原糖溶液的物理化學(xué)性質(zhì)，如表面張力、黏度和電導(dǎo)率等，對原糖的制煉過程，如澄清、蒸發(fā)和結(jié)晶等有著重要的影響。目前制糖工藝過程通常通過添加表面活性劑來改變糖液的表面張力。

水力空化是空化的一種方式，近年來水力空化強(qiáng)化化工過程的研究日益受到重視。水力空化與超聲空化對過程的強(qiáng)化原理是相同的，區(qū)別在于形成空泡的手段上。水力空化是液體通過限流區(qū)域時(shí)，液體內(nèi)局部壓強(qiáng)降至飽和蒸汽壓以下，液體內(nèi)會產(chǎn)生大量的氣泡，這些氣泡在隨著液體流動過程中，遇到壓力增大時(shí)會急劇潰滅，瞬間產(chǎn)生高溫、高壓及高時(shí)速的微射流，從而產(chǎn)生多種極其復(fù)雜的物理、化學(xué)效應(yīng)。研究表明，水力空化對過程的強(qiáng)化效果不比超聲空化差，而水力空化的能量利用率明顯高于超聲空化，更具工業(yè)化的優(yōu)勢。

為進(jìn)一步了解水力空化對原糖溶液物理化學(xué)性質(zhì)的影響，本試驗(yàn)基于渦流的水力空化對原糖溶液表面張力的影響及其規(guī)律，為水力空化在制糖工業(yè)中的應(yīng)用提供基礎(chǔ)和參考依據(jù)。

原糖溶液表面張力測定：

采用全自動表面張力儀測定。根據(jù)表面張力下降率，判斷水力空化對原糖溶液的空化效果。

式中：

fr——表面張力下降率，%；

f0——空化前溶液表面張力，mN／m；

ft——空化后溶液表面張力，mN／m。

試驗(yàn)方法

初始濃度對原糖溶液表面張力的影響配置不同濃度（0.10，0.15，0.20，0.25，0.35，0.45g／mL）的原糖溶液3.5L，水浴加熱溶液到60℃，在0.2 MPa壓力下通過空化裝置循環(huán)2min，測定空化前后原糖溶液表面張力的變化。

渦輪出口壓力對原糖溶液表面張力的影響配置濃度為0.15g／mL的原糖溶液3.5L，水浴加熱溶液到60℃，在不同的壓力（0.1，0.2，0.3，0.4 MPa）下通過空化裝置循環(huán)2min，測定空化前后原糖溶液表面張力的變化。

溶液溫度對原糖溶液表面張力的影響配置濃度為0.15g／mL的原糖溶液3.5L，水浴加熱溶液到不同溫度（30，40，50，60，70℃），在0.2 MPa壓力下通過空化裝置循環(huán)2min，測定空化前后原糖溶液表面張力的變化。

空化時(shí)間對原糖溶液表面張力的影響配置濃度為0.15g／mL的原糖溶液3.5L，水浴加熱溶液到60℃，在0.2 MPa壓力下通過空化裝置循環(huán)不同的時(shí)間（1，2，5，10，20min），測定空化前后原糖溶液的表面張力的變化。

結(jié)論：

本試驗(yàn)表明水力空化的作用能夠明顯降低原糖溶液的表面張力，表面張力的下降程度受到原糖溶液濃度以及空化條件，即渦輪出口壓力、溶液溫度、空化作用時(shí)間等因素影響。在其它參數(shù)不變的情況下：①隨著濃度的升高，表面張力下降率逐漸升高；②隨著出口壓力的增大，表面張力下降率逐漸升高；③隨著溶液溫度的升高表面張力下降率逐漸降低；④隨著空化作用時(shí)間的延長，表面張力逐漸降低，并且在空化作用初期，其減小速度較快。

與聲空化相比，水力空化具有裝置設(shè)備簡單、能耗相對較低、操作方便、維護(hù)費(fèi)用低廉、易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化等優(yōu)點(diǎn)，其強(qiáng)化化工過程強(qiáng)方面的研究日趨活躍。