DE19700810A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Milch - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Milch

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein schonendes Verfahren zum Homo­ genisieren von fetthaltigen flüssigen Naturprodukten, insbesondere zum Homogeni­ sieren von Milch- oder Sahneprodukten, z. B. von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.-%.
Die Homogenisierung von Kuhmilch ist in zahlreichen Veröffentlichungen und Dissertationen beschrieben. Einen umfangreichen Überblick über den Stand der Technik auf diesem Gebiet gibt die Arbeit von H. Eibel, Untersuchung zur Hoch­ druckhomogenisation von Sahne mit verschiedenen Fettgehaltsstufen, Fortschr.-Ber. VDI Reihe 3 Nr. 136, Düsseldorf, VDI-Verlag 1987.
In der Homogenisiertechnik für Wasser/Öl oder Öl/Wasser-Emulsionen finden ganz allgemein verschiedene Homogenisierverfahren Verwendung, die in Abhängigkeit vom technischen Anwendungsbereich ausgewählt werden.
So ist für die Herstellung von Pharmazeutischen Öl-in-Wasser-Emulsionen ein Zweistufen-Verfahren aus der Offenlegungsschrift EP 101007 A2 bekannt, bei dem eine vordispergierte Voremulsion aus Öl und Wasser unter Phasenumkehr in einer Dispergierdüse bei einem Druck von bis 2 bar 50 fein dispergiert wird.
Die Auswahl und der Vergleich von geeigneten Dispergiermaschinen zur Disper­ sionsherstellung wird in zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben, wie z. B. von Walstra, P. Formation of Emulsions, in: Becher, P: Encyclopedia of Emulsion Technology, Vol, 1, New York, Basel: Dekker, 1983.
Übereinstimmend wird beschrieben, daß die Auswahl von Dispergiermaschinen nach der Größe der volumenbezogenen Leistung erfolgt. Zur Herstellung von feinteiligen Emulsionen kleiner 1 µm sind Dispergiermaschinen mit hohen volumenbezogenen Leistungen erforderlich, wie z. B. Hochdruckhomogenisatoren. Mit Rotor/Stator- Maschinen lassen sich so feinteilige Emulsionen nicht mehr herstellen.
In dem obengenannten VDI Bericht von H. Eibel wird unter anderem beschrieben, daß beim Homogenisieren von Milch, insbesondere Kuhmilch, aus Gründen der Lagerstabilität die Phasengrenzfläche zwischen Fett und Wasser um den Faktor 3-10 vergrößert und der mittlere Partikeldurchmesser der Fettpartikeln dabei entsprechend auf eine Partikelgröße von kleiner 1 µm reduziert werden muß. Da Milch ein Natur­ produkt ist, also nicht, wie bei technischen Emulsionen, standardisiert ist, wird zur Zerkleinerung der Fettpartikeln eine Homogenisiervorrichtung benötigt, die diesen Verfahrensschritt besonders schonend durchführt, gleichzeitig aber auch unempfind­ lich ist gegenüber Schwankungen der Zusammensetzung.
Die durch das Homogenisieren vergrößerte Grenzfläche muß anschließend wieder durch die Emulgatormembran stabilisiert werden, die bei der Milch aus einem Ge­ misch von Phospholipiden und Proteinen besteht. Die erforderliche Membrandicke wird in der Literatur mit einer Dicke von ca. 10 nm und einer Beladung von 10 mg/m2 beschrieben.
Besondere Probleme bereitet die Homogenisierung von Sahneprodukten mit hohen Anteilen an Fettphase aufgrund der variierenden Massenverhältnissen von Fett und Emulgator.
In dem genannten VDI Bericht von H. Eibel wird zur Lösung dieser Probleme vorge­ schlagen die Homogenisierung von Milch oder insbesondere von Sahne mit ver­ schiedenem Fettgehalt in einem Hochdruckhomogenisator durchzuführen, der in seiner Eingangsstufe mit einem Druck von oberhalb 100 bar betrieben wird. Milchpro­ dukte und verwandte Erzeugnisse werden daher üblicherweise mit Hochdruckhomo­ genisatoren homogenisiert.
Eine weitere Aufgabenstellung ergibt sich durch den Konzentrationsprozeß bei Molkereibetrieben, der eine Verarbeitung immer größerer Milchmengen nach sich zieht. Die erforderliche Durchflußmenge an Milch, die durch einen einzelnen Hoch­ druckhomogenisator verarbeitet werden soll, ist im Laufe der Zeit weiter spürbar an­ gestiegen. Betrachtet man das Ventil eines bekannten Hochdruckhomogenisators, so wächst mit steigendem Durchsatz die Spaltbreite des Homogenisatorventils. Bei gleichem Homogenisierdruck resultieren dann auf Grund der höheren Spaltbreite des Hochdruckhomogenisators nur gröbere Emulsionen mit großem Fettpartikeldurch­ messer. Um die gleiche Partikelgröße wie bei Hochdruckhomogenisatoren mit kleine­ rem Durchsatz zu erreichen ist daher ein höherer Betriebsdruck erforderlich.
In der Offenlegungsschrift EP 34675 A2 wird ein Ausweg durch die Parallelschaltung mehrerer Ventile in einem Hochdruckhomogenisator gefunden.
Da die Ventilspalte des Hochdruckhomogenisators dann kleiner gestaltet sind, kann der Hochdruckhomogenisator auch bei etwas niedrigerem Druck betrieben werden, der dem Druck entspricht der bei Hochdruckhomogenisatoren mit mittlerem Durch­ satz angewendet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Homogenisierverfahren bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten Verfahren nicht zeigt und das insbesondere zur wirtschaft­ lichen Homogenisierung bei möglichst niedrigem Homogenisierdruck und bei gleich­ zeitig hohem Durchsatz bzw. Volumenstrom arbeitet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemaß gelöst durch ein Verfahren zum Homogenisieren von fetthaltigen flüssigen wäßrigen Naturprodukten, insbesondere zum Homogenisie­ ren von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.-% und mehr, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit bei einem Druck von 10 bis 100 bar, vorzugs­ weise von 20 bis 80 bar und einem Durchsatz von bis zu 100 m3/h und mehr durch eine ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung treibt wobei die Vorrichtung eine Vielzahl n von Düsenbohrungen aufweist, wobei n insbesondere größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100 ist, und die Durchflußgeschwindigkeit im Bereich jeder Düsenbohrung von 10 bis 100 m/s beträgt.
In einer Variante des erfindungsgemaßen Verfahrens wird die zu homogenisierende Flüssigkeit durch Düsenbohrungen getrieben, die so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydraulischen Querschnittsfläche Fh der Düsenbohrung und ihrer Länge L der Beziehung:
Fh.L = d3
gehorcht, in der d der hydraulische Durchmesser der Düsenbohrung ist.
Um Koaleszenz und Aggregation von Fettpartikeln in der Flüssigkeit zu verhindern, werden zwei- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtungen im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt eingesetzt, wobei die Verteilung des Druckgefälles auf die je­ weiligen Stufen bedarfsgerecht optimiert wird.
Ein zweifaches und mehrfaches Homogenisieren der zu homogenisierenden Flüssig­ keit mit einer Entspannung zwischen den Homogenisierschritten ist ggf. als Variante auch möglich. Durch mehrfaches Homogenisieren werden bevorzugte enge Partikel­ größenverteilungen erreicht. Wünschenswert sind im Falle von Milchprodukten lager­ stabile Milchprodukte mit möglichst grober mittlerer Teilchengröße bei enger Ver­ teilung. Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die weiterführende Idee zugrunde, daß engere Partikelgrößenverteilungen von Milch oder Milchprodukten durch Hinter­ einanderschaltung eines weiteren oder mehrerer Düsendispergatoren erreicht werden können. Durch die jeweilige Anzahl der Bohrungen der Düsendispergatoren kann der Druckabfall in jeder Dispergierstufe gleich oder auch unterschiedlich eingestellt werden. Dadurch kann insbesondere eine optimale Anpassung an die Grenzflächenbe­ legungskinetik der Emulgatormembran für die Stabilisierung der Fetttröpfchen er­ reicht werden. Die Koaleszenz und Aggregation der Fettpartikel wird vermieden.
Die Temperaturerhöhung der fetthaltigen Flüssigkeit beträgt beim bevorzugten Ver­ fahren höchstens 3°C, insbesondere höchstens 1,5°C. Die Verarbeitungstemperatur sollte vorzugsweise von 55 bis 80°C, insbesondere von 60 bis 70°C betragen.
Die genaue optimale Verarbeitungstemperatur wird dabei in Abhängigkeit vom Fett­ gehalt der Flüssigkeit ermittelt.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn das Verfahren durch Auswahl der Be­ triebsbedingungen des Düsendispergators z. B. durch entsprechende Einstellung des Differenzdrucks zwischen dem Raum vor den Düsenöffnungen und hinter den Düsen­ öffnungen und/oder Wahl der Länge der Düsenöffnung und ihren hydraulischen Durchmesser so gestaltet wird, daß die volumenbezogene Energiedichte, die im Be­ reich der Düsenöffnungen in die Flüssigkeit eingebracht wird, von 106 bis 108 J/m3, bevorzugt von 107 bis 108 J/m3 beträgt. Oberhalb von 108 J/m3 können auf Grund von thermisch induziertem Abbau insbesondere bei Milch spürbare geschmackliche Ver­ änderungen auftreten, während weiter unterhalb von 106 J/m3 unter Umständen in­ stabile Emulsionen oder unzureichende Homogenisierung resultieren.
Die mit dem Verfahren bevorzugt erhältlichen homogenisierten fetthaltigen Flüssig­ keiten weisen zu 90% der Teilchen einen volumenbezogenen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 1 µm, insbesondere von 0,3 bis 1 µm, auf.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine ein- oder mehrstufige Düsendispergiervor­ richtung zur Homogenisierung von fetthaltigen flüssigen Naturprodukten oder Nah­ rungsmitteln, insbesondere zum Homogenisieren von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.-% und mehr, bestehend aus einer Fördereinheit zum Fördern der zu homogenisierenden Flüssigkeit, einer Vordruckkammer, einer oder mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckkammern und einer Vielzahl von Dispergieröffnungen, über die die Vordruckkammer und die Niederdruckkammern miteinander verbunden sind, wobei die Fördereinheit einen definierten Vordruck in der Vordruckkammer erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen der Dispergieröffnungen einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm auf­ weisen und so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydraulischen Querschnitts­ fläche Fh der Düsenbohrungen und ihrer Länge L der Beziehung:
Fh.L = d3
gehorcht, in der d der hydraulische Durchmesser der Düsenbohrungen ist.
Insbesondere weisen die Düsenbohrungen einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm auf. Die Düsenbohrungen können beliebig geformte Querschnittsflächen d. h. z. B. rechteckige, quadratische oder runde Quer­ schnittsflächen aufweisen.
Die Stufen der Dispergiervorrichtung werden wenigstens gebildet durch die Vor­ druckkammer und eine Niederdruckkammer oder durch zwei benachbarte Nieder­ druckkammern und die diese Kammern verbindenden Dispergieröffnungen.
Die Gesamtquerschnittsfläche aller Düsenbohrungen in einer Stufe beträgt insbe­ sondere wenigstens 10 mm2. Hierdurch wird es möglich einen Mengendurchsatz von homogenisierter fetthaltiger Flüssigkeit von bis zu 100 m3/h und mehr zu erreichen.
In einer Stufe liegen insbesondere eine Zahl n größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100, besonders bevorzugt größer oder gleich 150 Düsenbohrun­ gen über die Kammerwand verteilt vor. Diese sind bevorzugt in einem oder in mehreren Düsenkörpern 5 zusammengefaßt.
Mit Hilfe der speziellen Düsendispergiervorrichtung, die einen wesentlich höheren Wirkungsgrad (bzw. eine höhere Energiedichte) als konventionelle Hochdruckhomo­ genisatoren hat, ist es möglich schon bei vergleichbar viel niedrigerem Düsenvordruck feinteilige Fettpartikel mit enger Partikelgrößenverteilung zu erreichen. Z.B. werden schon bei 50 bar Homogenisierdruck Emulsionen gleicher Partikelgrößenverteilung erreicht, die mit einem Hochdruckhomogenisator bei einem Vordruck von 200 bar er­ zeugt werden.
Mit der erfindungsgemaßen Düsendispergiervorrichtung lassen sich besonders vorteil­ haft feinteilige Dispersionen, sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich her­ stellen. Erreichbar sind ferner Emulsionen definierter Partikelgröße und enger Vertei­ lung. Durch den niedrigen Energieaufwand erfolgt die Emulgierung schonend. Die beim erfindungsgemäßen Verfahren auftretende Temperaturerhöhung ist vergleichs­ weise niedrig im Verhältnis zu der Temperaturerhöhung bei bekannten Dispergier­ verfahren mit Hochdruckhomogenisierern. Dies ist für die Bearbeitung der Natur­ produkte wie Milch oder Sahne von besonderem Vorteil, da sich thermische Bela­ stungen empfindlich auf den Geschmack solcher Produkte auswirken.
Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemaßen Düsen­ dispergiervorrichtung zur Homogenisierung fetthaltiger flüssiger Naturprodukte oder Nahrungsmittel, insbesondere zur Homogenisierung von Milch, bevorzugt von Säuge­ tieren oder von Milch auf Basis von natürlichen Ölen wie Sojaöl, wobei in der homogenisierten Flüssigkeit bis zu 90% der dispergierten Teilchen in der Flüssigkeit einen volumenbezogenen Teilchendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 1 µm, insbe­ sondere von 0,3 bis 1 µm, aufweisen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert ohne die Erfindung im Einzelnen einzuschränken.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine einstufige Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Düsendispergiervorrichtung entsprechend Fig. 1
Fig. 3 den Längsschnitt durch eine fünfstufige Variante der erfindungsge­ mäßen Düsendispergiervorrichtung
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Homogenisiereigenschaften einer erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung im Vergleich mit der Kennlinie eines bekannten Hochdruckhomogenisators am Beispiel einer Modellemulsion
Beispiele
Am Beispiel der Modellemulsion Paraffinöl (45 Gewichtsteile) in Wasser (50 Ge­ wichtsteile) mit Tween 80/Arlacel 80, HLB 11,5 (5 Gewichtsteile) als Emulgatoren wird die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens demonstriert. Die Modellemulsion wurde zunächst bewußt gewählt um die Reproduzierbarkeit der Er­ gebnisse gegenüber einer Verwendung von beispielsweise Rohmilch sicherzustellen.
Es wurde eine Düsendispergiervorrichtung nach Fig. 2 mit einer einstufigen Disper­ giereinheit 4 verwendet. Als Fördereinheit 1 wurde eine 3-stufige Kolbenpumpe ver­ wendet. Die parallelgeschalteten Dispergieröffnungen 6, 7 hatten Bohrungen 7 mit einem runden Querschnitt mit einem Durchmesser von 0,5 mm bei einer Länge von 0,75 mm.
Fig. 3 stellt den Längsschnitt durch eine fünfstufige Variante der erfindungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung dar mit der Vordruckkammer 3, den Dispergieröffnungen 7, den Niederdruckkammern 8a bis 8m und dem Auslauf 9. Der Druckabfall bzw. Homogenisierdruck ist bei gleicher Anzahl von Dispergieröffnungen 6, 7 und gleichem hydraulischen Durchmesser in jeder Stufe gleich. Durch Variation der Anzahl der Öffnungen oder der Größe des hydraulischen Durchmessers können in den Stufen unterschiedliche Drücke eingestellt werden.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Homogenisiereigenschaften der er­ findungsgemäßen Düsendispergiervorrichtung, im Vergleich mit der Kennlinie eines bekannten Hochdruckhomogenisators (vergleiche VDI-Bericht, Reihe 3, Nr. 136, S. 50 Abb. 3.4) am Beispiel einer Modellemulsion. Das Diagramm zeigt, daß mit der er­ findungsgemäßen Vorrichtung schon bei 50 bar die gleiche Partikelfeinheit erreicht wird, die mit dem Hochdruckhomogenisator erst bei einem Druck von 200 bar er­ halten wird.
Für einen Durchsatz von 10 m3/h und bei einem Homogenisierdruck von 50 bar waren z. B. in der Dispergiereinheit nach Fig. 2 200 Bohrungen parallel angeordnet. Das Problem der größeren Spaltbreiten von Hochdruckhomogenisierventilen bei höheren Durchsätzen ist damit nicht gegeben. Zum anderen lassen sich die Mehrfachdüsen leicht und preiswert fertigen.
Die Temperaturerhöhung beim Homogenisieren ist deutlich erniedrigt, z.B 1,2°C bei 50 bar, mit der Niederdruckhomogenisiervorrichtung, statt 4,8°C bei 200 bar Homo­ genisierdruck in dem bekannten Hochdruckhomogenisierventil.

Claims (13)

1. Verfahren zum Homogenisieren von fetthaltigen flüssigen wäßrigen Naturpro­ dukten, insbesondere zum Homogenisieren von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettge­ halt von bis zu 50 Gew.-% und mehr, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die fetthaltige Flüssigkeit bei einem Druck von 10 bis 100 bar, vorzugsweise von 20 bis 80 bar und einem Durchsatz von bis zu 100 m3/h und mehr durch eine ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung treibt wobei die Vorrich­ tung eine Vielzahl n von Düsenbohrungen aufweist, wobei n insbesondere größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100 ist, und die Durch­ flußgeschwindigkeit im Bereich jeder Düsenbohrung von 10 bis 200 m/s be­ trägt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenboh­ rungen einen hydraulischen Durchmesser von 0, 1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu homogenisierende Flüssigkeit durch Düsenbohrungen getrieben wird, die so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydraulischen Querschnittsfläche Fh der Düsenbohrungen und ihrer Länge L der Beziehung:
Fh.L = d3
gehorcht, in der d der hydraulische Durchmesser der Düsenbohrungen ist.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtungen im Verfahren eingesetzt wer­ den.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturerhöhung der fetthaltigen Flüssigkeit beim Homogenisieren höch­ stens 3°C, insbesondere höchstens 1,5°C beträgt.
6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungstemperatur weniger als 80°C, insbesondere weniger als 70°C beträgt.
7. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die volumenbezogene Energiedichte, die im Bereich der Düsenöffnungen in die Flüssigkeit eingebracht wird, von 106 bis 108 J/m3, bevorzugt von 107 bis 108 J/m3beträgt.
8. Ein- oder mehrstufige Düsendispergiervorrichtung zur Homogenisierung von fetthaltigen flüssigen Naturprodukten oder Nahrungsmitteln, insbesondere zum Homogenisieren von Milch- oder Sahneprodukten, insbesondere von Kuhmilch, Schafsmilch, oder Ziegenmilch, mit einem Fettgehalt von bis zu 50 Gew.-% und mehr, bestehend aus einer Fördereinheit 1 zum Fördern der zu homogenisierenden Flüssigkeit 2, einer Vordruckkammer 3, einer oder mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckkammern 8a. . .8m und einer Viel­ zahl n von Dispergieröffnungen 6, 7 über die die Vordruckkammer 3 und die Niederdruckkammern 8a. . .8m miteinander verbunden sind, wobei die Förder­ einheit 1 einen definierten Vordruck in der Vordruckkammer 3 erzeugt, da­ durch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen 7 der Dispergieröffnungen einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen und so gestaltet sind, daß das Produkt aus der hydrau­ lischen Querschnittsfläche Fh der Düsenbohrungen 7 und ihrer Länge L der Beziehung:
Fh.L = d3
gehorcht, in der d der hydraulische Durchmesser der Düsenbohrungen 7 ist.
9. Düsendispergiervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenbohrungen 7 einen hydraulischen Durchmesser von 0,1 bis 1 mm, bevorzugt von 0,2 bis 0,7 mm aufweisen.
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinheit 1 einen Vordruck von höchstens 100 bar, bevorzugt von 10 bis 100 bar, besonders bevorzugt von 20 bis 80 bar erzeugt.
11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahl n der Düsenbohrungen 7 in einer Stufe der Vorrichtung größer oder gleich 50, bevorzugt größer oder gleich 100, besonders bevorzugt größer oder gleich 150 ist.
12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtquerschnittsfläche aller Düsenbohrungen 7 in einer Stufe wenigstens 10 mm2 beträgt.
13. Verwendung der Düsendispergiervorrichtung zur Homogenisierung fetthal­ tiger flüssiger Naturprodukte oder Nahrungsmittel, insbesondere zur Homo­ genisierung von Milch, wobei in der homogenisierten Flüssigkeit bis zu 90% der dispergierten Teilchen in der Flüssigkeit einen volumenbezogenen Teilchendurchmesser im Bereich von 0, 1 bis 1 µm, insbesondere von 0,3 bis 1 µm, aufweisen.
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DE59806081T DE59806081D1 (de) 1997-01-13 1998-01-03 Verfahren und Vorrichtung zum Homogenisieren von Milch
AT98100052T ATE226786T1 (de) 1997-01-13 1998-01-03 Verfahren und vorrichtung zum homogenisieren von milch
AU50393/98A AU726373B2 (en) 1997-01-13 1998-01-08 Process and device for homogenizing milk
NZ329566A NZ329566A (en) 1997-01-13 1998-01-09 Process for homogenising milk using specific pressure, throughput rate and multi-bore nozzle dispersing device with specific bore size, nozzle dispersing device
US09/005,621 US5958495A (en) 1997-01-13 1998-01-09 Process and device for homogenizing milk
JP01473198A JP3583605B2 (ja) 1997-01-13 1998-01-12 乳製品を均質化する方法およびその装置
US09/296,850 US6085644A (en) 1997-01-13 1999-04-22 Process and device for homogenizing milk

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208265A1 (de) * 2002-02-26 2003-09-11 Beiersdorf Ag Verfahren zur Herstellung von Emulsionen
WO2003086601A1 (de) * 2002-04-17 2003-10-23 Ehrfeld Mikrotechnik Ag Verfahren und vorrichtung zum homogenisieren von emulsionen
WO2007098853A1 (de) 2006-02-24 2007-09-07 Bayer Technology Services Gmbh Strahldispergator, filterbefestigungssystem, düsenbefestigungssystem
DE102014104050A1 (de) * 2014-03-24 2015-09-24 Netzsch-Feinmahltechnik Gmbh Homogenisiereinrichtung mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckkammer

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2216423T3 (es) * 1998-12-07 2004-10-16 Dsm Ip Assets B.V. Metodo y dispositivo para mezclar o dispersar liquidos.
DE19933440A1 (de) * 1999-07-16 2001-01-18 Bayer Ag Dispergierdüse mit variablem Durchsatz
IT1313901B1 (it) 1999-10-25 2002-09-26 Ernesto Marelli Apparecchio e metodo per la formazione di microemulsioni atomizzatestabilizzate
US6358551B1 (en) 2000-12-20 2002-03-19 Kraft Foods Holdings, Inc. Method of manufacture of natural cheese
BE1014268A3 (nl) * 2001-06-28 2003-07-01 Unit Nv D Werkwijze voor het mengen van twee fluida en daarbij gebruikte menginrichting.
US20030199595A1 (en) * 2002-04-22 2003-10-23 Kozyuk Oleg V. Device and method of creating hydrodynamic cavitation in fluids
JP4592474B2 (ja) * 2004-07-13 2010-12-01 成雄 安藤 高圧均質化装置、および高圧均質化方法
KR100901738B1 (ko) * 2005-03-14 2009-06-10 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 분산장치, 세라믹 슬러리의 제조방법, 적층 세라믹전자부품 및 그 제조방법
JP5629432B2 (ja) * 2006-04-10 2014-11-19 Ｊｘ日鉱日石エネルギー株式会社 連続乳化方法およびそのための乳化装置
JP2008038640A (ja) * 2006-08-02 2008-02-21 Ｆ．Ｅ．Ｔ．パワークラフト株式会社 フィルタ装置および燃料供給装置
JP2009154132A (ja) * 2007-12-27 2009-07-16 Tomihisa Naito 微粒化装置
GB0818419D0 (en) * 2008-10-08 2008-11-12 Imp Innovations Ltd Nanocomposites
US20120040053A1 (en) * 2009-02-05 2012-02-16 Novozymes A/S Method for producing an acidified milk product
US9599407B2 (en) * 2009-07-29 2017-03-21 Tokitae Llc System and structure for heating or sterilizing a liquid stream
US9930898B2 (en) * 2009-07-29 2018-04-03 Tokitae Llc Pasteurization system and method
US20110097455A1 (en) * 2009-10-22 2011-04-28 Whitewave Services, Inc. System and method to mix, homogenize, and emulsify a fluid using sonication
EP2340887A1 (de) * 2009-12-30 2011-07-06 ITI S.r.l. Anlage zur Herstellung einer Emulsion von Wasser in Kohlenwasserstoffen
KR101373434B1 (ko) * 2012-05-02 2014-03-14 주식회사 동원데어리푸드 원스테이지 균질을 통한 우유의 제조방법
US11484039B2 (en) 2015-07-03 2022-11-01 Naturo Pty Ltd Process for treating milk
JP5972434B2 (ja) * 2015-07-24 2016-08-17 株式会社 美粒 乳化分散液製造システム
MX2018004407A (es) 2015-10-14 2018-08-01 Arisdyne Systems Inc Metodo para reducir perdidas de aceite neutral durante la etapa de neutralizacion.
US10639599B2 (en) * 2016-04-12 2020-05-05 Arisdyne Systems, Inc. Method and device for cavitationally treating a fluid
BR112020013771A2 (pt) * 2018-01-15 2020-12-01 Chr. Hansen A/S produto de leite fermentado e preparação deste utilizando fosfolipase

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1042171A (en) * 1909-10-01 1912-10-22 Marie Joseph Talansier Apparatus for fixation of liquids.
GB350716A (en) * 1930-06-05 1931-06-18 Quintin Moore Improvements in or relating to emulsifying or homogenizing apparatus
US2132854A (en) * 1937-07-16 1938-10-11 John Duval Dodge Emulsifier
WO1983001210A1 (en) * 1981-09-29 1983-04-14 Patterson, William, P. High energy emulsifier
DE4037665A1 (de) * 1990-11-27 1992-06-04 Dieter Bliesener Mehrstufige homogenisierungsvorrichtung mit regelbaren drosselquerschnitten
DE19510651A1 (de) * 1994-06-03 1995-12-07 Bayer Ag Wäßrige 2-Komponenten-Polyurethanlack-Emulsionen und Verfahren zu deren Herstellung

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2132584A (en) * 1935-06-17 1938-10-11 Nat Tube Co Method of coating
US4352573A (en) 1980-01-29 1982-10-05 Gaulin Corporation Homogenizing method
DE3230289A1 (de) 1982-08-14 1984-02-16 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Herstellung von pharmazeutischen oder kosmetischen dispersionen
US5116536A (en) * 1982-08-14 1992-05-26 Bayer Aktiengesellschaft Preparation of pharmaceutical or cosmetic dispersions
US4585357A (en) * 1984-10-18 1986-04-29 Kazuo Ogata Homogenizer
IT1215793B (it) * 1988-02-04 1990-02-22 Alberto Siccardi Dispositivo automatico perl'ottenimento di latte schiumoso.
US4952067A (en) * 1989-11-13 1990-08-28 Dallas Tolbert H Homogenizing apparatus
US4979441A (en) * 1989-11-20 1990-12-25 Welch Elmer S Pulsation dampener
US5409672A (en) * 1993-12-17 1995-04-25 Uop Plug flow reaction apparatus with high shear
GB9412144D0 (en) * 1994-06-17 1994-08-10 Bratland Arthur Cheese process

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1042171A (en) * 1909-10-01 1912-10-22 Marie Joseph Talansier Apparatus for fixation of liquids.
GB350716A (en) * 1930-06-05 1931-06-18 Quintin Moore Improvements in or relating to emulsifying or homogenizing apparatus
US2132854A (en) * 1937-07-16 1938-10-11 John Duval Dodge Emulsifier
WO1983001210A1 (en) * 1981-09-29 1983-04-14 Patterson, William, P. High energy emulsifier
DE4037665A1 (de) * 1990-11-27 1992-06-04 Dieter Bliesener Mehrstufige homogenisierungsvorrichtung mit regelbaren drosselquerschnitten
DE19510651A1 (de) * 1994-06-03 1995-12-07 Bayer Ag Wäßrige 2-Komponenten-Polyurethanlack-Emulsionen und Verfahren zu deren Herstellung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10208265A1 (de) * 2002-02-26 2003-09-11 Beiersdorf Ag Verfahren zur Herstellung von Emulsionen
WO2003086601A1 (de) * 2002-04-17 2003-10-23 Ehrfeld Mikrotechnik Ag Verfahren und vorrichtung zum homogenisieren von emulsionen
DE10216947A1 (de) * 2002-04-17 2003-11-06 Ehrfeld Mikrotechnik Ag Verfahren zum Homogenisieren von Emulsionen
DE10216947B4 (de) * 2002-04-17 2007-10-04 Ehrfeld Mikrotechnik Bts Gmbh Verfahren zum Homogenisieren von Emulsionen
WO2007098853A1 (de) 2006-02-24 2007-09-07 Bayer Technology Services Gmbh Strahldispergator, filterbefestigungssystem, düsenbefestigungssystem
DE102014104050A1 (de) * 2014-03-24 2015-09-24 Netzsch-Feinmahltechnik Gmbh Homogenisiereinrichtung mit einer Hochdruck- und einer Niederdruckkammer

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Publication number Publication date
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EP0852906B1 (de) 2002-10-30

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