Ultralyd fødevareforarbejdningsteknologi
Ansøgning
Med stigningen i forbrugernes efterspørgsel og stramningen af fødevare- og miljøreglerne har traditionelle fødevareforarbejdningsteknologier mistet deres bedste ydeevne, hvilket resulterer i overlegne nye teknologier. Ultralyd er en hurtig, multifunktionel, ny og lovende grøn ikke-destruktiv teknologi, der er anvendt i fødevareindustrien i de seneste år. Ultralyd anvendes inden for forskellige områder inden for fødevareteknologi, såsom krystallisering, frysning, blegning, afgasning, ekstraktion, tørring, filtrering, emulgering, sterilisering, skæring osv. Som et effektivt konserveringsværktøj har ultralyd været meget udbredt i fødevareforarbejdningsfelter såsom som frugt og grøntsager, korn, honning, geler, proteiner, enzymer, mikrobiel inaktivering, kornteknologi, vandbehandling og mælketeknologi.
Introduktion
I årenes løb har fødevareindustriens mindste efterspørgsel efter forarbejdede fødevarer ført til store ændringer i forarbejdningsmetoder, fordi nogle forarbejdningsteknologier under kritiske forhold reducerer deres ernæringsmæssige niveau og biotilgængelighed ved at inducere fysiske og kemiske ændringer og derved reducere sensorisk accept Sex. Derfor, for at opretholde ernæringsmæssige, ikke-ernæringsmæssige (biologiske aktivitet) og sensoriske egenskaber, har fødevareindustrien designet nyere blide behandlingsmetoder til at erstatte disse teknologier. Ultralydsmetode er en af de hurtigt udviklende teknologier, der sigter mod at reducere forarbejdning, forbedre kvalitet og sikre fødevaresikkerhed. Ultralydsteknologi, som et nøglefelt inden for forskning og udvikling i fødevareindustrien, er baseret på mekaniske bølger med en frekvens, der er højere end grænsen for menneskelig hørelse (GG gt; 16 khz), som kan opdeles i to frekvensområder: lav energi og høj energi. Ultralyd med lav energi (lav effekt, lav intensitet) er højere end 100 kHz ved frekvenser under 1 Wcm − 2, og højenergi (høj effekt, høj intensitet) ultralyd ved frekvenser mellem 20 og 500 kHz Højere end 1 Wcm − 2.
Det repræsentative frekvensområde, der almindeligvis anvendes i ultralydsteknologi, er mellem 20 kHz og 60 kHz. Som en analytisk teknik bruges højfrekvent ultralyd til at få information om de fysiske og kemiske egenskaber ved mad såsom surhed, hårdhed, sukkerindhold og modenhed. Lavfrekvent ultralyd ændrer de fysiske og kemiske egenskaber ved mad ved at fremkalde tryk, forskydning og temperaturforskel i mediet, som det formerer sig, og producerer vakuoler og derved inaktiverer mikroorganismer i maden. Ultralydsbehandling er velegnet til kvalitetskontrol af friske grøntsager og frugter før og efter høst, forarbejdning af osteforarbejdning, kommerciel spiselig olie, brød og kornprodukter, bulkfedt og emulgeret fedt, madgeler, kulsyreholdige fødevarer og frosne fødevarer. Andre anvendelser inkluderer påvisning af honningforfalskning og aggregeringsstatus, størrelse og proteintypevurdering. Frekvensområdet og spektret af lavfrekvent ultralyd samt kernemagnetisk resonans (NMR) er i øjeblikket de mest populære, praktiske og udbredte ikke-destruktive analysemetoder. I årenes løb er lavfrekvent ultralyd med succes blevet brugt til at studere de fysisk-kemiske og strukturelle egenskaber ved flydende fødevarer.
Mekanisme
Anvendelsen af ultralydsbølger i flydende systemer kan forårsage akustisk kavitation, dvs. dannelse, vækst og eventuelt brud på bobler. Når ultralydsbølgerne spreder sig, svinger boblene og brister, hvilket giver termiske, mekaniske og kemiske effekter. Mekaniske effekter inkluderer kollaps, turbulens og forskydningsspænding, mens kemiske effekter ikke har noget at gøre med dannelsen af frie radikaler. Kavitationszonen genererer ekstremt høj temperatur (5000 K) og tryk (1000 atm). Afhængigt af ultralydsfrekvensen kan det skiftende positive og negative tryk, der genereres lokalt, få materialet til at ekspandere eller komprimere, hvilket fører til cellebrud. Ultralyd kan hydrolysere vandet i de oscillerende bobler for at danne H + og OH-frie radikaler. Disse frie radikaler kan fanges i visse kemiske reaktioner. F.eks. Kan frie radikaler være involveret i strukturel stabilisering, substratbinding eller katalytisk funktion af enzymer. Aminosyren ryddes. Denne ultralydsnedbrydende effekt undertrykkes signifikant af den homogene væske.
Boblerne genereret under ultralydsbehandlingen kan opdeles i to kategorier alt efter deres struktur:
Dannelsen af en stor ikke-lineær boblesky med ligevægtsstørrelse under trykcyklussen kaldes en stabil kavitationsboble.
Ustabil, hurtig sammenbrud og opløsning i mindre bobler kaldes interne (forbigående) kavitationsbobler.
Disse små bobler opløses hurtigt, men under boblestrækningsprocessen er masseoverførselsgrænselaget tyndere, og grænsefladeområdet er større end grænsefladeområdet, når boblen brister. Dette betyder, at luften, der kommer ind i boblen under strækningsfasen, er større end luften, der strømmer ud under sprængningsfasen.
