原糖溶液的物理化学性质，如表面张力、黏度和电导率等，对原糖的制炼过程，如澄清、蒸发和结晶等有着重要的影响。目前制糖工艺过程通常通过添加表面活性剂来改变糖液的表面张力。

水力空化是空化的一种方式，近年来水力空化强化化工过程的研究日益受到重视。水力空化与超声空化对过程的强化原理是相同的，区别在于形成空泡的手段上。水力空化是液体通过限流区域时，液体内局部压强降至饱和蒸汽压以下，液体内会产生大量的气泡，这些气泡在随着液体流动过程中，遇到压力增大时会急剧溃灭，瞬间产生高温、高压及高时速的微射流，从而产生多种极其复杂的物理、化学效应。研究表明，水力空化对过程的强化效果不比超声空化差，而水力空化的能量利用率明显高于超声空化，更具工业化的优势。

为进一步了解水力空化对原糖溶液物理化学性质的影响，本试验基于涡流的水力空化对原糖溶液表面张力的影响及其规律，为水力空化在制糖工业中的应用提供基础和参考依据。

原糖溶液表面张力测定：

采用全自动表面张力仪测定。根据表面张力下降率，判断水力空化对原糖溶液的空化效果。

式中：

fr——表面张力下降率，%；

f0——空化前溶液表面张力，mN／m；

ft——空化后溶液表面张力，mN／m。

试验方法

初始浓度对原糖溶液表面张力的影响配置不同浓度（0.10，0.15，0.20，0.25，0.35，0.45g／mL）的原糖溶液3.5L，水浴加热溶液到60℃，在0.2 MPa压力下通过空化装置循环2min，测定空化前后原糖溶液表面张力的变化。

涡轮出口压力对原糖溶液表面张力的影响配置浓度为0.15g／mL的原糖溶液3.5L，水浴加热溶液到60℃，在不同的压力（0.1，0.2，0.3，0.4 MPa）下通过空化装置循环2min，测定空化前后原糖溶液表面张力的变化。

溶液温度对原糖溶液表面张力的影响配置浓度为0.15g／mL的原糖溶液3.5L，水浴加热溶液到不同温度（30，40，50，60，70℃），在0.2 MPa压力下通过空化装置循环2min，测定空化前后原糖溶液表面张力的变化。

空化时间对原糖溶液表面张力的影响配置浓度为0.15g／mL的原糖溶液3.5L，水浴加热溶液到60℃，在0.2 MPa压力下通过空化装置循环不同的时间（1，2，5，10，20min），测定空化前后原糖溶液的表面张力的变化。

结论：

本试验表明水力空化的作用能够明显降低原糖溶液的表面张力，表面张力的下降程度受到原糖溶液浓度以及空化条件，即涡轮出口压力、溶液温度、空化作用时间等因素影响。在其它参数不变的情况下：①随着浓度的升高，表面张力下降率逐渐升高；②随着出口压力的增大，表面张力下降率逐渐升高；③随着溶液温度的升高表面张力下降率逐渐降低；④随着空化作用时间的延长，表面张力逐渐降低，并且在空化作用初期，其减小速度较快。

与声空化相比，水力空化具有装置设备简单、能耗相对较低、操作方便、维护费用低廉、易实现规模化等优点，其强化化工过程强方面的研究日趋活跃。