טכנולוגיית הפרדה באולטרסאונד
בשנים האחרונות נעשה שימוש נרחב בגלי קול אולטראסוניים בתדרים גבוהים בתדרים העולים על 400 קילוהרץ ביישומים שונים כאמצעי לשיפור קצב ההתאוששות של חומרי מזון בתערובות מרובות רכיבים. הנחת היסוד של הפרדה אולטראסונית היא להשיג שיפור משמעותי בתהליך ההפרדה מבלי לשנות את תקינותו הפיזית או הכימית של המזון. יישום גלי עומד אולטראסוניים מביא למיקום ספציפי של טיפות בודדות או חלקיקים בקשרי לחץ או נוגדנים בכור, מה שמגביר את האפשרות שהם יצטברו או יתאחדו לגופים גדולים יותר במהירות. גודל החלקיקים המוגבר מקדם ציפה או שקיעה, ובכך משפר את הנטייה של תערובת החומר להיפרד. פרק זה יפרט את העקרונות העיקריים העומדים מאחורי טכנולוגיה זו וכיצד ליישם אותה על קווי ייצור קיימים לעיבוד מזון. זה ידגים את היישום של טכנולוגיה זו בעיבוד מזון, את ההצלחה המסחרית של תעשיית עיבוד שמן הדקלים ואת הפוטנציאל העתידי של מוצרי חלב ומוצרים ביולוגיים.
הפרדה קולי
מבוא להפרדה אולטרסאונד
העיבוד הקולי של מזון נחקר במשך שנים רבות, והיישום מרוכז בעיקר בטווח התדרים של 20-100 קילוהרץ. אזור זה נקרא בדרך כלל"" כוח כוח; אֵזוֹר. כאן, עשויה להיות תופעה הנקראת cavitation acoustic. גלי קולי מפעילים גלי לחץ על הנוזל וגורמים לגזים מומסים קיימים בתמיסה ליצור בועות שמתרחבות ומתכווצות. עקב התקרבות והעברת המסה, בועות אלו יחלפו עם הזמן ויתמוטטו כשהן מגיעות לקוטר הבועה הנקרא גודל התהודה. אירועי התמוטטות הם לעיתים קרובות בעוצמתם הגבוהים, וגורמים לטמפרטורה לעלות ל -10,000 K, ויוצרים גלי הלם של מאות אטמוספרות במרחב המקומי של הבועה שהתמוטטה. ניתן להשתמש ביעילות פיזית אלה בגזירה אינטנסיבית, בערבוב ובחימום, והם מתאימים ליישומי עיבוד מזון כגון תחליב, הומוגניזציה, מיצוי או טיפול בחום.
טכנולוגיית הפרדת אולטרסאונד משתמשת בדרך כלל באולטרסאונד בתדירות גבוהה (GG gt; 0.4 מגה-הרץ למספר מגה-הרץ) כדי להפריד בין טיפות מזון ו / או חלקיקים התלויים בנוזל. בתדרים גבוהים אלה, הגזירה והנזק הפיזי המוגבר הנגרם כתוצאה מקרע בועת הקוויטציה האלים כמעט ואינו זניח. ראשית, סף הקביטציה עולה עם עליית תדר האולטרסאונד, מה שמקטין את ההסתברות לאירוע קריסה. בנוסף, גודל התהודה של התפוצצות הבועה גם הוא ביחס הפוך לתדירות גל הקול. ככל שגודל התהודה יורד, המומנטום של אירועי התמוטטות הבועה פוחת, כך שכאשר התדירות גדולה מ -1 מ"ז, אירועי קריסה אלה הופכים להיות שפירים יחסית. לכן, הפרדת קולי שונה מיישומי עיבוד קולי אופייניים. מטרתה להשיג"" שפיר; עיבוד על ידי הימנעות מתפוצצות בועות אלימות.
טכנולוגיית הפרדה במערכת המזון
תהליכי הפרדת מזון מסורתיים כוללים צנטריפוגה, משקעים או בירור, פלוקציה המושרה כימית וסינון ממברנה. תהליכי הפרדה אלו הם שיטות פעולה מוכחות ויציבות.
עם זאת, יש להם עדיין כמה בעיות פוטנציאליות, כולל אך לא מוגבלות לדברים הבאים:
1. צריכת אנרגיה גבוהה;
2. גזירה מוגזמת עלולה לפגוע בשלמות המוצר;
3. זיהום מוצרים מגביל את התפוקה או דורש ניקוי רב;
4. מהירות ההפרדה איטית;
5. שימוש מוגזם בכימיקלים.
ניתן להשתמש בהפרדה באולטרסאונד לבד או בשילוב עם טכנולוגיות אלה כדי לשפר את יעילות התהליך.
בתעשיית המזון, הפרדה בין קולי יעילה ביותר בשלושה היבטים עיקריים:
הראשון הוא שיפור פלוקולציה או צבירה, כלומר יישום גלי עומד אולטרסאונד במערכות הבהרה קיימות או משטף כימי יכול להגדיל משמעותית את קצב ההפרדה, ובכך להפחית את זמן השהייה ו / או הדרישות הכימיות. זה יכול להפחית עלויות, להגדיל את התפוקה ולהפחית את טביעת הרגל האקולוגית.
השיטה השנייה היא טיפול מראש או טיפול מראש במרכיבי המזון במעלה הזרם, ואז ביצוע פעולת ההפרדה. אסטרטגיה זו יעילה במיוחד בהתמודדות עם מזונות הטרוגניים, כגון מזון המכיל מוצרים מוצקים, נוזליים ונוזליים. למשל, חומר הקליפה של פרי דקלים כתוש. יישום אולטרסאונד לא רק יוזם פילמור של חומרים, וקצב ההפרדה מהיר יותר בתהליך הבירור במורד הזרם, אלא גם הגזירה הפיזית העדינה שמספק אולטרסאונד יכולה לעזור בשחרור מוצרים נוספים. זה יכול לספק התאוששות גבוהה יותר של מוצרים מוצקים ולצמצם את דרישות האנרגיה הפוטנציאליות באמצעות הפרדות מהירות ויעילות יותר במורד הזרם. בשילוב עם הפרדות קיימות כמו הפרדה צנטריפוגלית, זה יכול לחסוך הרבה אנרגיה.
לבסוף, ניתן לכוונן פרמטרים של הפרדת מגה-קול (כמו תדר, רמת הספק וזמן מגורים) כדי להסיר באופן סלקטיבי חלקיקים בגדלים ספציפיים. לכן, הוא יכול לשמש ככלי חלוקה למרכיבי מזון המפוזרים בשלב הרציף. על ידי חלוקה לזרם עם יתרונות תזונתיים או מבניים גבוהים יותר, המרכיבים שניתן להוסיף כוללים: שומן, חלבון, פחמימה וסיבים. מסיבה זו, טכנולוגיית הפרדת קולי מהווה תוספת לתהליך הפרדת הממברנות הקיים.
