Aplikace nízkointenzivní ultrazvukové technologie v potravinářské oblasti

Aplikace nízkointenzivní ultrazvukové technologie v potravinářské oblasti

Kvalitativní měření ultrazvukové technologie nízké intenzity používané v potravinářské oblasti začalo ve 40. letech 20. století, ale tato technologie přitáhla pozornost výzkumníků teprve nedávno. Aplikace technologie ultrazvukové analýzy a měření v potravinářském průmyslu je založena především na několika hlavních charakteristických parametrech (rychlost zvuku, koeficient útlumu a zvuková impedance) měřitelných ultrazvukových vln, které mohou odrážet fyzikální a chemické vlastnosti potravinářských systémů (jako je složení, textura a reologie). Fyzikální vlastnosti). Tento vztah lze navázat dvěma způsoby. Jedním je sestavení modifikované křivky stanovením naměřených ultrazvukových charakteristických parametrů a fyzikálních parametrů potraviny a druhým způsobem je teoretický popis výskytu ultrazvukové vlny skrz médium. Kvalitativní změna v povaze potravinového systému.

1. Určete tloušťku média

Ultrazvukové zařízení dokáže přesně určit tloušťku média. V porovnání s jinými technologiemi je ultrazvukové měření tloušťky média tak dlouho, dokud je přístroj blízko jednoho konce testovaného vzorku. Proto, když je obtížné měřit tloušťku vzorku pomocí konvenčních technik, je vhodné použít k měření tloušťky ultrazvuk. Tato technika byla použita pro stanovení tloušťky čokoládové polevy v cukroví, tloušťky masa, tloušťky vrstvy tekutiny v plechovce a tloušťky vaječné skořápky.

2.Detekce cizích látek v potravinách

V procesu zpracování potravin se často vyskytují cizí materiály, jako jsou kovové třísky, skleněné úlomky a dřevěné třísky. Tradiční optické kontrolní techniky nelze aplikovat na optické neprůhledné systémy. V tomto případě je technologie ultrazvukové detekce velmi rychlá a pohodlná. Princip měření spočívá v tom, že když je do vzorku zaveden ultrazvukový puls, puls se odrazí zpět od všech povrchů média, se kterými se setká. Vzhledem k zřejmému rozdílu mezi nečistotou a zvukovou impedancí součásti produktu jsou také výrazně odlišné ultrazvukové vlastnosti, takže lze nečistotu detekovat. vyjít.

3.Stanovení průtoku

V mnoha operacích zpracování potravin je důležité kontrolovat průtok potravinářských materiálů. Výzkumníci vyvinuli řadu průtokoměrů pro měření průtoku potravinářských materiálů potrubím, jako jsou průtokoměry. Rozsah měření ultrazvukových průtokoměrů se pohybuje od několika milimetrů za sekundu až po desítky metrů. Tyto ultrazvukové průtokoměry obecně měří průměrný průtok materiálu. Nedávno vyvinuté sofistikovanější průtokoměry lze použít ke kvalitativnímu stanovení průřezových stavových parametrů průtoku tekutiny potrubím. Mnoho ultrazvukových průtokoměrů se používá k přesnému určování průtoku různých složek v tekutině, spíše než aby se omezovalo na určování průtoku jedné tekutiny.

4.Stanovení složení potravin

Principem ultrazvukové technologie měření složení potravin je rozdíl v ultrazvukových vlastnostech různých složek, jako je rychlost zvuku, koeficient útlumu a zvuková impedance. Čím větší rozdíl, tím snazší je identifikovat složení potraviny. Tato technologie byla úspěšně použita pro měření koncentrace cukru v různých džusech a nápojích.

5. Stanovení velikosti částic dispergované fáze

Velikost částic dispergované fáze má významný vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti disperzí, jako je emulgace, suspenze a pěna, ovlivňující stabilitu, vzhled a pocit v ústech systému. Ve srovnání s tradiční metodou může ultrazvuková vlna eliminovat předúpravu přípravy vzorku a realizovat operaci on-line detekce při měření velikosti částic dispergované fáze a je také vhodná pro detekci neprůhledného systému.

Princip ultrazvukového měření velikosti částic dispergované fáze spočívá v tom, že k rozptylu dochází při dopadu ultrazvukové vlny na systém. Účinek rozptylu závisí na koncentraci a velikosti částic. Rychlost zvuku a koeficient útlumu ultrazvukové vlny lze vyjádřit stupněm rozptylu. Proto lze údaje o velikosti částic dispergované fáze získat měřením rychlosti zvuku a koeficientu útlumu. Ve skutečnosti lze velikost a koncentraci částic v emulzi a suspenzi určit měřením frekvence a distribuci velikosti částic lze měřit měřením koeficientu zeslabení. Tato technika byla použita ke stanovení velikosti částic potravinového systému, jako je majonéza a margarín.

6. detekce stratifikace emulze

Protože hustota oleje je obecně nižší než hustota vody, způsobuje to, že kapičky v emulzi olej ve vodě plavou a rozvrstvují se na povrchu kapaliny, zatímco kapičky v systému voda v oleji naopak způsobují stratifikaci kapaliny v důsledku srážek. Použití ultrazvukové technologie k určení rychlosti šíření nebo koeficientu útlumu zvukových vln v systému může poskytnout důležitá referenční data pro stanovení stability systému produktu. Příslušné matematické rovnice lze použít k převodu ultrazvukových parametrů na fyzikální a chemické vlastnosti požadovaného detekčního systému, jako je koncentrace a velikost částic, a tak účinně monitorovat výskyt pěnění a srážení ve složitých potravinových systémech. Tato technika byla použita ke studiu stability mléčných emulzí, džusů, margarínů, pivních pěn a salátových krémů.

7. Monitorování fázového přechodu

K fázovým přechodům dochází především proto, že potraviny obsahují přísady, které tají nebo krystalizují, jako je cukr, olej a vlhkost. Protože se ultrazvukové vlastnosti systému procesu tavení nebo krystalizace výrazně mění, lze fázový přechod monitorovat pomocí ultrazvukové technologie.

Ultrazvuková rychlost pevné látky je výrazně větší než kapaliny, takže rychlost ultrazvukových vln se výrazně zvyšuje, když složky ve vzorku krystalizují. Rychlost ultrazvukové vlny se při roztavení výrazně sníží. V praktických aplikacích se často určuje měřením rychlosti vlny, aby se určilo, zda dochází k oddělení fází majonézy nebo margarínu.

8, ultrazvukové technologie vývoje

Tato technika se používá spíše v medicíně a používá se také ke studiu vnitřní struktury některých materiálů, které se dnes používají v potravinářském průmyslu. V zahraniční literatuře existuje mnoho literatur a aplikací, které zvířata klasifikují. Ultrazvukovou vývojovou technologii lze také použít k detekci stratifikace emulzí a suspenzí, k detekci přítomnosti nečistot a ke stanovení stupně krystalizace, ke které v potravinách dochází. Navíc se postupně snižují náklady na ultrazvukové vývojové technologické nástroje a očekává se jejich další využití v potravinářském průmyslu.