I Натуральный (исходный) Мицелла жировой шарик Казеина

Первичные Активированные фрагменты

жировые шарики разрушенных мицелл, в том

числе субмицеллы казеина

II

Коалесценция

Адсорбция

Ассоциация

Вторичный жировой шарик Восстановленная

(фиксируемый) мицелла казеина

Рис. 6. Схематическое изображение процессов,

происходящих в молочной эмульсии в момент ее гомогенизации:

I - разрушение частиц при гидромеханическом воздействии; II - самопроизвольные процессы

Кавитация - это образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн).

Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения. Во время проведения процесса гомогенизации жировые шарики дробятся в результате воздействия эффекта кавитации.

Эффект кавитации сопровождается микровзрывами, ультразвуком, а также механическими срезами и соударениями при воздействии сотен режущих пар, которые движутся навстречу друг другу с высокой линейной скоростью. Величина этой скорости достигает несколько десятков метров в секунду, что позволяет разрезать диспергируемые частицы вещества на мельчайшие микрочастицы. За одну минуту происходит сотни тысяч микроимпульсов.

В момент перекрытия ротором отверстия на статоре мгновенно создается сверхдавление во внутренней камере. В следующую долю секунды ножи ротора открывают отверстия на статоре, и вектор давления резко меняет направление. Момент импульса - это мгновение, когда происходит изменение направления вектора давления - от возрастания на резкое его падение. В этот момент частицы вещества устремляются в открывшиеся проемы, и в пограничном слое происходит процесс кавитации.

Применительно к процессу гомогенизации кавитация - это отрыв крайних слоев и одновременное закрытие - срезание ножами ротора части капли, продвинувшейся в отверстие статора. В следующую долю секунды ножи ротора закрывают отверстия в статоре - это момент пульсации. В одну секунду происходят десятки тысяч пульсаций. В этот же момент внутри камеры капли не успевают заполнить пустоты, образованные стремительно вылетевшими частицами.

Процесс кавитации сопровождается выделением тепла, которое является в свою очередь катализатором и способствует образованию ультразвука. Высокочастотные ультразвуковые колебания дополнительно дробят жировые шарики.

3.4.2. Формирование адсорбционных оболочек жировых шариков

Фрагменты мицелл казеина (разрушенных под действием гидромеханических сил, в том числе отдельные субмицеллы), адсорбированные на поверхности жировых шариков, вновь образовавшихся при гомогенизации, оказываются в поле действия молекулярных сил на границе раздела «жир-плазма» молока. В результате этого происходит перестройка третичной и вторичной структур казеина. Она выражается в развертывании, как бы растекании адсорбированных фрагментов мицелл по поверхности вновь образовавшихся жировых шариков, обеспечивая этим формирование адсорбционных оболочек.

Важным фактором, определяющим свойства и структуру адсорбированных оболочек жировых шариков, является температура гомогенизации молочных эмульсий. При низких температурах адсорбция велика, а конформация адсорбированных макромолекул белков сохраняется относительно компактной, поэтому в интервале температур гомогенизации 40-50 С будут формироваться толстые и рыхлые адсорбционные оболочки жировых шариков, способные к сцеплению между собой с образованием скоплений.

При температуре порядка 60-75 С скорость растекания казеина на границе раздела «жир-плазма» велика, его кроющая способность повышена и формирование адсорбционных слоев ускоряется. В связи с этим в интервале температур 60-75 С будут формироваться тонкие и прочные адсорбционные оболочки жировых шариков.