中國(guó)粉體網(wǎng)訊 食品行業(yè)中，微射流和高壓均質(zhì)技術(shù)正日益受到重視，尤其在生產(chǎn)納米乳液方面。這些技術(shù)通過高壓閥均質(zhì)器或微流體化器實(shí)現(xiàn)，能有效生成亞微米級(jí)液滴。這些微小液滴有助于提升食品的物理穩(wěn)定性、改善口感和加速風(fēng)味釋放。特別是對(duì)于油溶性微量營(yíng)養(yǎng)素和生物活性物質(zhì)的傳遞，這種技術(shù)能使其以幾乎不可察覺的方式存在于食品中，從而在不改變食品質(zhì)感和味道的前提下增加其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。
近期，對(duì)微射流與高壓均質(zhì)技術(shù)之間的差異仍存在一定的不清晰認(rèn)識(shí)。為了解決這一問題，伯明翰大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在Journal of Food Engineering上發(fā)表了一項(xiàng)開創(chuàng)性研究。該研究首次明確闡述了在食品級(jí)納米乳液制備過程中，高壓均質(zhì)器和微射流技術(shù)之間的關(guān)鍵區(qū)別[1]。
高壓均質(zhì)器與微流體化器的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比
高壓均質(zhì)（High-Pressure Homogenizer, HPH）和微射流（Microfluidizer）在關(guān)鍵參數(shù)方面有顯著區(qū)別。高壓均質(zhì)器的主要參數(shù)包括操作壓力、處理次數(shù)和乳化劑的類型。這些參數(shù)直接影響液滴的大小和乳液的穩(wěn)定性。而微流體化器的關(guān)鍵參數(shù)不僅包括操作壓力和乳化劑類型，還涉及其內(nèi)部通道和腔室的設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)決定了液體的流動(dòng)特性和剪切力分布，從而影響液滴的形成和分布。因此，盡管兩者都是乳化設(shè)備，但它們?cè)陉P(guān)鍵參數(shù)的設(shè)置和調(diào)整上有著本質(zhì)的區(qū)別。
高壓均質(zhì)與微射流技術(shù)在乳液制備中的本質(zhì)區(qū)別及應(yīng)用特點(diǎn)
高壓均質(zhì)和微射流作為食品工業(yè)中制備乳液的兩種關(guān)鍵設(shè)備，雖然在功能上有所重疊，但它們?cè)诓僮髟砗驮O(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上存在本質(zhì)區(qū)別。
高壓均質(zhì)的工作機(jī)制基于高壓力和機(jī)械剪切力。該設(shè)備通常包含一個(gè)高壓泵和一個(gè)狹窄的閥間隙，通過這個(gè)間隙液體在高壓下被迫通過。這一過程中，液體中的大液滴在經(jīng)歷劇烈的剪切力和高速?zèng)_擊后，被分解為更小的液滴。這種基于物理力的方法使得HPH特別適用于大批量、高效率的乳液生產(chǎn)。
兩級(jí)高壓均質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)圖[2]
與之相對(duì)，微射流的設(shè)計(jì)采用了更為精細(xì)的流體動(dòng)力學(xué)原理。它通過精密設(shè)計(jì)的微型通道和沖擊室來實(shí)現(xiàn)液滴的均質(zhì)化，其中液體在高壓下通過這些通道，產(chǎn)生強(qiáng)烈的剪切和沖擊力。這一機(jī)制不僅實(shí)現(xiàn)了液滴的有效破碎，還保證了液滴大小的均勻分布，適用于對(duì)粒徑分布有嚴(yán)格要求的高精度乳液制備。
兩步單通道微流體化過程制備O/W納米乳液的示意圖[3]
這兩種設(shè)備在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別，導(dǎo)致它們?cè)诓僮黛`活性、設(shè)備維護(hù)、以及應(yīng)用領(lǐng)域上各有特點(diǎn)。高壓均質(zhì)以其高效率和大規(guī)模生產(chǎn)能力，在食品工業(yè)中廣泛應(yīng)用；而微射流則因其精細(xì)控制能力，更適合于需要特定液滴大小控制的專業(yè)領(lǐng)域。因此，根據(jù)具體的生產(chǎn)目標(biāo)和乳液的特性要求，選擇合適的設(shè)備顯得尤為重要。
總結(jié)與展望
高壓均質(zhì)和微射流在食品工業(yè)中的應(yīng)用反映了對(duì)于不同生產(chǎn)需求的技術(shù)適應(yīng)性。高壓均質(zhì)以其高效率和大規(guī)模生產(chǎn)能力，在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。而微射流則因其對(duì)粒徑控制的精細(xì)度而在特殊應(yīng)用中顯得更為適用。隨著食品工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這兩種設(shè)備將持續(xù)在乳液制備領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]L. Lee and I. T. Norton, “Comparing droplet breakup for a high-pressure valve homogeniser and a Microfluidizer for the potential production of food-grade nanoemulsions,” J. Food Eng., vol. 114, no. 2, pp. 158–163, 2013, doi: 10.1016/j.jfoodeng.2012.08.009.
[2]S. Plazzotta and L. Manzocco, “Effect of ultrasounds and high pressure homogenization on the extraction of antioxidant polyphenols from lettuce waste,” Innov. Food Sci. Emerg. Technol., vol. 50, pp. 11–19, 2018.
[3]C. N. Cheaburu-Yilmaz, H. Y. Karasulu, and O. Yilmaz, Nanoscaled dispersed systems used in drug-delivery applications. Elsevier Inc., 2018. doi: 10.1016/B978-0-12-813932-5.00013-
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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