6.2. Гомогенизация

Гомогенизация - это один из способов измельчения, который заключается в дроблении частиц или капель (дисперсная фаза) при одновременном равномерном распределении их в дисперсионной среде.

Дисперсионной средой является жидкость, а в качестве дисперсной фазы может быть другая жидкость или твердая материя, и тогда в первом случае получаемый продукт называется эмульсией, а во втором – суспензией (таблица 1).

Таблица 1

Классификация неоднородных систем

Фаза		Неоднородная система
дисперсионная	дисперсная
1	2	3
Жидкость	Твердое тело	Суспензии: грубые тонкие мути коллодные растворы
Жидкость	Жидкость	Эмульсии
Жидкость	Газ	Пены
Газ	Твердое тело	Пыли
Газ	Жидкость	Туманы

Обычно гомогенизацию проводят с целью механической стабилизации дисперсной фазы в дисперсионной среде. Известно, что неоднородная система, находящаяся в состоянии покоя, разделяется на составные части под действием массы. Осаждение частиц происходит по законам падения тел в среде, которая оказывает сопротивление их движению.

Скорость осаждения взвешенных частиц зависит от их плотности, степени дисперсности и физических свойств жидкости, в которых они осаждаются. В начальный момент частицы падают ускоренно, но через некоторый промежуток времени, когда сопротивление жидкой фазы уравновесит действие массы, они приобретают постоянную скорость осаждения.

Постоянную скорость осаждения частиц (м/с) для ламинарной области можно определить по закону Стокса:

,

где W_op – скорость осаждения частиц для ламинарной области, м/с;

d – приведенный диаметр частицы;

g – ускорение свободного падения;

ρ_Т – плотность твердой частицы кг/м³;

ρ – плотность среды;

μ – динамическая вязкость среды, кг/м²с.

Как видно из данного уравнения, диаметр частиц оказывает самое большое влияние на скорость осаждения (разделения).

Важно отметить, что любому размеру частиц соответствует определенная скорость разделения, а следовательно, и продолжительность разделения фаз. При достаточно малом диаметре частиц устойчивость эмульсии или суспензии может быть весьма продолжительной.

Гомогенизация вызывает качественное улучшение вкусовых свойств таких продуктов, как шоколад, молочные продукты и др.

Шоколадная масса представляет собой тонкодисперсную смесь сахарной пудры, какао тертого, какао масла и добавок. Тонкое измельчение какао тертого и сахарной пудры и непрерывная обработка шоколадной массы в вымешивающем оборудовании приводит к равномерному распределению твердых частиц в какао масле и снижению вязкости массы.

Во время охлаждения происходит кристаллизация какао масла и переход шоколада в твердое состояние. При изготовлении шоколада из тонко гомогенизированного сахара и какао получают продукт с замечательными вкусовыми свойствами.