دستگاههای هموژنیزه کننده شیر :

دستگاههای هموژنیزه که برای شیر به کار می روند معمولا دارای یک پمپ قوی و چندین سیلندر و پیستون هستند. به علاوه دارای یک یا دو والو هموژنیزه می باشند که توسط دستگیره هایی باز و بسته می شوند. شیر خام یا پاستوریزه توسط پمپ به داخل سیلندرها فرستاده شده و در آنجا با کمک پیستونها با فشار زیاد به داخل والوهای هموژنیزه هدایت می شود.
در این والوها شیارهای بسیار باریکی وجود دارد که سرعت شیر در هنگام ورود و حرکت داخل شیارها را دهها برابر زیادتر می کند. درجه حرارت شیر در موقع هموژنیزه شدن معمولا بایستی ۶۰ درجه سانتی گراد باشد ولی بعضی اوقات تا ۷۰ درجه سانتی گراد به خصوص در روشهای پاستوریزه سریع هم دیده شده است.
معمولا در موقع هموژنیزه بازاء هر ۲۵ کیلوگرم فشار نیم درجه سانتی گراد به حرارت شیر اضافه می شود بنابراین با فشار کل دستگاه معمولا ۳ الی ۴ درجه سانتی گراد به حرارت شیر اضافه میشود.
دستگاههای هموژنیزه که دارای یک والو و یک دستگیره باشند را دستگاههای هموژنیزه یک مرحله ای و آنهایی را که دارای دو والو با ۲ دستگیره هستند دو مرحله ای می گویند.
هنگام باز و بسته کردن والوها توسط دستگیره ها فشار و در نتیجه سرعت شیر در شیارهای والوها کم و زیاد می شود. معمولا فشار در دستگاههای هموژنیزه یک مرحله ای ۱۴۰ تا ۲۱۱ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع (PSI۲۰۰۰ – ۳۰۰۰ پوند بر اینچ مربع) است.
در دستگاههای دو مرحله ای این فشار به دو فشار تقسیم می شود. فشاری که روی والو هموژنیزه مرحله اول می گذارند معمولا ۱۴۰ کیلوگرم به سانتیمتر مربع (PSI۲۰۰۰) بوده و فشاری که روی والو مرحله دوم می باشد عبارت از ۳۵ تا ۷۰ کیلوگرم به سانتیمتر مربع (PSI ۵۰۰ – ۱۰۰۰ ) است.

توجه :

معمولا در دستگاههای هموژنیزه دومرحله ای در فشار زیاد گویچه های چربی خرد میشوند و اگر چربی شیر زیاد باشد (بیش از ۹ درصد) به علت امکان الحاق ذرات خرد شده به هم دیگر و تشکیل خوشه های چربی به مرحله دوم فرستاده می شود تا ذرات مجددا با فشار کمتری از هم کاملا جدا شوند و شیر پرچرب کاملا” هموژنیزه گردد.

این دستگاهها در هموژنیزه کردن خامه کم چرب بسیار مؤثر می باشند.
شیر از پایین به طرف والو هموژنیزه پمپاژ می گردد و به شیار بسیار باریک والو هموژنیزه که حدود ۰۰۱/ ۰ تا ۰۲ ۰/ ۰ اینج قطر دارد وارد شده و همزمان تغییر مسیر ۹۰ درجه ای می دهد و در این قسمت گویچه های چربی شکسته میشود .
در قسمت دوم که فشار کمتری به کار می رود ذرات خرد شده که مجددا به همدیگر چسبیده هستند کاملا از یکدیگر جدا شده و پس از خروج از مرحله دوم به صورت ذرات معلق و با ثباتی در شیر باقی می مانند.

نظریه های مختلفی در مورد خردشدن گویچه های چربی و در حقیقت عمل هموژنیزه ارائه گردیده که مهمترین آنها عبارتند از:

١- خرد شدن گویچه ها با نیروی برشی

۲- در اثر انفجار
٣- خرد شدن با تئوری خلاءزائی
در تئوری اول چون گویچه ها چربی در شیار والو با سرعت زیاد و در لایه های متفاوتی در حرکت هستند با برخورد و سایش گویچه ها به همدیگر و یا با جدار والو خرد می شوند.
تئوری دوم با توجه به تغییر فشار ناگهانی بر روی گویچه ها از فشار زیاد به کم (اتمسفر) گویچه ها خرد می شوند.
در خلاءزایی مطابق قوانین هیدرولیکی با ورود گویچه ها به شیار و روزنه و افزایش ناگهانی و بسیار زیاد سرعت ذرات حباب های بسیار ریزی ایجاد شده که ذرات بر روی این حبابها تجمع می یابند که با تغییرات کشش سطحی در یک لحظه حبابها بی ثبات شده و میترکند که باعث خرد شدن گویچه های چربی و پخش آن در شیر می شود.
مقداری از میسل های کازئین ممکن است پس از خرد شدن گویچه های چربی در روی سطح گویچه های خرد شده جذب گردند و در حقیقت با کازئینها که واکنش و ترکیب می شوند به نام کمپلکس هایی با دانسیته بالا نامیده میشوند.
۱۰ تا ۲۰ درصد گویچه ها چربی بدین صورت کمپلکس می گردند. گاهی قدری کازئین یا میسل به یک طرف گویچه های چربی و با نیروی هیدروفوبی ترکیب می شود.
در هر صورت پس از هموژنیزه شدن شیر مقداری از فسفولیپید سطح غشاء نیز خارج و به داخل شیر پس چرخ وارد می گردد و آن را غنی از فسفولیپیدها می نماید.

علاوه بر تغییرات فیزیکی و شیمیایی فوق در گویچه های چربی خرد شده خصوصیات زیر نیز اضافه می گردند :

١- با کاهش ایمونوگلوبین های سطح غشاء گویچه ها نیز عمل صعود ذرات چربی کاهش می یابد و لذا سرعت خوشه ای شدن گویچه ها کم میشود.
۲- عمل مرتن : در فشار ۱۰ تا ۵۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع که معمولا در مرحله دوم و اعمال می گردد، کازئینها به ویژه کاپاکازئین با ایمونوگلوبولینها به ویژه با Gها تداخل و ترکیب شده که این اثر هم پدیده صعود ذرات چربی را کاهش و از خوشه ای شدن جلوگیری می کند.
۳- با خرد شدن ذرات و انعکاس نور بیشتر رنگ شیرهای هموژنیزه سفیدتر می گردد.
۴- به علت خروج برخی پروتئینها از قسمت پروتئینی غشاء چربی، کشش سطحی بیشتر ان می شود.
۵- به علت افزایش تعداد گویچه ها، جذب کازئینها به چربی و معلق شدن تعداد بیشتر چربی در شیر ویسکوزیته افزایش می یابد.
۶- به علت افزایش سطح گویچه های چربی حساسیت به نور و تشعشعات زیاد می شود.

۷- به علت خروج مقداری از فسفولیپیدها از سطح گویچه ها تولید برخی آنتی اکسیدان های سولفهیدریدی (SH-) حساسیت به انواکسیداسیون کمتر می گردد.
۸- حساسیت به رانسیدیته هیدرولیزی بیشتر می شود چون سطوح گویچه ها چربی و لذا تمایل آن به لیپازها بیشتر می گردد.
۹- عمل کف کردن در شیر پس چرخ به علت ورود فسفولیپیدها زیاد می شود.
۱۰- به علت واکنشهای پروتئین پروتئین، دناتوره شدن حرارتی و تغییرات در تعادل نمکی تثبیت پروتئینها کمتر می شود.

توجه :

شیر خامی که بدرستی صاف نشده باشد پس از هموژنیزه کردن و وارد بطری نمودن دارای رسوباتی در ته شیشه خواهد بود که این لایه در اثر وجود لوکوسیتها و سلولهای سطحی پستان گاو و سایر ناخالصی ها می باشد.
در شیرهای غیرهموژنیزه این ذرات همراه با خامه شیر به روی سطح شیر آمده و در آن جا جمع می گردند. در صورت وجود ناخالصیها در شیر هموژنیزه ممکن است مجددا آن را صاف نمود.
در دستگاههای هموژنیزه بایستی دقت کرد که هیچ گاه هوا در هنگام عمل هموژنیزه وارد دستگاه نشود زیرا باعث کف کردن شیر و در نتیجه پرنشدن کامل بطریها و یا ظروف دیگر می گردد.
به علاوه راندمان دستگاه پائین آمده و ممکن است شیر به درستی هموژنیزه نگردد. شیری که بدین ترتیب تهیه شده باشد در بالای بطری آن دارای یک لایه خامه چسبیده به درب بطری خواهد بود.
دستگاههای هموژنیزه یک یا دو مرحله ای دارای والوهای ظریفی به نام هموژنایزر والو می باشند که عمل خرد کردن معمولا در والو اول و مرحله یک انجام شده و مرحله دوم از خوشه ای شدن گویچه ها چربی جلوگیری می کند.

نکته :

دستگاه یک مرحله ای تواما” هر دو کار را در یک والو انجام میدهد ولی معمولا راندمان دستگاه های دو مرحله ای بهتر است.
پمپ این گونه دستگاه ها معمولا بسیار قوی است به طوری که با عمل و مکش پیستونها شیر به داخل دستگاه و سپس روزنه های بسیار باریک والو وارد گردیده و پس از خرد شدن گویچه های چربی و پخش آن به طور یکنواخت در داخل شیر از لوله خروجی خارج می گردد.
روزنه های والوهای هموژنیزه بسیار باریک و حدود ۰۰۱/ ۰ تا ۰۲ ۰/ ۰ اینچ فاصله شیار و روزنه است. درجه حرارت شیر در حین عبور از این روزنه ها بین ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتیگراد است.
سرعت شیر در هنگام ورود به والو هموژنیزه ۱ تا ۱۰ فوت در ثانیه می باشد که در خود شیار به ۳۰۰ تا ۸۰۰ فوت در ثانیه خواهد رسید.

فشاری که معمولا بر روی والوهای دستگاه اعمال می گردد عبارتند از :

برای دستگاه های یک مرحله ای ۱۴۰ تا ۲۱۱ کیلوگرم به سانتیمتر مربع (۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ PSI).
در دستگاه های دو مرحله ای، در مرحله اولی ۱۰۰ تا ۱۴۰ کیلوگرم (۱۰۰۰ تا ۱۵۰۰ PSI) و در مرحله دوم ۳۵ تا ۷۰ کیلوگرم معادل ۵۰۰ تا ۱۰۰۰PSI میباشد.
به ازاء هر ۲۵ کیلوگرم فشار معمولا نیم درجه سانتیگراد به دمای شیر در حال هموژنیزه شدن اضافه می گردد.