Anwendung der hochintensiven Ultraschalltechnologie im Lebensmittelbereich

Anwendung der hochintensiven Ultraschalltechnologie im Lebensmittelbereich

Hochintensive Ultraschallwellen erzeugen aufgrund ihrer hohen Energie starken Druck, Scherung und hohe Temperaturen im Medium, die die physikalische Struktur des Mediums verändern und bestimmte chemische Veränderungen begünstigen können. Die Anwendung der hochintensiven Ultraschalltechnologie in der Lebensmittelindustrie ist umfangreich. Zu den ersten Anwendungen gehören Zellaufschluss, Flüssigkeitsentgasung, Ultraschallreinigung von ultraschallhomogenisierten Emulsionen und Dispergierung von Niederschlägen. In den letzten Jahren wurden hochintensive Ultraschallwellen immer wieder in neuen Bereichen der Lebensmittelindustrie eingesetzt.

1. Oxidationsreaktion fördern

Hochintensive Ultraschallwellen erzeugen hohen Druck und hohe Temperaturen, wodurch Wassermoleküle gespalten werden und freie Radikale freigesetzt werden. Die Forscher fanden heraus, dass die Ultraschalltechnologie die Rolle der Förderung der Oxidation alkoholischer Getränke deutlich beobachten kann. Diese beschleunigte Oxidationsreaktion verbessert jedoch nicht unbedingt den Geschmack des Getränks.

2, die Rolle von Enzymen

Im Allgemeinen kann eine Verlängerung der Kontaktzeit des enzymhaltigen Systems mit hochintensiven Ultraschallwellen die Aktivität des Enzyms verringern, was dadurch verursacht werden kann, dass die hochintensiven Ultraschallwellen einen hohen Druck, eine hohe Temperatur und eine starke Scherkraft erzeugen, um das Magenprotein abzubauen. Bei einigen enzymatischen Reaktionen kann jedoch die kurzzeitige Anwendung von Ultraschall die enzymkatalysierte Reaktion beschleunigen. Dieser Effekt ist höchstwahrscheinlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass die Ultraschallwellen dazu führen, dass die aggregierten Moleküle erneut aufbrechen und sich verteilen, wodurch es für das Enzym einfacher wird, vollständig mit dem Substrat in Kontakt zu kommen und die Reaktion zu beschleunigen.

3, Ultraschallsterilisation

Hochintensive Ultraschallwellen werden zur Abtötung von Mikroorganismen eingesetzt, da sie hohen Druck, starke Scherkräfte und hohe Temperaturen erzeugen. Derzeit wird die Ultraschallsterilisationstechnologie in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Die Ultraschallsterilisation ist effektiver, wenn sie in Kombination mit Sterilisationstechniken wie Wärmebehandlung und Chlorierung verwendet wird.

4, filtern, Diffusion beschleunigen

Hochintensive Ultraschallwellen fördern den Durchgang von Molekülen durch die Filtermembran und poröse Oberflächen. Das Prinzip der ultraschallunterstützten Filtration und beschleunigten Diffusion besteht darin, dass sich die Schallströmungsbewegung und die Flüssigkeitsströmungsbewegung unter der Bedingung eines hochintensiven Ultraschallfelds nicht gegenseitig stören und die beschleunigte Diffusion die Trocknungs- und Rehydrierungszeit der Lebensmittel verkürzen kann. Ultraschall- und Umkehrosmosezeiten können auch durch die Anwendung von Ultraschallwellen durch kontinuierliche Reinigung der Grenzfläche verkürzt werden.

5, Ultraschall-Tenderisierung

Eine Verlängerung der Einwirkungszeit von Fleisch und Ultraschall kann dem Fleisch einen deutlichen Zartheitseffekt verleihen. Durch die Behandlung von Fleisch mit Ultraschall kann Muskelfibrin schnell freigesetzt werden, und Myofibrillin wirkt hauptsächlich als Blocker für verschiedene Bestandteile in Fleischprodukten. Daher kann die Ultraschalltechnologie die physikalischen Eigenschaften von Fleischprodukten wie Wassereinlagerungen, Zartheit und Zusammenhalt verbessern.

6, verbessern Sie den Kristall

Der Stoff kristallisiert erst, wenn seine Temperatur niedriger ist als sein eigener Schmelzpunkt. Hochintensive Ultraschallwellen erzeugen eine große Anzahl kleiner Bläschen und ständig wechselnde Drücke und Temperaturen, die das Fest-Flüssigkeits-Zweiphasengleichgewicht zerstören und dadurch den für die Kristallisationskeimbildung erforderlichen Gefrierpunkt senken. Die Kristallgröße und der Kristallgehalt können durch die Steuerung der Intensität, Dauer und Frequenz der Ultraschallwellen verbessert werden. Experimente haben gezeigt, dass die Anwendung von Ultraschall auf die gekühlte Saccharoselösung die Menge an Saccharosekristallen erheblich erhöhen kann. Die durch Ultraschall modifizierte Kristallisationsverarbeitung kann eine Methode zur Verbesserung der Leistung vieler Lebensmittel sein. Auf diesem Mechanismus basieren Geschmacksverbesserungen von essbaren Mayonnaise-Produkten, Eiscreme, Schokolade und Sahne, wie zum Beispiel Ultraschall.

7, Ultraschallextraktion

Die hochintensive Ultraschallwelle kann ein hochenergetisches Schallfeld bilden und der Schallkavitationseffekt der Lösung auf das Schallfeld kann zur Ultraschallextraktion der Zielsubstanz genutzt werden. Die Hauptfaktoren, die die Ultraschall-Extraktionsrate beeinflussen, sind Frequenz, Leistung, Wirkungsdauer sowie Lösungsmitteltyp und -konzentration der Ultraschallwelle.

Forscher haben die Ultraschallextraktion untersucht. Beispielsweise sind die Extraktion von Glycyrrhizinsäure durch Ultraschall und die Anwendung von Ultraschall zur Erhöhung der Extraktionsrate von Sojaprotein deutlich höher als bei der herkömmlichen Heißextraktionsmethode, was möglicherweise auf die Zunahme hitzeempfindlicher Proteine ​​in der Sojaproteinkomponente zurückzuführen ist. Ultraschalleinwirkung kann die Protein-Wasser-Extraktionsrate von bei hoher Temperatur entfettetem Sojamehl aus Vollprotein erhöhen.