טכנולוגיית עיבוד מזון אולטרסאונד

טכנולוגיית עיבוד מזון אולטרסאונד

יישום

עם הגידול בביקוש הצרכנים וההחמרה בתקנות המזון והסביבה, טכנולוגיות עיבוד מזון מסורתיות איבדו את ביצועיהן הטובים ביותר, וכתוצאה מכך התפתחו טכנולוגיות מתקדמות יותר. אולטרסאונד היא טכנולוגיה ירוקה מהירה, רב תכליתית, מתפתחת ומבטיחה, שאינה הרסנית, המיושמת בתעשיית המזון בשנים האחרונות. אולטרסאונד משמש בתחומים שונים של טכנולוגיית המזון, כגון התגבשות, הקפאה, הלבנה, התנקות, מיצוי, ייבוש, סינון, תחליב, עיקור, חיתוך וכו '. ככלי לשימור יעיל נעשה שימוש נרחב באולטרה סאונד בתחומי עיבוד מזון כגון כמו פירות וירקות, דגני בוקר, דבש, ג'לים, חלבונים, אנזימים, השבתה מיקרוביאלית, טכנולוגיית דגנים, טיפול במים וטכנולוגיית חלב.

מבוא

לאורך השנים הביקוש המינימלי של תעשיית המזון למזון מעובד הביא לשינויים משמעותיים בשיטות העיבוד, מכיוון שבתנאים קריטיים, חלק מטכנולוגיות העיבוד מפחיתות את רמות התזונה ואת זמינותן הביולוגית על ידי גרימת שינויים פיזיים וכימיים, ובכך מפחיתות את קבלת המין החושי. לכן, על מנת לשמור על תכונות תזונתיות, לא תזונתיות (פעילות ביולוגית) וחושיות, תכננה תעשיית המזון שיטות עיבוד עדינות חדשות יותר להחלפת טכנולוגיות אלה. שיטת קולי היא אחת הטכנולוגיות המתפתחות במהירות שמטרתן להפחית את העיבוד, לשפר את האיכות ולהבטיח את בטיחות המזון. טכנולוגיית אולטרסאונד, כשדה מפתח ומחקר ופיתוח בתעשיית המזון, מבוססת על גלים מכניים בעלי תדר הגבוה מגבול השמיעה האנושית (GG gt; 16khz), אותם ניתן לחלק לשני טווחי תדרים: אנרגיה נמוכה ו אנרגיה גבוהה. אולטרסאונד בעל אנרגיה נמוכה (עוצמה נמוכה ועוצמה נמוכה) גבוה מ- 100 קילוהרץ בתדרים הנמוכים מ- 1 Wcm − 2, ואולטראסאונד בעל אנרגיה גבוהה (עוצמה גבוהה ועוצמה גבוהה) בתדרים שבין 20 ל- 500 קילוהרץ גבוה מ- 1 Wcm − 2.

טווח התדרים המייצג הנפוץ בטכנולוגיית קולי הוא בין 20 קילוהרץ ל -60 קילוהרץ. כטכניקה אנליטית, נעשה שימוש באולטרסאונד בתדירות גבוהה להשגת מידע על התכונות הפיזיקליות והכימיות של מזון כגון חומציות, קשיות, תכולת סוכר ובגרות. אולטרסאונד בתדירות נמוכה משנה את התכונות הפיזיקליות והכימיות של מזון על ידי גרימת הפרש לחץ, גזירה וטמפרטורה במדיום שהוא מפיץ, ומייצר ואקום, ובכך מפעיל מיקרואורגניזמים במזון. טיפול באולטרסאונד מתאים לבקרת איכות של ירקות ופירות טריים לפני הקציר ואחריו, עיבוד עיבוד גבינה, שמן מאכל מסחרי, מוצרי לחם ודגני בוקר, מזונות שומן בתפזורת ותמולסציה, ג'לי מזון, מזון סודה ומזונות קפואים. יישומים אחרים כוללים זיהוי של זיוף דבש ומצב צבירה, גודל והערכת סוג חלבון. טווח התדרים והספקטרום של אולטרסאונד בתדרים נמוכים, כמו גם תהודה מגנטית גרעינית (NMR), הם כיום שיטות הניתוח הלא הרסניות הפופולריות ביותר, המעשיות והנמצאות בשימוש נרחב. במהלך השנים נעשה שימוש בהצלחה באולטראסאונד בתדירות נמוכה לחקר התכונות הפיזיקוכימיות והמבניות של מזון נוזלי.

מַנגָנוֹן

יישום גלי קולי במערכות נוזליות עלול לגרום לקוויטציה אקוסטית, כלומר לייצור, צמיחה וקרע בסופו של דבר של בועות. כאשר הגלים האולטראסוניים מתפשטים, הבועות מתנודדות ומתפוצצות ומייצרות השפעות תרמיות, מכניות וכימיות. ההשפעות המכניות כוללות לחץ קריסה, מערבולת ומתח גזירה, ואילו השפעות כימיות אינן קשורות לייצור רדיקלים חופשיים. אזור הקביטציה מייצר טמפרטורה גבוהה במיוחד (5000 K) ולחץ (1000 atm). בהתאם לתדירות האולטראסאונד, הלחץ החיובי והשלילי המתחלף שנוצר באופן מקומי יכול לגרום להרחבת החומר או לדחיסתו, מה שמוביל לקרע בתאים. אולטרסאונד יכול להזרים את המים בבועות המתנודדות ליצירת רדיקלים H + ו- OH. ניתן לתפוס רדיקלים חופשיים אלה בתגובות כימיות מסוימות. לדוגמא, רדיקלים חופשיים יכולים להיות מעורבים בייצוב מבני, קשירת מצע או תפקוד קטליטי של אנזימים. חומצת האמינו מנוקה. אפקט שבירה קולי זה מדוכא משמעותית על ידי הנוזל ההומוגני.

ניתן לחלק את הבועות שנוצרו במהלך הטיפול הקולי לשתי קטגוריות בהתאם למבנה שלהן:

היווצרות ענן בועות לא ליניארי גדול עם גודל שיווי משקל במהלך מחזור הלחץ נקרא בועת cavitation יציבה.

קריסה לא יציבה, מהירה והתפרקות לבועות קטנות יותר נקראות בועות cavitation פנימיות (חולפות).

בועות קטנות אלה מתמוססות במהירות, אך במהלך תהליך מתיחת הבועות שכבת הגבול להעברת המסה דקה יותר ואזור הממשק גדול יותר מאזור הממשק כאשר הבועה מתפוצצת. המשמעות היא שהאוויר שנכנס לבועה בשלב המתיחה גדול יותר מהאוויר שזורם החוצה בשלב הפיצוץ.