均質已成為一種標準化的工業加工方式，它是一種使脂肪乳濁液穩定，防止重力分離的方法。1899 年發明這種加工方法的高林(Gaulin)在法國將其作為“保持液體組分穩定”的方法進行了敘述。

     首先，均質使脂肪球破裂成比原來小得多的脂肪球，如下圖對比所示。因此，它就可以減少脂肪上浮，減小脂肪成團或聚結的傾向。所有的均質乳基本上是通過機械的方法來生產的。牛乳以很高的速度被強制通過一個窄縫。均質機利用湍流和氣穴的聯合作用來實現最初的脂肪球破裂，作用的最終結果使脂肪球的直徑減小到大約 1 μ m，同時脂肪 / 漿液的表面積增加了 4-6 倍，新生成的脂肪球不再全被原來的膜覆蓋，取代它們是從漿液相中吸附的蛋白質的混合物。

如上圖：均質使脂肪球破裂成比原來小得多的脂肪球

一、均質加工參數

      在均質時，脂肪相的物理狀態和濃度影響到脂肪球的大小及其隨后的分散，對冷牛乳均質是無效的。因為冷牛乳中脂肪是固化的。在乳脂肪凝固點（30-35℃）的分界溫度下加工會使脂肪不能完全分散。只有當脂肪相呈液體狀態且像正常牛乳的濃度時，均質才是最有效的。均質溫度通常采用 55-80℃，均質壓力介于 10-25Mpa(100~250bar)之間，其大小決定于產品種類。

     脂肪含量高的產品很有可能有脂肪結團的傾向，特別是當漿液蛋白的濃度相對于脂肪含量低的時候，更易產生這一現象。脂肪含量超過 12% 的稀奶油不能在正常壓力下進行正常的均質，因為膜物質（酪蛋白）的缺乏而會導致脂肪再度聚結。為取得良好的均質效果每克脂肪大約對應要求 0.2g 的酪蛋白。

二、一級和二級均質

     均質機上可以安裝一個均質裝置或安裝兩個串聯的均質裝置，因此得名一級均質和二級均質。

      柱塞泵將牛乳的壓力從入口時的300KPa(3bar)根據產品種類提高到均質壓力10-25Mpa。到第一級均質裝置之前的入口壓力（均質壓力）自動保持恒值。液壓柱塞上的油壓與均質頭上的均質壓力相平衡。無論在一級均質還是在二級均質上，均質機都帶有一個普通的油罐。然而，在二段均質中，有兩個油路系統，每個都帶有一個自己的泵，通過改變油壓，就可以設定一個新的均質壓力。均質壓力可以在高壓表上顯示。

      均質的主要是發生在第一級，但第二級也很重要，有兩個基本目的:

● 為第一級提供一個恒定的、可控制的背壓，給均質提供一個最好的條件。

● 打散均質之后形成的脂肪球簇

      如圖6.3.5中一級均質裝置中的部件是經精密加工的，沖擊環以一定的方式固定在閥座上，沖擊環的內表面與間隙的出口相垂直。閥座有一個 5℃的傾角，使產品有控制地進行加速，這樣，就可以減少不如此而會發生的快速磨損。

      牛乳以較高的壓力被送入閥座與均質頭之間的空間，間隙的寬度大約是0.1mm 或是均質乳中脂肪球尺寸的 100倍。液體通常以 100-400 m/s的速度通過窄小的環隙，均質就在這 10-15 微秒中發生。在均質裝置上每40bar的壓力降就會使溫度升高 1℃。

      在一級均質中，全壓降作用于一個均質裝置上，在二級均質中，總壓在第一級之前測定為 P1，第二級之前測定為 P2，選擇二級均質通常是要達到最佳的均質效率。當 P2/P1 為0.2 時，可以獲得最好的效果。舉例常溫純牛奶均質壓力的組合：總壓P1為250bar，二級壓力P2不得超過50bar。如果總壓P1為220bar，二級壓力P2為50bar，那么P2/P1=0.227則高于0.2，則均質效果不好。

三、均質原理

      許多年來，出現了許多關于高壓均質的理論，對于象牛乳這樣的水包油乳液，連續相中大多數的液滴

      直徑小于 1 μ m ，只有兩種理論仍然成立。它們都對不同參數對均質效果的影響進行了很好的解釋。

      湍流渦流（“微旋渦”）引起脂肪球破裂的理論是基于這樣一個事實，即高速運動的液流中產生大量的小旋渦。速度愈高，產生的漩渦越多微旋渦撞擊到同等大小的油滴，油滴就會破裂。這個理論預示著均質效果如何隨著均質壓力而變化。這種關系在許多研究中已經得到證實。

     空穴理論，從另一方面表明：當蒸汽爆裂時產生沖擊波，從而分裂脂肪球，根據這個理論，均質是在液體離開縫隙時產生的。所以，在均質時能夠產生空穴的背壓是非常重要的。這也已在實踐中得到證明。然而，沒有空穴，也能均質，只是均質效率會降低。

四、均質效率

     均質的目的隨著應用的不同而改變，同樣地，測量均質效率的方法也隨之改變。均質的主要目的是防止脂肪粒子上浮。

根據斯托克斯定律，粒子的上升速度可表示為：

V= 速度

g= 重力加速度

P= 粒子尺寸

η hp =液體的密度

η Ip =粒子的密度

t= 粘度

或是 V ＝常數× p2，這樣就可以看出，減小粒子的直徑是減小上乳速度的有效方法。這樣，減小牛乳中脂肪球的尺寸就可以減小稀奶油上浮的速度。

用一種成熟的辦法，使用激光發射裝置，讓激光穿過試管中的樣品，就可測出樣品的粒子或液滴的粒徑分布圖，如下圖，根據樣品中粒子的數量和大小，光線將被散射開。

        通過分析得到如下的粒徑分布圖：

上圖中，結果表示為粒徑分布曲線，脂肪的百分比被作為是粒子（脂肪球大小）的函數。牛乳三種典型的粒徑分布曲線所示，注意，當使用較高的均質壓力時，曲線向左漂移。

五、均質機的布局

     通常，均質機被設置在上游區段，也就是說，放在熱交換器最終加熱的前面。比較典型的，在絕大多數用于生產鮮乳的巴氏殺菌線中，均質機被放在第一段熱回收之后。

     在UHT乳生產中，均質機通常在間接加熱系統中處于上游區段，而在直接加熱系統則在加熱段的下游區，也就是說，放在UHT處理之后的無菌一側。這樣均質機要求無菌設計，要帶有無菌柱塞密封、包裝、無菌冷凝器和特殊的無菌擋板。

     然而，對于間接式 UHT 系統，當脂肪含量高于6-10%， 或增加了蛋白質含量的乳制品需要進行加工時，也要求將均質機放在下游區，原因是隨著脂肪含量和蛋白質含量的增加，在高溫處理下的脂肪成簇或是（蛋白）聚集也加劇。這些球簇團塊由位于下游區的無菌均質機將其打散。

六、均質作用的特點

     均質給牛乳的物理性質帶來很多的優點：

● 脂肪球變小不會導致形成奶油層。

● 顏色更白，更易引起食欲。

● 更強的整體風味，更好的口感。

● 發酵乳制品具更佳穩定性。

    然而均質也有一定的缺點。

● 均質乳不能再被有效地分離。

● 多少增加了一些對光線、日光和熒光燈的敏感性，可以導致“日照味”

● 降低了熱穩定性，特別是經一級均質高脂肪含量和有其它影響脂肪結團因素存在的情況下。

● 該牛乳不能用于生產半硬或硬質干酪，因為凝塊很軟，以致難于脫水。

備注：上述的觀點部分來自于利樂的乳品生產手冊