Ultrasonik gıda işleme teknolojisi
Tüketici talebinin artması ve gıda ve çevre düzenlemelerinin sıkılaşmasıyla geleneksel gıda işleme teknolojileri en iyi performansını yitirmiş ve üstün gelişen teknolojilerle sonuçlanmaktadır. Ultrason, son yıllarda gıda endüstrisinde uygulanan hızlı, çok amaçlı, ortaya çıkan ve umut verici yeşil tahribatsız bir teknolojidir. Ultrason kristalizasyon, dondurma, ağartma, gaz giderme, ekstraksiyon, kurutma, filtrasyon, emülsifikasyon, sterilizasyon, kesme, vb gibi gıda teknolojisinin çeşitli alanlarında kullanılır. Etkili bir koruma aracı olarak ultrason, meyve ve sebzeler, tahıllar, bal, jeller, proteinler, enzimler, mikrobiyal inaktivasyon, tahıl teknolojisi, su arıtma ve süt teknolojisi gibi gıda işleme alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. . . .
Giriş
Yıllar geçtikçe, gıda endüstrisinin işlenmiş gıdalara olan minimum talebi işleme yöntemlerinde büyük değişikliklere yol açmıştır, çünkü kritik koşullar altında, bazı işleme teknolojileri fiziksel ve kimyasal değişikliklere neden olarak beslenme seviyelerini ve biyoyararlanımlarını azaltır, böylece duyusal kabulü azaltır Sex. Bu nedenle, beslenme, besleyici olmayan (biyolojik aktivite) ve duyusal özellikleri korumak için, gıda endüstrisi bu teknolojilerin yerini almak için daha yeni nazik işleme yöntemleri tasarlamıştır. Ultrasonik yöntem işlemeyi azaltmayı, kaliteyi artırmayı ve gıda güvenliğini sağlamayı amaçlayan hızlı gelişen teknolojilerden biridir. Ultrason teknolojisi, gıda endüstrisinde önemli bir araştırma ve geliştirme alanı olarak, insan işitme sınırından daha yüksek bir frekansa sahip mekanik dalgalara dayanmaktadır (> 16khz), iki frekans aralığına ayrılabilir: düşük enerji ve yüksek enerji. Düşük enerjili (düşük güçlü, düşük yoğunluklu) ultrason, 1 Wcm−2'nin altındaki frekanslarda 100 kHz'den, 20 ila 500 kHz arasındaki frekanslarda yüksek enerjili (yüksek güçlü, yüksek yoğunluklu) ultrason 1 Wcm−2'den daha yüksektir.
Ultrasonik teknolojide yaygın olarak kullanılan frekansların temsili aralığı 20 kHz ile 60 kHz arasındadır. Analitik bir teknik olarak, yüksek frekanslı ultrason asitlik, sertlik, şeker içeriği ve olgunluk gibi gıdaların fiziksel ve kimyasal özellikleri hakkında bilgi edinmek için kullanılır. Düşük frekanslı ultrason, yaydığı ortamda basınç, kesme ve sıcaklık farkını indükleyerek gıdanın fiziksel ve kimyasal özelliklerini değiştirir ve vakuoller üreterek gıdadaki mikroorganizmaları etkisiz hale getirmektedir. Ultrasonik tedavi hasat öncesi ve sonrası taze sebze ve meyve kalite kontrolü için uygundur, peynir işleme işlenmesi, ticari yenilebilir yağ, ekmek ve tahıl ürünleri, toplu ve emülsifiye yağ gıdalar, gıda jelleri, havalandırılmış gıdalar ve dondurulmuş gıdalar. Diğer uygulamalar arasında bal zinasının tespiti ve toplama durumu, büyüklüğü ve protein türü değerlendirmesi yer almaktadır. Düşük frekanslı ultrasonun frekans aralığı ve spektrumu ve ayrıca nükleer manyetik rezonans (NMR) şu anda en popüler, pratik ve yaygın olarak kullanılan tahribatsız analiz yöntemleridir. Yıllar içinde, düşük frekanslı ultrason sıvı gıdaların fizikokimyasal ve yapısal özelliklerini incelemek için başarıyla kullanılmıştır.
mekanizma
Ultrasonik dalgaların sıvı sistemlerde uygulanması akustik kavitasyona, yani kabarcıkların üretimine, büyümesine ve nihai yırtılmasına neden olabilir. Ultrasonik dalgalar yayıldığında, kabarcıklar salınır ve patlar, termal, mekanik ve kimyasal etkiler üretir. Mekanik etkiler arasında çökme basıncı, türbülans ve kesme stresi bulunurken, kimyasal etkilerin serbest radikallerin üretimiyle hiçbir ilgisi yoktur. Kavitasyon bölgesi son derece yüksek sıcaklık (5000 K) ve basınç (1000 atm) üretir. Ultrason sıklığına bağlı olarak, lokal olarak oluşturulan alternatif pozitif ve negatif basınç, malzemenin genişlemesine veya sıkışmasına neden olarak hücre yırtılmasına neden olabilir. Ultrason, salınımlı kabarcıklardaki suyu hidrolje hale getirebilir ve H+ ve OH içermeyen radikaller oluşturabilir. Bu serbest radikaller bazı kimyasal reaksiyonlarda yakalanabilir. Örneğin, serbest radikaller enzimlerin yapısal stabilizasyonuna, substrat bağlanmasına veya katalitik işlevine dahil olabilir. Amino asit temizlendi. Bu ultrasonik kırılma etkisi homojen sıvı tarafından önemli ölçüde bastırılır.
Ultrasonik tedavi sırasında oluşturulan kabarcıklar yapılarına göre iki kategoriye ayrılabilir:
Basınç döngüsü sırasında denge boyutuna sahip büyük bir doğrusal olmayan kabarcık bulutunun oluşumuna kararlı kavitasyon kabarcığı denir.
Kararsız, hızlı çökme ve daha küçük kabarcıklara parçalanma iç (geçici) kavitasyon kabarcıkları olarak adlandırılır.
Bu küçük kabarcıklar hızlı bir şekilde çözülür, ancak kabarcık germe işlemi sırasında kütle aktarımı sınır katmanı daha incedir ve kabarcık patladığında arayüz alanı arayüz alanından daha büyüktür. Bu, germe aşamasında kabarcığın içine giren havanın, patlama aşamasında dışarı akan havadan daha büyük olduğu anlamına gelir. çok.
uygulama
Günümüzde ultrason teknolojisi tıbbi tarama ultrason tedavisi, mineral işleme, nanoteknoloji, yiyecek ve içecek teknolojisi, tahribatsız test, endüstriyel kaynak, yüzey temizliği, çevresel arıtma vb. endişe. Ultrason, ısıya duyarlı olmayan bir teknoloji olarak, ısıya duyarlı gıdalarda yaygın olarak kullanılır, çünkü duyusal, beslenme ve fonksiyonel özellikleri korurken raf ömrünü, mikrobiyal güvenliği iyileştirir ve bakteriyel biyofilmleri uzaklaştırır. Son birkaç on yılda, işleme ve testlerde ultrason uygulaması optimize edilmiştir, bu nedenle emülsifikasyon, defoaming, dekontaminasyon, ekstraksiyon, atık su arıtımı, ekstrüzyon ve et ihalesinde ultrason uygulaması ticarileştirilmiştir. Ek olarak, düşük frekanslı bir enerji kaynağı olan ultrasonik radyasyon, gaz giderme, kristalizasyon, yağış, liç, temizlik, ekstraksiyon, sindirim numunesi hazırlama ve gıda proteinlerinin fonksiyonel özelliklerini ve yağ ürünlerinin yapısal özelliklerini (Akustik kristalizasyon) değiştirmek ve biyolojik olarak aktif bileşenlerin ekstraksiyonunu teşvik etmek gibi ön işlem süreçlerini geliştirmek için yaygın olarak kullanılmıştır. Ultrasonun gıda işlemedeki iyi etkileri arasında gıdaların korunmasının artırılması, ısıl işleme yardımcı olmak, kütle transferini iyileştirmek ve gıdaların yapısını ve analizini değiştirmek yer almaktadır. Ultrasonik elektronik / dönüştürücü tasarımının modern gelişimi ile, yeni ultrasonik tabanlı muayene sistemleri ve ultrasonik destekli denetim sistemleri gelişmeye devam ediyor ve ultrasonik teknoloji de büyük ölçüde geliştirildi.
