Ultrahangos élelmiszer-feldolgozási technológia
A fogyasztói kereslet növekedésével és az élelmiszer- és környezetvédelmi előírások szigorodásával a hagyományos élelmiszer-feldolgozási technológiák elvesztették legjobb teljesítményüket, ami kiváló feltörekvő technológiákat eredményezett. Ultrahang egy gyors, többcélú, feltörekvő és ígéretes zöld roncsolásmentes technológia alkalmazott az élelmiszeriparban az elmúlt években. Ultrahang használják a különböző területeken az élelmiszer-technológia, mint például a kristályosodás, fagyasztás, fehérítés, gáztalanítás, extrakció, szárítás, szűrés, emulgeálás, sterilizálás, vágás, stb ['Mint hatékony tartósító eszköz, ultrahang széles körben használják az élelmiszer-feldolgozás területén, mint a gyümölcsök és zöldségek, gabonafélék, méz, gélek, fehérjék, enzimek, mikrobiális inaktiválás, gabona technológia, vízkezelés, és a tej technológia...\n']
Bevezetés
Az évek során az élelmiszeripar minimális kereslete a feldolgozott élelmiszerek iránt jelentős változásokhoz vezetett a feldolgozási módszerekben, mivel kritikus körülmények között egyes feldolgozási technológiák csökkentik táplálkozási szintjüket és biológiai hozzáférhetőségüket azáltal, hogy fizikai és kémiai változásokat indukálnak, ezáltal csökkentve az érzékszervi elfogadást Szex. Ezért a táplálkozási, nem tápláló (biológiai aktivitás) és érzékszervi tulajdonságok fenntartása érdekében az élelmiszeripar újabb szelíd feldolgozási módszereket tervezett e technológiák helyettesítésére. Ultrahangos módszer egyike a gyorsan fejlődő technológiák, amelyek célja a feldolgozás csökkentése, a minőség javítása, és az élelmiszer-biztonság biztosítása. Az ultrahang technológia, mint az élelmiszeripar egyik kulcsfontosságú kutatási és fejlesztési területe, mechanikus hullámokon alapul, amelyek frekvenciája magasabb, mint az emberi hallás határértéke (> 16khz), amely két frekvenciatartományra osztható: alacsony energia és nagy energia. Az alacsony energiájú (alacsony energiájú, alacsony intenzitású) ultrahang 1 Wcm−2 alatti frekvencián 100 kHz-nél, a nagy energiájú (nagy teljesítményű, nagy intenzitású) ultrahang pedig 20 és 500 kHz közötti frekvencián 1 Wcm−2-nél magasabb.
Az ultrahangos technológiában általánosan használt frekvenciák reprezentatív tartománya 20 kHz és 60 kHz között van. Analitikai technikaként nagyfrekvenciás ultrahangot használnak az élelmiszerek fizikai és kémiai tulajdonságaira, például a savasságra, a keménységre, a cukortartalomra és az érettségre vonatkozó információk megszerzésére. Az alacsony frekvenciájú ultrahang megváltoztatja az élelmiszer fizikai és kémiai tulajdonságait azáltal, hogy nyomást, nyírást és hőmérséklet-különbséget okoz az általa propagált közegben, és vacuolokat termel, ezáltal inaktiválja a mikroorganizmusokat az élelmiszerben. Az ultrahangos kezelés alkalmas a friss zöldségek és gyümölcsök betakarítás előtti és utáni minőségellenőrzésére, a sajtfeldolgozás, a kereskedelmi étolaj, a kenyér és a gabonafélék, az ömlesztett és emulgeált zsírtartalmú élelmiszerek, az élelmiszer gélek, a levegőztetett élelmiszerek és a fagyasztott élelmiszerek feldolgozására. Egyéb alkalmazások közé tartozik a mézhamisítás és az aggregációs állapot kimutatása, a méret és a fehérjetípus értékelése. Az alacsony frekvenciájú ultrahang, valamint a nukleáris mágneses rezonancia (NMR) frekvenciatartománya és spektruma jelenleg a legnépszerűbb, gyakorlati és széles körben használt roncsolásmentes elemzési módszerek. Az évek során az alacsony frekvenciájú ultrahangot sikeresen használták a folyékony élelmiszerek fizikai-kémiai és szerkezeti tulajdonságainak tanulmányozására.
mechanizmus
Az ultrahangos hullámok alkalmazása a folyékony rendszerekben akusztikus kavitációt okozhat, azaz buborékok keletkezését, növekedését és esetleges szakadását. Amikor az ultrahangos hullámok terjednek, a buborékok rezdülnek és kipukkannak, termikus, mechanikai és kémiai hatásokat okozva. A mechanikai hatások közé tartozik az összeomlási nyomás, a turbulencia és a nyíró stressz, míg a kémiai hatásoknak semmi köze a szabad gyökök keletkezéséhez. A kavitációs zóna rendkívül magas hőmérsékletet (5000 K) és nyomást (1000 atm) generál. Az ultrahang gyakoriságától függően a helyileg generált váltakozó pozitív és negatív nyomás az anyag tágulását vagy tömörítését okozhatja, ami sejtrepedéshez vezet. Ultrahang hidrolizálja a vizet az oszcilláló buborékok formájában H + és OH-mentes gyökök. Ezek a szabad gyökök bizonyos kémiai reakciókban rögzíthetők. Például a szabad gyökök részt vehetnek az enzimek szerkezeti stabilizálódásában, szubsztrátkötésében vagy katalitikus működésében. Az aminosav kiürült. Ezt az ultrahangos törési hatást jelentősen elnyomja a homogén folyadék.
Az ultrahangos kezelés során keletkező buborékok szerkezetük szerint két kategóriába sorolhatók:
A nyomásciklus során egyensúlyi méretű nagy, nem lineáris buborékfelhő kialakulását stabil kavitációs buboréknak nevezik.
Az instabil, gyors összeomlást és a kisebb buborékokra való szétesést belső (átmeneti) kavitációs buborékoknak nevezik.
Ezek a kis buborékok gyorsan feloldódnak, de a buboréknyújtási folyamat során a tömegátviteli határréteg vékonyabb, és az interfész területe nagyobb, mint az interfész területe, amikor a buborék kipukkad. Ez azt jelenti, hogy a buborékba belépő levegő a nyújtó szakaszban nagyobb, mint a kitörő szakaszban kiáramló levegő. sok.
alkalmazás
Jelenleg az ultrahang technológiát széles körben használják szinte minden területen, mint például az orvosi szkennelés ultrahang kezelés, ásványi feldolgozás, nanotechnológia, élelmiszer- és italtechnológia, roncsolásmentes vizsgálat, ipari hegesztés, felülettisztítás, környezeti tisztítás stb., És nagyban használják az élelmiszeriparban. aggodalomra ad okot. Ultrahang, mint egy nem hő-érzékeny technológia, széles körben használják a hőérzékeny élelmiszerek, mert megtartja érzékszervi, táplálkozási és funkcionális tulajdonságait, miközben javítja az eltarthatósági idő, mikrobiális biztonság, és elveszi a bakteriális biofilmek. Az elmúlt évtizedekben az ultrahang alkalmazását a feldolgozásban és a tesztelésben optimalizálták, így az ultrahang alkalmazása emulgeálásban, páramentesítésben, fertőtlenítésben, extrakcióban, szennyvízkezelésben, extrudálásban és húsérzékenységben kereskedelmi forgalomba került. Ezen túlmenően, ultrahangos sugárzás, egy alacsony frekvenciájú energiaforrás, széles körben használják, hogy fokozza előkezelési folyamatok, mint például a gáztalanítás, kristályosodás, csapadék, kimosódás, tisztítás, extrakció, emésztés minta előkészítése, és megváltoztatja a funkcionális tulajdonságait az élelmiszer-fehérjék és a szerkezeti tulajdonságait zsír termékek (Akusztikus kristályosodás), és elősegítik a kitermelés a biológiailag aktív összetevők. Az ultrahang jó hatásai az élelmiszer-feldolgozásban magukban foglalják az élelmiszerek megőrzésének fokozását, a hőkezelés elősegítését, a tömegátadás javítását, valamint az élelmiszerek szerkezetének és elemzésének megváltoztatását. A modern fejlesztés az ultrahangos elektronika / transzduker design, új ultrahangos alapú ellenőrzési rendszerek és ultrahangos támogatott ellenőrzési rendszerek továbbra is fejleszteni, és ultrahangos technológia is nagyban fejlődött.
