טכנולוגיה אולטרה סאונד מיושמת על תעשיית החלב

טכנולוגיית אולטרה סאונד מיושמת על תעשיית החלב

במהלך העשורים האחרונים, שיטות חלופיות לשיפור עיבוד המזון המסורתי גדלו. בנוסף, הפיתוח של מוצרי חלב חדשים הפך חשוב יותר ויותר בשל הביקוש הצרכני מוגבר למוצרים טעימים, בריאים ומעובדים מינימלית. עיבוד אולטרה סאונד או עיבוד קולי היא טכנולוגיה חלופית מבטיחה בתעשיית המזון כי יש לו פוטנציאל לשפר את המאפיינים הטכניים והפונקציונליים של חלב ומוצרי חלב.

היישום של אולטרסאונד לעיבוד חלב קונבנציונלי יש פוטנציאל לספק יתרונות משמעותיים לתעשיית החלב, כגון חיסכון אפשרי בעלויות וביצועי מוצר משופרים. שיטות עיבוד ביישומי חלב רבים מקבלות עדיפות על פני שיטות עיבוד תרמיות מסורתיות בשנים האחרונות. אולטראסאונד מייצר כוחות פיזיים, כגון זרמים אקוסטיים, קרינה אקוסטית, גזירה, מיקרו-סילון וגלי הלם.

עיקרון עבודה

אולטרסאונד בעוצמה גבוהה מוכר כגלי קול מעבר לטווח השמיעה האנושית. טווח התדרים של אולטרסאונד הוא 20 kHz-10 מגה-הרץ. האינטראקציה בין גלים קוליים, גז נוזלי מומס יגרום "cavitation" כאשר גלים קוליים לעבור דרך מדיום נוזלי.

תחת הפעולה של גלים קוליים, מספר רב של בועות מומס בנוזל יתמזגו עקב תיקון ופיזור. בועות ימשיכו לגדול, ואת בועות מוגדלות להתנדנד ולחוות תנודות תחת הפעולה של גלים קוליים. כאשר הבועות מגיעות לטווח גודל התהודה, אשר תלוי בתדירות הקולית, הם יתרחבו למקסימום ויתפוצצו באלימות. תופעה אלימה זו יכולה לייצר טמפרטורה גבוהה ותנאי לחץ של עד 10,000 K. תופעה זו נקראת "cavitation מיידית". cavitation מיידי יכול להשלים תחליב נוזלי ופעילויות עיקור.

אמולסיה אולטרה סאונד

בשל האופי המתקדם של הטכנולוגיה הקולית, טכנולוגיה קולית יכולה לשמש כבחירה מצוינת לייצר גדלי טיפה קטנים יותר, הפצת גודל צר, תווית עם היכולת להשתמש בתוכן מתחלב הקטן ביותר, יציבות אמולסיה מוגברת, פעולה קלה וניקוי - בשל צריכת האנרגיה הנמוכה, עלות הייצור נמוכה. לכן, אולטרסאונד בתדר נמוך וכוח גבוה כבר בשימוש נרחב כדי לייצר אמולסיות יציבות. גל ההלם שנוצר על ידי הבועה מתמוטט ליד שני גבולות פאזה מקוטעים. התוצאה הנוזלית המסיסה בקלות בערבוב יעיל של שני הנוזלים.

התהליך של אמולסיה קולית מחולק לשני שלבים. הצעד הראשון כרוך פיצוץ טיפות שלב מפוזר לתוך השלב המתמשך וכתוצאה מכך היווצרות של טיפות קטנות יותר באמצעות מערבולת הנגרמת על ידי תנודות מכניות. השלב השני הוא ליזום מיזוג droplet-droplet באמצעות עירור בממשק. בתהליך אמולסיה בגודל טיפה סופית, החלוקה המתקבלת עקב התחרות בין מתחלבים היא שני תהליכים מנוגדים.

עיקור אולטרה סאונד

חלב מספק סביבה אידיאלית לצמיחה של מיקרואורגניזמים, ולכן איכות המיקרואורגניזמים חשובה מאוד לחלב ומוצרי חלב. טיפול בחום הוא הנוהג הנפוץ ביותר המשמש לשליטה בצמיחה מיקרוביאלית בתעשיית החלב. עם זאת, תכונות פיזיות וכימיות, תזונתיות וחושיות שונות השתנו, ובגלל זה, שיטות חלופיות כבר חיפשו. במקרה זה, sonication יכול להיות מעוקר תוך שמירה על צבע, טעם ותזונה של מוצרי חלב במידה רבה.

ההשפעה האנטיבקטריאלית והאפקט הבקטריצילי המיוצר על ידי cavitation אקוסטי מיוצרים על ידי cavitation תאיים, אשר הורס את המבנה ואת שילוב הפונקציה של חיידקים, ולבסוף משלים את חוסר הפעילות של מיקרואורגניזמים. בנוסף, תנודות הלחץ והטמפרטורה של טיפול קולי יכול להזיק לקירות התא. היווצרותם של רדיקלים חופשיים ומיקרופלואידים הורסים ומדללים את קרום התא ומשמידים מיקרואורגניזמים.

סכם

בהשוואה לטכנולוגיות מתפתחות אחרות, האטרקטיביות של אולטרסאונד כטכנולוגיית עיבוד נחשבה לבטוחה. בעשר השנים האחרונות, טכנולוגיה זו התפתחה במהירות לכלי עיבוד עדין ולא תרמי שיכול להחליף או לסייע ליישומי עיבוד חלב קונבנציונליים רבים, כגון השבתה של מיקרואורגניזמים ואנזימים, הומוגניזציה ואמולסיפיקציה, אמולסיה, התגבשות ושיפורים תפקודיים במערכת החלב.