Anvendelse af lav-intensitet ultralydsteknologi i fødevareområdet

Anvendelse af lav-intensitet ultralydsteknologi i fødevareområdet

Den kvalitative måling af lavintensiv ultralydsteknologi, der blev brugt i fødevareområdet, begyndte i 1940'erne, men denne teknologi har først for nylig tiltrukket sig forskernes opmærksomhed. Anvendelsen af ​​ultralydsanalyse- og måleteknologi i fødevareindustrien er hovedsageligt baseret på flere hovedkarakteristiske parametre (lydhastighed, dæmpningskoefficient og lydimpedans) af målbare ultralydsbølger, som kan afspejle de fysiske og kemiske egenskaber af fødevaresystemer (såsom sammensætning, tekstur og rheologi). Fysiske egenskaber). Dette forhold kan etableres på to måder. Den ene er at etablere en modificeret kurve ved at etablere de målte ultralydskarakteristiske parametre og de fysiske parametre for fødevaren, og den anden måde er at teoretisk beskrive forekomsten af ​​ultralydsbølgen gennem mediet. En kvalitativ ændring i fødevaresystemets karakter.

1. Bestem tykkelsen af ​​mediet

Ultralydsudstyr kan nøjagtigt bestemme mediets tykkelse. Sammenlignet med andre teknologier er ultralydsmåling af mediets tykkelse, så længe instrumentet er tæt på den ene ende af prøven, der skal testes. Derfor, når det er vanskeligt at måle tykkelsen af ​​prøven ved hjælp af konventionelle teknikker, er det praktisk at bruge ultralyd til at måle tykkelsen. Denne teknik er blevet brugt til at bestemme tykkelsen af ​​chokoladeovertrækket i slik, tykkelsen af ​​kødet, tykkelsen af ​​væskelaget i dåsen og tykkelsen af ​​æggeskallen.

2. Detektering af fremmedlegemer i fødevarer

I fødevareforarbejdningsprocessen er der ofte fremmede materialer som metalspåner, glasskår og træflis. Traditionelle optiske inspektionsteknikker kan ikke anvendes på optiske ikke-gennemsigtige systemer. I dette tilfælde er ultralydsdetektionsteknologi meget hurtig og bekvem. Måleprincippet er, at når en ultralydsimpuls indføres i prøven, vil impulsen blive reflekteret tilbage fra alle overflader af mediet, der stødes på. På grund af den åbenlyse forskel mellem urenheden og lydimpedansen af ​​produktkomponenten er ultralydsegenskaberne også væsentligt forskellige, så urenheden kan detekteres. komme ud.

3. Bestemmelse af flowhastighed

I mange fødevareforarbejdningsoperationer er det vigtigt at kontrollere flowhastigheden af ​​fødevarematerialer. Forskere har udviklet en række flowmålere til at måle flowet af fødevarematerialer gennem rør, såsom flowmålere. Måleområdet for ultralydsflowmålere spænder fra et par millimeter i sekundet til snesevis af meter. Disse ultralydsflowmålere måler generelt materialets gennemsnitlige flowhastighed. Nyligt udviklede mere sofistikerede flowmålere kan bruges til kvalitativt at bestemme tværsnitstilstandsparametrene for væskestrømning gennem røret. Mange ultralydsflowmålere bruges til nøjagtigt at bestemme strømningshastigheden af ​​forskellige komponenter i en væske i stedet for at være begrænset til at bestemme strømningshastigheden af ​​en enkelt væske.

4. Bestemmelse af fødevaresammensætning

Princippet for ultralydsteknologi til måling af fødevaresammensætning er forskellen i ultralydsegenskaber af forskellige komponenter, såsom lydhastighed, dæmpningskoefficient og lydimpedans. Jo større forskel, jo lettere er det at identificere sammensætningen af ​​maden. Denne teknologi er med succes blevet brugt til at måle koncentrationen af ​​sukker i forskellige juicer og drikkevarer.

5. Bestemmelse af partikelstørrelsen af ​​den dispergerede fase

Størrelsen af ​​de dispergerede fasepartikler har en signifikant effekt på de fysisk-kemiske egenskaber af dispersioner såsom emulgering, suspension og skum, hvilket påvirker systemets stabilitet, udseende og mundfornemmelse. Sammenlignet med den traditionelle metode kan ultralydsbølgen eliminere forbehandlingen af ​​prøvepræparatet og realisere on-line detektionsoperationen ved måling af partikelstørrelsen af ​​den dispergerede fase og er også velegnet til påvisning af det ikke-transparente system.

Princippet for ultralydsmåling af størrelsen af ​​de dispergerede fasepartikler er, at spredningen sker, når ultralydsbølgen falder ind på systemet. Spredningseffekten afhænger af koncentrationen og størrelsen af ​​partiklerne. Lydhastigheden og dæmpningskoefficienten for ultralydsbølgen kan udtrykkes ved graden af ​​spredning. Derfor kan data om partikelstørrelsen af ​​den dispergerede fase opnås ved at måle lydhastigheden og dæmpningskoefficienten. Faktisk kan størrelsen og koncentrationen af ​​partiklerne i emulsionen og suspensionen bestemmes ved at måle frekvensen, og fordelingen af ​​partikelstørrelsen kan måles ved at måle dæmpningskoefficienten. Denne teknik er blevet brugt til at bestemme størrelsen af ​​fødevaresystempartikler såsom mayonnaise og margarine.

6.påvisning af emulsionsstratificering

Da oliens densitet generelt er lavere end densiteten af ​​vand, bevirker dette, at dråberne i olie-i-vand-emulsionen flyder og lagdeler sig på væskeoverfladen, hvorimod dråberne i vand-i-olie-systemet derimod får væsken til at stratificere på grund af nedbør. Anvendelsen af ​​ultralydsteknologi til at bestemme udbredelseshastigheden eller dæmpningskoefficienten for lydbølger i systemet kan give vigtige referencedata til bestemmelse af produktsystemets stabilitet. De passende matematiske ligninger kan bruges til at konvertere ultralydsparametrene til de fysiske og kemiske egenskaber af det ønskede detektionssystem, såsom partikelkoncentration og størrelse, og dermed effektivt overvåge forekomsten af ​​skumdannelse og udfældning i komplekse fødevaresystemer. Denne teknik er blevet brugt til at studere stabiliteten af ​​mælkeemulsioner, juice, margariner, ølskum og salatcremer.

7. Overvågning af faseovergange

Faseovergange sker primært, fordi fødevarer indeholder ingredienser, der smelter eller krystalliserer, såsom sukker, olie og fugt. Da ultralydsegenskaberne af smelte- eller krystallisationsprocessystemet ændrer sig betydeligt, kan faseovergangen overvåges ved hjælp af ultralydsteknologi.

Ultralydshastigheden af ​​det faste stof er væsentligt større end væsken, så hastigheden af ​​ultralydsbølgerne stiger betydeligt, når komponenterne i prøven krystalliserer. Hastigheden af ​​ultralydsbølgen reduceres betydeligt, når den smeltes. I praktiske anvendelser bestemmes det ofte ved at måle bølgehastigheden for at bestemme, om der forekommer faseadskillelse af mayonnaise eller margarine.

8, ultralyd udvikling teknologi

Denne teknik er mere almindeligt anvendt i medicin og bruges også til at studere den indre struktur af nogle materialer, som nu bruges i fødevareindustrien. Der er mange litteraturer og anvendelser i udenlandsk litteratur, som klassificerer dyr. Ultralydsudviklingsteknologi kan også bruges til at detektere stratificering af emulsioner og suspensioner, til at detektere tilstedeværelsen af ​​urenheder og til at bestemme graden af ​​krystallisation, der forekommer i fødevarer. Desuden sænkes omkostningerne til ultralydsteknologiske instrumenter gradvist, og det forventes at blive yderligere udnyttet i fødevareindustrien.