Ултразвукова технология за преработка на храни
С нарастването на потребителското търсене и затягането на хранителните и екологичните разпоредби, традиционните технологии за преработка на храни загубиха най-доброто си представяне, което доведе до превъзходни нововъзникващи технологии. Ултразвукът е бърза, многоцелева, нововъзникваща и обещаваща зелена неразрушаваща технология, прилагана в хранителната индустрия през последните години. Ултразвукът се използва в различни области на хранителната технология, като кристализация, замразяване, избелване, дегазация, екстракция, сушене, филтриране, емулгиране, стерилизация, рязане и др. Като ефективно средство за съхранение, ултразвукът е широко използван в хранително-вкусовата промишленост като като плодове и зеленчуци, зърнени храни, мед, гелове, протеини, ензими, микробна инактивация, зърнени технологии, обработка на вода и млечна технология. . . .
Въведение
През годините минималното търсене на хранителната промишленост за преработени храни доведе до значителни промени в методите за преработка, тъй като при критични условия някои технологии за преработка намаляват хранителните си нива и бионаличността, като предизвикват физически и химични промени, като по този начин намаляват сензорното приемане на пола. Следователно, за да се запазят хранителни, нехранителни (биологична активност) и сензорни свойства, хранителната индустрия е разработила по-нови щадящи методи за обработка, които да заменят тези технологии. Ултразвуковият метод е една от бързоразвиващите се технологии, насочени към намаляване на обработката, подобряване на качеството и осигуряване на безопасността на храните. Ултразвуковата технология, като ключова област на научноизследователска и развойна дейност в хранително-вкусовата промишленост, се основава на механични вълни с честота, по-висока от границата на човешкия слух (GG gt; 16khz), които могат да бъдат разделени на два честотни диапазона: ниско енергиен и висока енергия. Ултразвукът с ниска енергия (ниска мощност, ниска интензивност) е по-висок от 100 kHz при честоти под 1 Wcm − 2, а ултразвукът с висока енергия (с висока мощност, висока интензивност) при честоти между 20 и 500 kHz По-висок от 1 Wcm − 2.
Представителният обхват на честотите, често използвани в ултразвуковата технология, е между 20 kHz и 60 kHz. Като аналитична техника, високочестотният ултразвук се използва за получаване на информация за физичните и химичните свойства на храната като киселинност, твърдост, съдържание на захар и зрялост. Нискочестотният ултразвук променя физическите и химичните свойства на храната, като предизвиква налягане, срязване и температурна разлика в средата, която се разпространява, и произвежда вакуоли, като по този начин инактивира микроорганизмите в храната. Ултразвуковото лечение е подходящо за контрол на качеството на пресните зеленчуци и плодове преди и след прибиране на реколтата, преработката на преработка на сирене, търговско хранително масло, хляб и зърнени продукти, насипни и емулгирани мазни храни, хранителни гелове, газирани храни и замразени храни. Други приложения включват откриване на фалшифициране на мед и състояние на агрегиране, размер и оценка на типа протеин. Честотният диапазон и спектърът на нискочестотния ултразвук, както и ядрено-магнитният резонанс (ЯМР), в момента са най-популярните, практични и широко използвани методи за неразрушаващ анализ. През годините ултразвукът с ниска честота се използва успешно за изследване на физикохимичните и структурни свойства на течните храни.
Механизъм
Прилагането на ултразвукови вълни в течни системи може да доведе до акустична кавитация, т.е. генериране, растеж и евентуално разкъсване на мехурчета. Когато ултразвуковите вълни се разпространяват, мехурчетата се колебаят и се пукат, като предизвикват топлинни, механични и химични ефекти. Механичните ефекти включват налягане на колапс, турбулентност и напрежение на срязване, докато химическите ефекти нямат нищо общо с генерирането на свободни радикали. Кавитационната зона генерира изключително висока температура (5000 К) и налягане (1000 атм). В зависимост от честотата на ултразвука, редуващото се положително и отрицателно налягане, генерирано локално, може да доведе до разширяване или компресиране на материала, което води до руптура на клетките. Ултразвукът може да хидролизира водата в трептящите мехурчета, за да образува H + и OH-свободни радикали. Тези свободни радикали могат да бъдат уловени при определени химични реакции. Например, свободните радикали могат да участват в структурна стабилизация, свързване на субстрата или каталитична функция на ензимите. Аминокиселината се изчиства. Този ултразвуков разчупващ ефект е значително потиснат от хомогенната течност.
Мехурчетата, генерирани по време на ултразвуковото лечение, могат да бъдат разделени на две категории според тяхната структура:
Образуването на голям нелинеен балон облак с равновесен размер по време на цикъла на налягане се нарича стабилен кавитационен балон.
Нестабилният, бърз колапс и разпадане на по-малки мехурчета се наричат вътрешни (преходни) кавитационни мехурчета.
Тези малки мехурчета се разтварят бързо, но по време на процеса на разтягане на мехурчетата граничният слой за пренос на маса е по-тънък и повърхността на интерфейса е по-голяма от границата на повърхността, когато балонът се спука. Това означава, че въздухът, постъпващ в балона по време на етапа на разтягане, е по-голям от въздуха, изтичащ по време на етапа на спукване. много.
приложение
Понастоящем ултразвуковата технология е широко използвана в почти всички области като медицинска сканираща ултразвукова обработка, обработка на минерали, нанотехнологии, технологии за храни и напитки, неразрушаващо изпитване, промишлено заваряване, почистване на повърхности, пречистване на околната среда и т.н., и е била широко използвани в хранителната промишленост. загриженост. Ултразвукът, като технология, която не е чувствителна към топлина, се използва широко в чувствителните на топлина храни, тъй като запазва сензорни, хранителни и функционални свойства, като същевременно подобрява срока на годност, безопасността на микробите и отнема бактериалните биофилми. През последните няколко десетилетия приложението на ултразвук в преработката и тестването беше оптимизирано, така че приложението на ултразвук при емулгиране, обезпеняване, обеззаразяване, екстракция, пречистване на отпадъчни води, екструзия и мека месо се комерсиализира. В допълнение, ултразвуковото лъчение, нискочестотен енергиен източник, е широко използвано за подобряване на процесите на предварителна обработка, като дегазация, кристализация, утаяване, излугване, почистване, екстракция, приготвяне на проби за храносмилане и промяна на функционалните свойства на хранителните протеини и структурни свойства на мастните продукти (акустична кристализация) и насърчават извличането на биологично активни съставки. Добрите ефекти на ултразвука при преработката на храни включват подобряване на запазването на храната, подпомагане на топлинната обработка, подобряване на масовия трансфер и промяна на структурата и анализа на храната. С модерното развитие на дизайна на ултразвукова електроника / преобразувател продължават да се развиват нови базирани на ултразвук системи за контрол и системи за подпомагане с ултразвук, а ултразвуковата технология също е силно развита.
