乳化设备与乳化操作
出处：按学科分类—农业科学 中国轻工业出版社《肉类工业手册》第232页（2722字）
(一)乳化设备的种类
以机械力为主进行乳化分散的乳化设备，其性能与下列诸因素有密切的关系：
1．力学的效果
若加于液相的机械力过大，则形成乳化液的粒度分布就会过宽。所以不论乳化物的组成怎样，所施的机械力必须相当均匀。
作为机械力，有单纯的搅拌力和剪切力两种。接近于自然乳化的系统，或低黏度系统，单纯的搅拌力就可以充分发挥作用。但多数乳化系统，主要依靠剪切力，要使高黏度液体的分散相微粒化和均质化，这种剪切力是不可缺少的。
2．分散和合并的速度
机械力给与液体以流速后，液体依靠此流速，在分散的同时，形成的液滴反过来又增加其碰撞和合并的机会。因此，乳化只能在分散速度超过合并速度下才会产生效果。乳化液每每在搅拌时，液滴合并超过分散而显现分离的倾向。因此，必须考虑在以搅拌力作为分散力时搅拌的速度和方式问题。
3．空气混入
采用机械的分散力时，空气混入对乳化液有特别严重的影响。使用乳化剂，不仅油相和水相的界面张力降低，空气和水相的界面张力(即表面张力)也同时降低，这样，气泡就愈易混入乳化液中。
从以上几方面考虑，乳化设备可做如下划分：
(1)以乳化剂的乳化作用为主的设备——搅拌乳化器；
(2)以机械剪力为主的设备——胶体研磨机和均质机；
(3)依靠其它乳化原理的设备——超声波乳化器等。
对于第一类设备，主要就是指前面第二节讨论过的搅拌混合设备。原则上，所有前述的搅拌混合设备均可作为乳化设备，但均有其局限性。普通的桨式应用较少。对于低黏度液体的乳化，可以采用旋桨式或涡轮式，如盐溶液、香料水的配制。对于高黏度的液体或固体，宜采用固定式或混合锅，如生产香肠、午餐肉的肉馅大多用搅拌机进行搅拌、乳化与混合。
有时为了促进肉馅乳化，或将结缔组织、内脏等做微粒状粉碎，然后使其成为胶体状，这时就要使用胶体研磨机。下面主要讨论第二、三类设备在肉品加工中的应用。
(二)胶体研磨机的工作原理与乳化操作
胶体研磨机，简称胶体磨(图2－2－11)，国外又称湿式粉碎机，多用于皮、软骨及内脏等湿性物料的处理。专门处理碎骨原料的机器又称为骨糊机。
图2－2－11 胶体磨结构简图
1－进料口 2－转动件 3－固定件 4－工作面 5－卸料口 6－锁紧装置 7－调整环 8－皮带轮
胶体研磨机的结构包括料斗、动磨盘、静磨盘、传动主轴、间歇调整装置与电动机等。动、静磨盘由一固定的表面(固定体或定子)和一旋转的表面(转动件或转子)组成，其工作面为上、下磨盘的锥面及盘缘的窄环状平面。锥面做成多组交错排列的不通过圆心的倾斜沟槽，以提高对物料的剪切与研磨作用，加速乳化过程。两表面间有可调节的微小间隙，物料就在此间隙中通过。
物料通过间隙时，由于转动盘(转子)高速旋转，附于旋转面上的物料速度最大，而附于固定面上的物料速度为零。其间产生急剧的速度梯度，从而物料受到了强烈的摩擦和湍动骚扰，产生剪切、研磨与乳化分散的作用。
胶体磨的普通形式为卧式，如图2－2－11(1)所示，其转动件随水平轴旋转，固定件与转动件之间的间隙通常为50～150μm，依靠转动件的水平位移来调节。物料在旋转中心处进入，流过间隙后从四周卸出，下部排出。转动件的转速范围为3000～15000r／min。这种胶体磨适用于黏性相对较低的物料。
对于黏度相对较高的物料，可采用立式胶体磨，见图2－2－11(2)，转速为3000～10000r／min，这种胶体磨卸料和清洗都很方便。有的在胶体磨内还装有绞刀和筛板。
在实际操作时，肉料需先用格板孔径为3mm的绞肉机绞成细粒。如果肉较嫩，只需一遍，送入胶体磨后就可以绞碎成微粒状。如果肉较硬，就需要用间隙调节杆，依次调节开孔度(间隙)，进行绞碎、乳化。另外，还要添加冰水，以加强物料的流动性。如果肉料过硬，会加大摩擦，使温度升高。
(三)超声波乳化器
超声波是频率比人耳所能听见的声波频率更高的声波，即频率大于16kHz的声波。利用超声波也可以使两种不互溶的液体之一分散于另一种液体之中而形成乳浊液。
声波遇到障碍时，它对障碍物就起着迅速交替的压缩和膨胀的作用。所以当物料被高能量超声波照射时，则物料中每一局部小区域都处于压缩和膨胀迅速交替作用之下。在膨胀的半个周期内，物料受到张力，物料中存在的任何气泡都将膨胀；而在压缩的半个周期内，此气泡将被压缩。当压力的变化很大而气泡又很小时，压缩的气泡就急速崩溃，对周围产生巨大的复杂应力，这种现象称为“空蚀”或“空化”。空蚀作用可能释出相当的能量，空蚀作用也可能发生在没有气体存在的物料中。但物料中存在溶解氧或气泡时可促进这种现象的发生。低频超声波最适于产生空蚀作用。
对于乳化液中悬浮的液滴，若空蚀作用发生在两相界面上，液滴便受到巨大应力而分散为更细的液滴，形成更为稳定的乳化系统，这就是超声波乳化的基本原理。
通常超声波的发生可有三种方法，即机械系统、磁控振荡器和压电晶体振荡器。后两法一般不用于乳化操作，而机械式超声波发生器在乳化操作上的应用则愈来愈广泛。