Ultrahangos technológia alkalmazott tejipar
Az elmúlt néhány évtizedben megnőtt a hagyományos élelmiszer-feldolgozás javítására szolgáló alternatív módszerek száma. Emellett az új tejtermékek fejlesztése egyre fontosabbá vált a finom, egészséges és minimálisan feldolgozott termékek iránti megnövekedett fogyasztói kereslet miatt. Ultrahangos feldolgozás vagy ultrahangos feldolgozás ígéretes alternatív technológia az élelmiszeriparban, mert képes javítani a tej és tejtermékek műszaki és funkcionális jellemzőit.
Az ultrahang alkalmazása a hagyományos tejfeldolgozásban jelentős előnyökkel járhat a tejipar számára, mint például a lehetséges költségmegtakarítás és a jobb termékteljesítmény. Az utóbbi években számos tejipari alkalmazásban a feldolgozási módszerek elsőbbséget élveznek a hagyományos hőfeldolgozási módszerekkel szemben. Ultrahang generál fizikai erők, mint például az akusztikus áram, akusztikus sugárzás, nyírás, mikro-fúvókák, és a lökéshullámok.
Működési elv
A nagy intenzitású ultrahangot az emberi hallás tartományán túli hanghullámokként ismerik fel. Az ultrahang frekvenciatartománya 20 kHz-10 MHz. Az ultrahangos hullámok, a folyadék és az oldott gáz közötti kölcsönhatás "kavitációt" okoz, amikor az ultrahangos hullámok áthaladnak a folyékony közegen.
Az ultrahangos hullámok hatására a folyadékban oldott buborékok nagy száma összeolvad a helyesbítés és a diffúzió miatt. A buborékok tovább növekednek, és a megnagyobbodott buborékok oszcillálnak és ingadozásokat tapasztalnak ultrahangos hullámok hatására. Amikor a buborékok elérik a rezonancia mérettartományt, amely az ultrahangos frekvenciától függ, a maximálisra bővülnek és hevesen felrobbannak. Ez az erőszakos jelenség akár 10 000 K magas hőmérsékletet és nyomásviszonyokat is okozhat. Ezt a jelenséget "pillanatnyi kavitációnak" nevezik. A pillanatnyi kavitáció folyékony emulgeálási és sterilizálási tevékenységeket végezhet.
Ultrahangos emulgeálás
Az ultrahangos technológia fejlett jellegéből adódóan az ultrahangos technológia kiváló választás kisebb cseppméretek, keskeny méreteloszlás, a legkisebb emulgeálószer-tartalom, a fokozott emulzióstabilitás, a könnyű kezelhetőség és tisztítás előállítására. Az alacsony energiafogyasztás miatt a gyártási költség alacsony. Ezért az alacsony frekvenciájú és nagy teljesítményű ultrahangot széles körben használják stabil emulziók előállítására. A buborék által keltett lökéshullám a két szétválasztott fázishatár közelében összeomlik. A könnyen oldódó folyadék a két folyadék hatékony keverését eredményezi.
Az ultrahangos emulgeálás folyamata két lépésre oszlik. Az első lépés a diszpergált fáziscseppek folyamatos fázisba történő felrobbantása, ami kisebb cseppek kialakulását eredményezi mechanikai rezgések által okozott turbulencia segítségével. Ez a második lépés a csepp-csepp összeolvadásának kezdeményezése gerjesztéssel a felületen. A végső cseppméret-emulgeálási folyamatban az emulgeálószerek közötti verseny miatt kapott eloszlás két ellentétes folyamat.
Ultrahangos sterilizálás
A tej ideális környezetet biztosít a mikroorganizmusok növekedéséhez, így a mikroorganizmusok minősége nagyon fontos a tej és a tejtermékek számára. A hőkezelés a tejipar mikrobiális növekedésének ellenőrzésére használt leggyakoribb gyakorlat. Azonban a különböző fizikai és kémiai, táplálkozási és érzékszervi tulajdonságok megváltoztak, és emiatt alternatív módszereket kerestek. Ebben az esetben az ultrahangos kezelés sterilizálható, miközben a tejtermékek színét, ízét és táplálkozását a legnagyobb mértékben megőrzi.
Az akusztikus kavitáció által termelt antibakteriális és baktericid hatást intracelluláris kavitáció hozza létre, amely elpusztítja a baktériumok szerkezetét és funkcióját, és végül befejezi a mikroorganizmusok inaktiválását. Ezenkívül az ultrahangos kezelés nyomás- és hőmérséklet-ingadozásai károsíthatják a sejtfalakat. A szabad gyökök és mikrofluidikák képződése elpusztítja és hígítja a sejtmembránokat és elpusztítja a mikroorganizmusokat.
Összegzés
Más feltörekvő technológiákkal összehasonlítva az ultrahang, mint feldolgozási technológia vonzerejét biztonságosnak ítélték. Az elmúlt tíz évben ez a technológia gyorsan fejlődött egy gyengéd, nem termikus feldolgozó eszközzé, amely számos hagyományos tejfeldolgozó alkalmazást helyettesíthet vagy segíthet, mint például a mikroorganizmusok és enzimek inaktiválása, homogenizálás és emulgeálás, emulgeálás, kristályosodás és funkcionális fejlesztések a tejrendszerben.
