Applicazione della tecnologia ad ultrasuoni ad alta intensità nel settore alimentare

Applicazione della tecnologia ad ultrasuoni ad alta intensità nel settore alimentare

Le onde ultrasoniche ad alta intensità, a causa della loro elevata energia, generano forte pressione, taglio e alte temperature nel mezzo, che possono modificare la struttura fisica del mezzo e promuovere alcuni cambiamenti chimici. L'applicazione della tecnologia ad ultrasuoni ad alta intensità nell'industria alimentare è ampia. Le prime applicazioni includono la distruzione cellulare, il degasaggio di liquidi, la pulizia ad ultrasuoni di emulsioni omogeneizzate ad ultrasuoni e la dispersione di precipitati. Negli ultimi anni, le onde ultrasoniche ad alta intensità sono state continuamente utilizzate in nuovi campi dell’industria alimentare.

1.Promuovere la reazione di ossidazione

Le onde ultrasoniche ad alta intensità generano alta pressione e alte temperature, provocando la scissione delle molecole d'acqua e il rilascio di radicali liberi. I ricercatori hanno scoperto che la tecnologia a ultrasuoni può osservare chiaramente il ruolo di promozione dell’ossidazione delle bevande alcoliche. Tuttavia, questa reazione di ossidazione accelerata non migliora necessariamente il gusto della bevanda.

2, il ruolo degli enzimi

In generale, prolungare il tempo di contatto del sistema contenente l'enzima con onde ultrasoniche ad alta intensità può ridurre l'attività dell'enzima, che può essere causata dall'onda ultrasonica ad alta intensità che genera alta pressione, alta temperatura e forte forza di taglio per degradare la proteina gastrica. Tuttavia, per alcune reazioni enzimatiche, l’applicazione a breve termine degli ultrasuoni può accelerare la reazione catalizzata dagli enzimi. Questo effetto è molto probabilmente dovuto al fatto che le onde ultrasoniche provocano la rottura e la dispersione delle molecole aggregate, rendendo così più facile per l'enzima entrare completamente in contatto con il substrato e accelerare la reazione.

3, sterilizzazione ad ultrasuoni

Le onde ultrasoniche ad alta intensità vengono utilizzate per uccidere i microrganismi perché producono alta pressione, forte taglio e alte temperature. Attualmente, la tecnologia di sterilizzazione ad ultrasuoni è stata applicata all'industria alimentare. La sterilizzazione ad ultrasuoni è più efficace se utilizzata in combinazione con tecniche di sterilizzazione come il trattamento termico e la clorazione.

4, filtrano, accelerano la diffusione

Le onde ultrasoniche ad alta intensità favoriscono il passaggio delle molecole attraverso la membrana del filtro e le superfici porose. Il principio della filtrazione assistita da ultrasuoni e della diffusione accelerata è che il movimento del flusso sonoro e il movimento del flusso del liquido non interferiscono tra loro in condizioni di campo ultrasonico ad alta intensità e la diffusione accelerata può ridurre i tempi di asciugatura e reidratazione del cibo. I tempi degli ultrasuoni e dell'osmosi inversa possono anche essere ridotti applicando onde ultrasoniche attraverso la pulizia continua dell'interfaccia.

5, intenerimento ad ultrasuoni

Estendere il tempo di azione della carne e degli ultrasuoni può conferire alla carne un netto effetto di intenerimento. Il trattamento della carne con gli ultrasuoni può rilasciare rapidamente la fibrina muscolare e la miofibrillina agisce principalmente come agente bloccante per vari componenti nei prodotti a base di carne. Pertanto, la tecnologia ad ultrasuoni può migliorare le proprietà fisiche dei prodotti a base di carne come ritenzione idrica, tenerezza e coesione.

6, migliora il cristallo

La sostanza cristallizza solo quando la sua temperatura è inferiore al proprio punto di fusione. Le onde ultrasoniche ad alta intensità generano un gran numero di piccole bolle e pressioni e temperature in costante cambiamento che distruggono l'equilibrio bifase solido-liquido, riducendo così il punto di congelamento richiesto per la nucleazione della cristallizzazione. La dimensione e il contenuto dei cristalli possono essere migliorati controllando l'intensità, la durata e la frequenza delle onde ultrasoniche. Gli esperimenti hanno dimostrato che l'applicazione della soluzione di saccarosio raffreddata all'ultrasonicazione può aumentare notevolmente la quantità di cristalli di saccarosio. Il trattamento di cristallizzazione modificata ad ultrasuoni può essere un metodo per migliorare le prestazioni di molti alimenti. Su questo meccanismo si basano i miglioramenti nel gusto dei prodotti commestibili a base di maionese, gelato, cioccolato e panna, come gli ultrasuoni.

7, estrazione ad ultrasuoni

L'onda ultrasonica ad alta intensità può formare un campo sonoro ad alta energia e l'effetto di cavitazione sonora della soluzione sul campo sonoro può essere utilizzato per estrarre ad ultrasuoni la sostanza bersaglio. I principali fattori che influenzano la velocità di estrazione degli ultrasuoni sono la frequenza, la potenza, la durata dell'azione, il tipo di solvente e la concentrazione dell'onda ultrasonica.

I ricercatori hanno esplorato l’estrazione degli ultrasuoni. Ad esempio, l'estrazione dell'acido glicirrizico mediante ultrasuoni e l'applicazione degli ultrasuoni per aumentare la velocità di estrazione delle proteine ​​di soia sono significativamente più elevate rispetto al tradizionale metodo di estrazione a caldo, il che potrebbe essere dovuto all'aumento delle proteine ​​sensibili al calore nella componente proteica della soia. L'azione ad ultrasuoni può aumentare il tasso di estrazione dell'acqua proteica della farina di soia sgrassata ad alta temperatura dalle proteine ​​intere.