Ultralydsteknologi anvendt til mejeriindustrien
I løbet af de sidste par årtier er alternative metoder til forbedring af traditionel fødevareforarbejdning steget. Derudover er udviklingen af nye mejeriprodukter blevet mere og mere vigtig på grund af øget forbrugerefterspørgsel efter lækre, sunde og minimalt forarbejdede produkter. Ultralydforarbejdning eller ultralydsbehandling er en lovende alternativ teknologi i fødevareindustrien, fordi den har potentialet til at forbedre de tekniske og funktionelle egenskaber ved mælk og mejeriprodukter.
Anvendelsen af ultralyd til konventionel mejeribehandling har potentialet til at give betydelige fordele for mejeriindustrien, såsom mulige omkostningsbesparelser og forbedret produktydelse. Forarbejdningsmetoder i mange mejeriapplikationer har forrang for traditionelle termiske forarbejdningsmetoder i de senere år. Ultralyd genererer fysiske kræfter, såsom akustiske strømme, akustisk stråling, forskydning, mikrostråler og chokbølger.
Arbejdsprincip
Ultralyd med høj intensitet genkendes som lydbølger uden for rækkevidden af menneskelig hørelse. Ultralydens frekvensområde er 20 kHz-10 MHz. Samspillet mellem ultralydbølger, væske og opløst gas vil forårsage "kavitation", når ultralydbølger passerer gennem det flydende medium.
Under påvirkning af ultralydbølger vil et stort antal bobler opløst i væsken fusionere på grund af berigtigelse og diffusion. Bobler vil fortsætte med at vokse, og de forstørrede bobler svinger og oplever udsving under påvirkning af ultralydbølger. Når boblerne når resonansstørrelsesområdet, som afhænger af ultralydsfrekvensen, vil de udvide sig til det maksimale og briste voldsomt. Dette voldelige fænomen kan producere høje temperatur- og trykforhold på op til 10.000 K. Dette fænomen kaldes "øjeblikkelig kavitation". Øjeblikkelig kavitation kan fuldføre flydende emulgerings- og steriliseringsaktiviteter.
Ultralydsemulsering
På grund af ultralydsteknologiens avancerede karakter kan ultralydsteknologi bruges som et glimrende valg til at producere mindre dråbestørrelser, smal størrelsesfordeling, en etiket med evnen til at bruge det mindste emulgatorindhold, øget emulsionsstabilitet, nem drift og rengøring - På grund af det lave energiforbrug er produktionsomkostningerne lave. Derfor har lavfrekvent og højeffekt ultralyd været meget brugt til at producere stabile emulsioner. Den chokbølge, der genereres af boblen, kollapser nær de to usammenhængende fasegrænser. Den let opløselige væske resulterer i effektiv blanding af de to væsker.
Processen med ultralydsemulsering er opdelt i to trin. Det første trin indebærer at eksplodere de spredte fasedråber ind i den kontinuerlige fase, hvilket resulterer i dannelsen af mindre dråber ved hjælp af turbulens forårsaget af mekaniske vibrationer. Dette andet trin er at starte dråbedråbefletning gennem excitation på grænsefladen. I den endelige dråbestørrelsesemulseringsproces er den fordeling, der opnås på grund af konkurrencen mellem emulgatorer, to modsatte processer.
Ultralydsterilisering
Mælk giver et ideelt miljø for væksten af mikroorganismer, så kvaliteten af mikroorganismer er meget vigtig for mælk og mejeriprodukter. Varmebehandling er den mest almindelige praksis, der anvendes til at kontrollere mikrobiel vækst i mejeriindustrien. Imidlertid har forskellige fysiske og kemiske, ernæringsmæssige og sensoriske egenskaber ændret sig, og på grund af dette er der søgt alternative metoder. I dette tilfælde kan sonikering steriliseres, samtidig med at farve, smag og ernæring af mejeriprodukter bevares i størst omfang.
Den antibakterielle effekt og baktericid effekt produceret ved akustisk kavitation produceres ved intracellulær kavitation, som ødelægger strukturen og funktionskombinationen af bakterier og endelig afslutter inaktivering af mikroorganismer. Derudover kan tryk- og temperaturudsvingene i ultralydsbehandling beskadige cellevæggene. Dannelsen af frie radikaler og mikrofluidics ødelægge og fortynde cellemembraner og ødelægge mikroorganismer.
Sum op
Sammenlignet med andre nye teknologier er ultralydens tiltrækningskraft som en forarbejdningsteknologi blevet betragtet som sikker. I de sidste ti år har denne teknologi hurtigt udviklet sig til et blidt ikke-termisk behandlingsværktøj, der kan erstatte eller hjælpe mange konventionelle mejeriforarbejdningsapplikationer, såsom inaktivering af mikroorganismer og enzymer, homogenisering og emulgering, emulgering, krystallisering og funktionelle forbedringer i mejerisystemet.
