1

Homogenizacja 

wysokociśnieniowa a 

wybrane cechy 

mleka pełnego

 

 

2

Omawiane zagadnienia:

1. Proces homogenzacji.
2. Budowa homogenizatora 

ciśnieniowego.

3. Wpływ homogenizacji 

wysokociśnieniowej na 
drobnoustroje.

4. Wpływ homogenizacji na cechy 

mleka.

 

 

3

1. Proces 

homogenizacji

W przemyśle spożywczym bardzo często 
spotykamy się z układami ciekłymi 
niejednorodnymi wielofazowymi. 

Ze względu na różne właściwości 
fizykochemiczne faz oraz oddziaływań pomiędzy 
nimi, w większości tych układów można 
zaobserwować nieustannie przebiegający 
proces samorzutnego rozdzielania się 
powstających faz. Sposobem zapobiegającym 
temu zjawisku jest proces homogenizacji. 

 

 

4

 August Gaulin rok 1899- wynalazł jako 

pierwszy urządzenie homogenizujące;

Proces Homogenizacji według Wittig’a:

Rys. 1. Rozciąganie się kuleczek tłuszczowych w procesie 

homogenizacji                             (Kessler 1981). 

 

 

 

5

Homogenizacja-  jest procesem technologicznym, 

którego głównym celem jest zapobieganie 
postojowi tłuszczu. 

W wyniku mechanicznego zmniejszenia 

i ujednolicenia rozmiarów kuleczek tłuszczowych
zachodzi równomierne rozproszenie kuleczek
tłuszczowych w mleku, co w konsekwencji zapobiega
zbieraniu się tłuszczu w górnej części produktu w 

postaci

uciążliwego „korka”.

 

 

6

Homogenizacja poprzez wpływ na 
rozrywanie kuleczek tłuszczowych powoduje 
trwałe zmiany struktury pozostałych 
składników mleka. 

  Rys. 2. Kuleczki tłuszczowe w mleku: a) nie homogenizowanym; 

b) homogenizowanym (Dairy Processing Handbook 2003).

 

 

7

Utworzone po procesie homogenizacji nowe kuleczki

tłuszczowe mogą podlegać interakcjom oraz 

adsorbować na

swojej powierzchni białka zawarte w plazmie mleka.

W tworzeniu membran kuleczek tłuszczowych biorą

udział wszystkie główne białka znajdujące się w mleku, 

ale

decydujący udział stanowi kazeina:

Rys.3. Warstwa powierzchniowa kuleczki 

      tłuszczowej po homogenizacji 

           (Walstra 1983).  

 

 

8

W wyniku homegenizacji:

1.

Białka serwatkowe i kazeina ulegają adsorpcji na powierzchni 
powstałych po homogenizacji kuleczek tłuszczowych w ilości 8-10 mg 
białka/m

2

 powierzchni.

2.

Część miceli kazeinowych ulega rozbiciu na submicele, które stanowią 
materiał pokrywający kuleczki tłuszczowe. 

3.

Część białek serwatkowych może ulegać denaturacji, wynikiem której 
wyeksponowane zostają wolne grupy sulfhydrylowe. Denaturowane 
białka serwatkowe ulegają interakcjom z kazeiną, a powstałe 
kompleksy są adsorbowane na powierzchni nowo powstałych kuleczek 
tłuszczowych. 

Otoczka kuleczek tłuszczowych mleka homogenizowanego składa się 
więc

zarówno z materiału kompozycyjnego zawierającego elementy dawnych 

otoczek

oraz micele i submicele kazeiny, a także białka serwatkowe ( te w mniejszym
stopniu, gdyż posiadają niższą hydrofobowość w porównaniu do kazeiny). 

 

 

9

W przeprowadzonych badaniach nad 

składem  białek  biorących  udział  w 
tworzeniu 

otoczek 

kuleczek 

tłuszczowych  mleka  rekombinowanego 
stwierdzili obecność micel kazeinowych 
w  całości  lub  ich  fragmentów  oraz,  w 
mniejszej  ilości  białek  serwatkowych 
(Tab.1).

 

 

10

     Tab.1. Adsorpcja białek na powierzchni tłuszczu w 
zależności od                 

  rozmiaru kuleczek 

tłuszczowych (Sharma, Singh 1999).

 

Średni

cakul. 

tł., μm 

Adsorpcj

a 

białka,m

g/m

2

Procentowy udział zaadsorbowanych białek, %

Stosun

ek 

α

s

-/β- 

kazein

y

Stosun

ek 

kazein
y/ WP

a

α

s

 - 

kazei

na

β - 

kazein

a

κ - 

kazein

a

β - Lg

α – La

0,66

0,48

0,35

0,30

6,02

6,56

7,88

8,14

37,7

41,6

42,3

44,4

24,2

24,9

24,1

23,7

19,5

17,1

18,4

19,2

16,1

12,5

11,3

10,1

2,5

3,6

3,9

2,6

1,56

1,67

1,75

1,87

4,36

5,10

5,56

6,86

 

 

11

 

Ilość zaadsorbowanych białek 

na powierzchni kuleczek 
tłuszczowych zwiększa się wraz ze 
wzrostem ciśnienia homogenizacji 
(Tab.2):

 

 

12

Tabela 2. Adsorpcja białek na powierzchni tłuszczu w zależności od ciśnienia  

      homogenizacji (McCrae, Muir 1993).

 

Wielkość

 

 

Ciśnienie homogenizacji, 

MPa

 

 

 

6,9

20,7

34,5

Przeciętna średnica 

kuleczek tłuszczowych, 

μm

 

 

0,80

 

0,57

 

0,47

Adsorpcja kazeiny,

mg/m

2

 tł.

10,6

11,8

13,1

Procentowy udział

Γ- kazeina

6,9

6,3

8,3

zaadsorbowanych 

Κ- kazeina

14,1

14,6

14,4

frakcji kazeiny

Β- kazeina

22,7

24,6

24,1

 

α

s1

-,α

 s2

- 

kazeina

47,2

46,4

46,0

 

pozostałe

9,1

8,1

7,2

Adsorpcja białek 

serwatkowych,

 

mg/ m

2

 tł.

 

0,2

 

0,4

 

0,7

 

immunoglob

uliny

5,4

5,0

4,2

Procentowy udział 

zaadsorbowanych

albumina 

serum i 

laktoferryna

8,8

9,0

7,0

białek serwatkowych

β-Lg

63,4

63,4

65,1

 

α-La

22,4

22,8

23,8

 

 

13

Proces homogenizacji powoduje również

zmiany rozmiarów miceli kazeinowych nie
biorących udział w odbudowie otoczek 

kuleczek

tłuszczowych.

Utworzone w wyniku procesu submicele

łączą  się  tworząc  micele  kazeinowe  o 

rozmiarach 

i  składzie  odmiennym  w  porównaniu  z 

micelami

natywnymi. 

 

 

14

2. Budowa 

homogenizatora

 

 

15

W głowicy homogenizatora 
zachodzi proces rozgniatania i 
rozrywania kuleczek tłuszczowych.
Zasadą pracy głowicy 
homogenizującej jest wytworzenie 
ciśnienia homogenizującego 
poprzez przyłożenie odpowiedniej 
siły, aby domknąć elementy głowicy 
i spowodować „przeciskanie się” 
produktu przez szczelinę.

 

 

16

Zawór homogenizujący zbudowany 
jest z nieruchomego gniazda, 
szczeliny (regulowanej) oraz 
pierścienia udarowego:

Rys. 5. Budowa jednostopniowego zaworu  homogenizującego 
(Dairy Processing 

Handbook 2003):

1- grzybek zaworu;
2- pierścień udarowy;
3- nieruchome gniazdo;
4- element dociskowy.

 

 

17

W przemyśle mleczarskim stosuje się

także homogenizację dwustopniową, przy
ciśnieniach na pierwszym stopniu w 

granicach

15-20 MPa, zaś na drugim stopniu
homogenizacji ciśnienie jest mniejsze (2-10
krotnie) i zawiera się w przedziale 3-7 MPa. 

 

 

18

Kuleczki  tłuszczowe  po  przejściu  przez 
zawór

pierwszego  stopnia  ulegają  rozdrobnieniu, 

przy

czym istnieje możliwość skupienia się ich w
niestabilne agregaty. Agregaty te rozbijane są 

w

zaworze  drugiego  stopnia  pracującym  przy 

niższym

o 30% ciśnieniu w stosunku do panującego na
pierwszym stopniu. 

 

 

19

4. Wpływ homogenizacji 

wysokociśnieniowej na 

drobnoustrojów

Homogenizacja stwarza możliwości stosowania 
podczas przerobu mleka łagodniejszych systemów 
jego obróbki cieplnej w celu osiągnięcia zamierzonych 
efektów.

Ponadto powoduje również zniszczenie znacznej liczby 
drobnoustrojów zawartych w przerabianym mleku. 

Wysokie ciśnienie procesu przyczynia się do 
inaktywacji drobnoustrojów w stopniu zależnym od 
parametrów tego zabiegu oraz od rodzaju mikroflory. 

 

 

20

Wysokie ciśnienie homogenizacji 
wpływa prawie w całości na 
inaktywację drożdży i pleśni. 

Mimo to stosowanie tak wysokich 
ciśnień nie inaktywuje przetrwalników 
a może przyczynić się do przyśpieszenia 
ich kiełkowania 

 

 

21

Wpływ 

wysokociśnieniowej 

homogenizacji

na 

zniszczenie 

drobnoustrojów 

zależy od

ciśnienia 

przeprowadzanego 

procesu (Tab. 3).

Mleko

Niehomo-

genizowan

e

Homogeniz

acja przy 

200 MPa

Homogeniz

acja przy 

300 MPa

Ogólna liczba drobnoustrojów 

(j.t.k./cm

3

)

1,8-2,7 x 

10

4

1,7-1,9 x 

10

3

28-48

Procentowy 

udział 

drobnoustroj

ów

- 

ciepłoodporn

e

- 

psychrotrofo

we

- mezofilne

- 

Lactobacillus

2-12

43-68
16-24

1-4

4-12

11-34
26-33

1-4

100

21-57

71-100

13-43

Temperatura wlotowa mleka (

o

C)

Temperatura wylotowa mleka (

o

C)

24

24

60,3

78

 

 

22

Bakteriobójczy wpływ 
homogenizacji wzrasta dodatkowo 
przy dodaniu enzymów litycznych. 
Zastosowane przed homogenizacją 
powodują rozluźnienie struktury 
ścian komórkowych bakterii, a co za 
tym idzie odporność 
mikroorganizmów na oddziaływane 
mechaniczne jest niższa i ich 
inaktywacja jest bardziej efektywna. 

 

 

23

5. Wpływ homogenizacji 

na cechy mleka.

Kwasowość czynna i potencjalna mleka;
Przewodność elektryczna mleka;
Stabilność cieplna mleka;
Lepkość mleka;
Barwę i smak mleka;
Krzepliwość  mleka  pod  wpływem  działania 
podpuszczki;
Lipoliza mleka;
Oksydacja mleka;
Strawność białek mleka.

 

 

24

Kwasowość czynna i 

potencjalna mleka

Homogenizacja 

powoduje 

wzrost 

kwasowości potencjalnej oraz obniżenie 
kwasowości czynnej mleka.

Zachodzące w wyniku homogenizacji zmiany kwasowości 

czynnej i kwasowości potencjalnej są odzwierciedleniem 
zachwiania równowagi składników plazmy mleka 
odpowiedzialnych za te cechy fizykochemiczne. 

 W wyniku dezintegracji micel do podjednostek 

następuje zachwianie równowagi soli mineralnych, związane z 
przejściem koloidalnego fosforanu wapnia w formę 
rozpuszczalną 

 

 

25

Przewodność elektryczna 

mleka

Homogenizacja powoduje wzrost 
przewodności elektrycznej mleka.

Homogenizacja oddziałuje na dezintegrację micel do podjednostek, 
które łatwo ulegają adsorpcji na powierzchni tłuszczu. 
Oprócz wzrostu stopnia rozproszenia miceli kazeinowych 
homogenizacja powoduje uwolnienie do fazy wodnej frakcji kazeiny 
χ, αs

1

, αs

2

. 

Zachwianie równowagi soli mineralnych w tym przypadku 
związane jest z dysocjacją koloidalnego fosforanu wapnia i 
przejściem wapnia i fosforu w formę rozpuszczalną co może 
przyczynić się do wzrostu przewodności. 

 

 

26

Stabilność cieplna mleka

Zastosowanie homogenizacji 
wysokociśnieniowej wpływa na obniżenie 
stabilności cieplnej mleka.

Na stabilność cieplną pełnego mleka homogenizowanego wpływa 
koncentracja białek na powierzchni kuleczek tłuszczowych. 
Wzrost adsorpcji białek, głównie kazeiny, na powierzchni 
kuleczek tłuszczowych i związane z tym, zmiany ich stabilności 
stanowią główną przyczynę wzrostu wrażliwości mleka 
poddanego procesowi homogenizacji na czynniki koagulujące.
Negatywny wpływ homogenizacji na stabilność cieplną mleka 
można obniżyć stosując odpowiedni dobór parametrów procesu 
homogenizacji lub też stosować homogenizację dwustopniową 

 

 

27

Lepkość mleka

Homogenizacja wpływa na niewielki 
wzrost lepkości mleka.

 

Proces homogenizacji podnosi lepkość mleka 1,2- 1,4- 

krotnie. Związane jest to z większym stopniem dyspersji 
tłuszczu mlekowego a także występowaniem gronek i skupisk 
pohomogenizacyjnych, szczególnie wyraźnym w przypadku 
nie tylko samego mleka, ale również innych produktów 
charakteryzujących się wysoką zawartością tłuszczu, np. 
śmietanka. 

 

 

28

Barwa i smak mleka

Homogenizacja wywiera wpływ na smak i 
barwę

mleka homogenizowanego:

 pełniejsza percepcja smaku (zwiększa się powierzchnia 
kontaktu tłuszczu z kubkami smakowymi);

większą podatność na światło słoneczne, przez co może 
pojawiać się w nim posmak słoneczny;

większą zdolność zabielająca tzw. wybielanie mleka  
nazywane z języka angielskiego „milk witening”.

 

 

29

Krzepliwość mleka pod wpływem 

działania  podpuszczki

Homogenizacja przez oddziaływanie na 

zmiany frakcji koloidalnej (białka, fosforanu 

wapnia) powoduje skrócenie czasu 

krzepnięcia podpuszczkowego mleka, które 

uzależnione jest od parametrów procesu.

Proces homogenizacji mleka wpływa na parokrotne obniżenie 

zawartości tłuszczu w serwatce, nawet do 0,1%  Proces synerezy  

hamowany jest poprzez wbudowanie kazeiny micelarnej 

w powierzchniową warstwę kuleczek tłuszczowych, co powoduje, iż 

tłuszcz staje się częścią parakazeinianu wapnia podczas tworzenia 

skrzepu. 

 

 

30

Lipoliza mleka

Mleko homogenizowane jest bardziej 

podatne na działanie enzymów 

lipolitycznych. 

Homogenizacja mleka zwiększając stopień dyspersji tłuszczu, 

przyspiesza jego hydrolizę na skutek migracji lipaz na granicę faz 

podczas rekonstytuowania otoczek kuleczek tłuszczowych oraz 

wzrostu dostępności substratu w wyniku zwiększenia powierzchni 

tłuszczu i wzrostu przepuszczalności otoczki. 
Hydroliza homogenizowanego tłuszczu mlekowego przebiega z 

najwyższą intensywnością bezpośrednio po homogenizacji, a jej 

tempo zależy od parametrów przeprowadzonego procesu i np. 

w temperaturze 40C już ciśnienie 7 MPa wystarcza, aby kuleczki 

tłuszczowe uczynić podatne na działanie lipaz. 

 

 

31

W wyniku lipolizy występują zmiany cech 

organoleptycznych (jełkość) oraz podwyższenie 

kwasowości mleka oraz wpływa ona na szereg 

cech fizykochemicznych obniżających jakość 

i przydatność technologiczną mleka. 

Z uwagi na fakt, że lipaza mleczna jest 

inaktywowana dopiero podczas ogrzewania w 

temperaturze 72C przez 60 sekund. 

Korzystnym rozwiązaniem jest zastosowanie 

obróbki cieplnej przed procesem homogenizacji 

co powoduje znaczne obniżenie działania lipa i 

zakresu przemian lipolitycznych w produkcie. 

 

 

32

Oksydacja mleka

Proces homogenizacji mleka znacznie opóźnia
utlenianie tłuszczu, na skutek odsłonięcia grup 
–SH wiązania przez nie jonów miedzi, które są
katalizatorami tych reakcji, a ponadto zmniejsza
dostępność fosfolipidów podatnych na reakcje
utleniania. 

 

 

33

Strawność białek mleka

Z punktu żywieniowego proces 
homogenizacji nie wpływa w większym 
stopniu na wartość odżywczą produktów 
mleczarskich. 

Produkty te charakteryzują się mimo to 
większą przyswajalnością zarówno tłuszczu 
jak i białka, a skrzep, który tworzy się 
w żołądku ma lepszą dostępność przez 
działające w nim enzymy. 

 

 

34

Literatura:

1. Dairy Processing Handbook, 2003 Tetra Pack;
2. Dębski G., Gea Niro Soavi, Gea Process Engineering Sp. z o. o.,  wykład.
3. Kiełczewska K., A. Kruk , 1997, Technologiczne aspekty homogenizacji mleka. Przeg. Mlecz., 4, 117 - 121. 
4.  Kiełczewska  K.,  E.  Haponiuk,  A.  Krzyżewska,  2000a,  Effect  of  high  pressure  homogenization  on  some 

physicochemical

properties of milk. Medical FacultyLandbouww University of Gent, 65/3b, 603-606.
5. Kiełczewska K., A. Kruk, M. Czerniewicz, 2000b, Homogenizacja wysokociśnieniowa.Biul. Inf. Rhodia Food
BIOLACTA, 2 (20), 12-14.
6. Kiełczewska K., A. Kruk, M. Czerniewicz, M. Warmińska, E. Haponiuk, 2003, The effect of high-pressure
homogenization on changes in milk coloidal and emulsifying systems. Pol. J. Food Nutr. Sci. 12, 1, 43 – 46.
7.  Komsta  H.,  2000,  Analiza  procesów  homogenizacji  ciśnieniowej  emulsji  i  zawiesin  w  przemyśle  spożywczym- 

rozprawa

habilitacyjna. AR, Lublin;
8. Komsta H., K. Olszewski, 2006, Modernizacja układu regulacji ciśnienia homogenizacji, Inżynieria Rolnicza, 5, 283 –
289. 
9. Kruk A., J. Kisza, A. Rozkosz, 1973, Próba określenia stabilności termicznej mleka. Zesz. Nauk., ART. Olsztyn, Techn.
Żywn., 1, 35 – 46.
10. McCrae C.H., D. Hirst , A.J.R. Law, D.D. Muir, 1994, Heat stability of homogenized milk: role of interfacial protein. 

J.

Dairy Res., 61, 507 – 516.
11. Pijanowski E.,1980, Zarys chemii i technologii mleczarstwa Tom I. Wyd. PWRiL, Warszawa.
12. Pijanowski E., J. Gaweł, 1986, Zarys chemii i technologii mleczarstwa Tom III. Wyd. PWRiL, Warszawa. 
13. Ziajka S. 1997, Mleczarstwo zagadnienia wybrane. Wyd. ART. Olsztyn .
14. Ziajka S. 1997, Mleczarstwo zagadnienia wybrane. Wyd. Uniwersytetu Warmińsko Mazurskiego w Olsztynie.