Teknologi pemprosesan makanan ultrasonik
Dengan peningkatan permintaan pengguna dan pengetatan peraturan makanan dan alam sekitar, teknologi pemprosesan makanan tradisional telah kehilangan prestasi terbaik mereka, menghasilkan teknologi baru muncul yang unggul. Ultrabunyi adalah teknologi yang cepat, pelbagai guna, muncul dan menjanjikan teknologi bukan pemusnah hijau yang diterapkan dalam industri makanan dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Ultrabunyi digunakan dalam pelbagai bidang teknologi makanan, seperti pengusiran, pembekuan, pelunturan, degassing, pengekstrakan, pengeringan, penapisan, emulsifikasi, pensterilan, pemotongan, dll. Sebagai alat pemeliharaan yang berkesan, ultrabunyi telah digunakan secara meluas dalam bidang pemprosesan makanan seperti buah-buahan dan sayur-sayuran, bijirin, madu, gel, protein, enzim, tidak aktif mikrob, teknologi bijirin, rawatan air, dan teknologi susu. . .
Pengenalan
Selama bertahun-tahun, permintaan minimum industri makanan untuk makanan yang diproses telah membawa kepada perubahan besar dalam kaedah pemprosesan, kerana di bawah keadaan kritikal, beberapa teknologi pemprosesan mengurangkan tahap pemakanan dan bioavailabiliti mereka dengan mendorong perubahan fizikal dan kimia, dengan itu mengurangkan penerimaan deria Seks. Oleh itu, untuk mengekalkan pemakanan, tidak berkhasiat (aktiviti biologi) dan sifat deria, industri makanan telah mereka bentuk kaedah pemprosesan lembut yang lebih baru untuk menggantikan teknologi ini. Kaedah ultrasonik adalah salah satu teknologi yang pesat membangun yang bertujuan untuk mengurangkan pemprosesan, meningkatkan kualiti, dan memastikan keselamatan makanan. Teknologi ultrabunyi, sebagai bidang penyelidikan dan pembangunan utama dalam industri makanan, adalah berdasarkan gelombang mekanikal dengan kekerapan yang lebih tinggi daripada had pendengaran manusia (> 16khz), yang boleh dibahagikan kepada dua julat frekuensi: tenaga rendah dan tenaga yang tinggi. Ultrasound tenaga rendah (kuasa rendah, rendah intensiti) adalah lebih tinggi daripada 100 kHz pada frekuensi di bawah 1 Wcm−2, dan tenaga tinggi (kuasa tinggi, berintensiti tinggi) ultrasound pada frekuensi antara 20 dan 500 kHz Lebih Tinggi daripada 1 Wcm−2.
Julat wakil frekuensi yang biasa digunakan dalam teknologi ultrasonik adalah antara 20 kHz dan 60 kHz. Sebagai teknik analisis, ultrabunyi frekuensi tinggi digunakan untuk mendapatkan maklumat mengenai sifat fizikal dan kimia makanan seperti keasidan, kekerasan, kandungan gula, dan kematangan. Ultrabunyi frekuensi rendah mengubah sifat fizikal dan kimia makanan dengan mendorong tekanan, penggunaan dan perbezaan suhu dalam medium ia tersebar, dan menghasilkan vakum, dengan itu tidak mengaktifkan mikroorganisma dalam makanan. Rawatan ultrasonik sesuai untuk kawalan kualiti sayur-sayuran dan buah-buahan segar sebelum dan selepas dituai, pemprosesan keju, minyak makan komersial, roti dan produk bijirin, makanan lemak pukal dan emulsified, gel makanan, makanan berukuh dan makanan beku. Aplikasi lain termasuk pengesanan zina madu dan status pengagregatan, saiz dan penilaian jenis protein. Julat frekuensi dan spektrum ultrabunyi frekuensi rendah, serta resonans magnet nuklear (NMR), pada masa ini adalah kaedah analisis bukan pemusnah yang paling popular, praktikal dan digunakan secara meluas. Selama bertahun-tahun, ultrasound frekuensi rendah telah berjaya digunakan untuk mengkaji sifat-sifat fizikal dan struktur makanan cecair.
Mekanisme
Penggunaan gelombang ultrasonik dalam sistem cecair boleh menyebabkan rongga akustik, iaitu generasi, pertumbuhan dan akhirnya pecah gelembung. Apabila gelombang ultrasonik tersebar, gelembung berayun dan pecah, menghasilkan kesan haba, mekanikal, dan kimia. Kesan mekanikal termasuk tekanan runtuh, pergolakan dan tekanan lucih, manakala kesan kimia tidak ada kaitan dengan penjanaan radikal bebas. Zon kavitasi menjana suhu yang sangat tinggi (5000 K) dan tekanan (1000 ATM). Bergantung kepada kekerapan ultrabunyi, tekanan positif dan negatif yang dihasilkan di dalam negara boleh menyebabkan bahan untuk berkembang atau memampatkan, yang membawa kepada pecah sel. Ultrabunyi boleh menghidroli air dalam gelembung berayun untuk membentuk H + dan radikal bebas OH. Radikal bebas ini boleh ditangkap dalam tindak balas kimia tertentu. Sebagai contoh, radikal bebas boleh terlibat dalam penstabilan struktur, mengikat substrat atau fungsi pemangkin enzim. Asid amino dibersihkan. Kesan pemecahan ultrasonik ini ditindas dengan ketara oleh cecair homogen.
Gelembung yang dihasilkan semasa rawatan ultrasonik boleh dibahagikan kepada dua kategori mengikut struktur mereka:
Pembentukan awan gelembung bukan linear yang besar dengan saiz keseimbalan semasa kitaran tekanan dipanggil gelembung kavitasi yang stabil.
Keruntuhan yang tidak stabil, keruntuhan pesat dan perselisihan ke dalam gelembung yang lebih kecil dipanggil gelembung kavit dalaman (transient).
Gelembung kecil ini dibubarkan dengan cepat, tetapi semasa proses regangan gelembung, lapisan sempadan pemindahan besar-besaran lebih nipis dan kawasan antara muka lebih besar daripada kawasan antara muka apabila gelembung pecah. Ini bermakna udara yang memasuki gelembung semasa peringkat regangan adalah lebih besar daripada udara yang mengalir keluar semasa peringkat pecah. Banyak.
Permohonan
Pada masa ini, teknologi ultrabunyi telah digunakan secara meluas dalam hampir semua bidang seperti rawatan ultrasound imbasan perubatan, pemprosesan mineral, aknoteknologi, teknologi makanan dan minuman, ujian tanpa pemusnah, kimpalan industri, pembersihan permukaan, pembersihan alam sekitar, dan lain-lain, dan telah banyak digunakan dalam industri makanan. kebimbangan. Ultrabunyi, sebagai teknologi yang tidak sensitif haba, digunakan secara meluas dalam makanan sensitif haba kerana ia mengekalkan sifat deria, pemakanan dan fungsi, sambil meningkatkan kehidupan rak, keselamatan mikrob, dan mengambil biofilm bakteria. Dalam beberapa dekad yang lalu, penggunaan ultrabunyi dalam pemprosesan dan ujian telah dioptimumkan, jadi penggunaan ultrabunyi dalam emulsifikasi, fitnah, dekontaminasi, pengekstrakan, rawatan air sisa, penyemperitan dan tender daging telah dikomersialkan. Di samping itu, radiasi ultrasonik, sumber tenaga frekuensi rendah, telah digunakan secara meluas untuk meningkatkan proses pretreatment, seperti degassing, penghapusan, pemendakan, pemakaian, pembersihan, pengekstrakan, penyediaan sampel penghadaman, dan mengubah sifat fungsi protein makanan dan sifat struktur produk lemak (kristal akustik) dan menggalakkan pengekstrakan bahan-bahan biologi aktif. Kesan ultrabunyi yang baik dalam pemprosesan makanan termasuk meningkatkan pemeliharaan makanan, membantu rawatan haba, meningkatkan pemindahan besar-besaran, dan mengubah struktur dan analisis makanan. Dengan perkembangan moden reka bentuk elektronik / transducer ultrasonik, sistem pemeriksaan berasaskan ultrasonik baru dan sistem pemeriksaan yang dibantu ultrasonik terus berkembang, dan teknologi ultrasonik juga telah banyak dibangunkan.
