在出现在分布中的酪蛋白的尺寸。
2%脱脂牛奶颗粒大小
1%脱脂牛奶颗粒大小分析
在1%的牛奶的情况下，会去除更多的脂肪，因此乳化脂肪球与蛋白质酪蛋白的比例要低得多。这导致蛋白质以第二种模式出现。
1%脱脂牛奶颗粒大小
全脱脂牛奶颗粒大小分析
由于脱脂牛奶缺乏乳化脂肪球，因此其分布主要由蛋白质酪蛋白组成。剩下的分布就是蛋白质。
全脱脂牛奶颗粒大小
结论
均质化的主要目标是打碎大的脂肪球并形成稳定的乳液，该乳液具有更长的保质期、更好的口感和更好的口感。LA-350是监控此过程的工具。它能够毫无问题地显示从10 µm到大约2 µm的分布偏移的大端。此外，在低脂牛奶中，它能够看到蛋白质的大小分布。
对于那些拥有较大资本预算的客户，LA-960将在较小尺寸范围内提供更多数据，除了监测大尺寸范围内脂肪球尺寸的减少外，还可以看到蛋白质。
