식품 분야에 저강도 초음파 기술 적용

식품 분야에 저강도 초음파 기술 적용

식품분야에 사용되는 저강도 초음파 기술의 정성측정은 1940년대부터 시작되었으나 이 기술은 최근에야 연구자들의 관심을 끌게 되었다. 식품 산업에서 초음파 분석 및 측정 기술의 적용은 주로 측정 가능한 초음파의 여러 주요 특성 매개변수(음속, 감쇠 계수 및 음향 임피던스)를 기반으로 하며, 이는 식품 시스템의 물리적, 화학적 특성(예: 구성, 질감 및 유변학)을 반영할 수 있습니다. 물리적 특성). 이 관계는 두 가지 방법으로 확립될 수 있습니다. 하나는 측정된 초음파 특성변수와 식품의 물리적 매개변수를 확립하여 변형된 곡선을 구축하는 것이고, 다른 하나는 매질을 통해 초음파가 발생하는 것을 이론적으로 기술하는 것이다. 식량체계의 성격에 있어서의 질적인 변화.

1. 매체의 두께를 결정합니다.

초음파 장비는 매체의 두께를 정확하게 결정할 수 있습니다. 다른 기술과 비교하여, 매체 두께의 초음파 측정은 장비가 테스트할 샘플의 한쪽 끝에 가까우면 됩니다. 따라서 기존의 방법으로는 시료의 두께를 측정하기 어려운 경우에는 초음파를 이용하여 두께를 측정하는 것이 편리합니다. 이 기술은 캔디의 초콜릿 코팅 두께, 고기의 두께, 캔의 액체층 두께, 달걀 껍질의 두께를 측정하는 데 사용되었습니다.

2.식품 중 이물질 검출

식품 가공 과정에서는 금속 칩, 유리 파편, 나무 칩 등의 이물질이 존재하는 경우가 많습니다. 기존의 광학 검사 기술은 광학 불투명 시스템에 적용할 수 없습니다. 이 경우 초음파 감지 기술은 매우 빠르고 편리합니다. 측정 원리는 초음파 펄스가 샘플에 도입되면 펄스가 만나는 매체의 모든 표면에서 반사된다는 것입니다. 불순물과 제품 구성 요소의 음향 임피던스 사이의 명백한 차이로 인해 초음파 특성도 크게 다르기 때문에 불순물을 감지할 수 있습니다. 나오다.

3.유량 결정

많은 식품 가공 작업에서는 식품 재료의 흐름 속도를 제어하는 ​​것이 중요합니다. 연구원들은 유량계와 같은 파이프를 통해 식품 재료의 흐름을 측정하기 위한 일련의 유량계를 개발했습니다. 초음파 유량계의 측정 범위는 초당 수 밀리미터에서 수십 미터까지입니다. 이러한 초음파 유량계는 일반적으로 재료의 평균 유량을 측정합니다. 최근에 개발된 보다 정교한 유량계를 사용하여 파이프를 통과하는 유체 흐름의 단면 상태 매개변수를 정량적으로 결정할 수 있습니다. 많은 초음파 유량계는 단일 유체의 유속을 결정하는 데 국한되지 않고 유체의 다양한 구성 요소의 유속을 정확하게 결정하는 데 사용됩니다.

4.식품성분의 결정

식품 구성을 측정하기 위한 초음파 기술의 원리는 음속, 감쇠 계수 및 음향 임피던스와 같은 다양한 구성 요소의 초음파 특성의 차이입니다. 차이가 클수록 식품의 성분을 식별하기가 더 쉽습니다. 이 기술은 다양한 주스와 음료의 설탕 농도를 측정하는 데 성공적으로 사용되었습니다.

5.분산상의 입자 크기 결정

분산상 입자의 크기는 유화, 현탁 및 거품과 같은 분산액의 물리화학적 특성에 중요한 영향을 미치며 시스템의 안정성, 외관 및 식감에 영향을 미칩니다. 전통적인 방법과 비교하여 초음파는 시료 준비의 전처리를 제거하고 분산상의 입자 크기를 측정할 때 온라인 감지 작업을 실현할 수 있으며 불투명 시스템의 감지에도 적합합니다.

분산상 입자의 크기를 초음파로 측정하는 원리는 초음파가 시스템에 입사할 때 산란이 발생하는 것입니다. 산란 효과는 입자의 농도와 크기에 따라 달라집니다. 초음파의 음속과 감쇠계수는 산란정도로 표현할 수 있습니다. 따라서 분산상의 입자 크기에 대한 데이터는 음속과 감쇠 계수를 측정하여 얻을 수 있습니다. 실제로 에멀젼과 현탁액에 들어있는 입자의 크기와 농도는 주파수를 측정하여 알 수 있고, 입자 크기의 분포는 감쇠계수를 측정하여 측정할 수 있습니다. 이 기술은 마요네즈나 마가린과 같은 식품 시스템 입자의 크기를 결정하는 데 사용되었습니다.

6.유제 층화의 검출

일반적으로 오일의 밀도는 물의 밀도보다 낮기 때문에 수중유 에멀젼의 액적은 액체 표면에 떠서 층화되는 반면, 유중수 시스템의 액적은 침전으로 인해 액체가 층화됩니다. 시스템에서 음파의 전파 속도 또는 감쇠 계수를 결정하기 위해 초음파 기술을 적용하면 제품 시스템 안정성을 결정하는 데 중요한 참조 데이터를 제공할 수 있습니다. 적절한 수학 방정식을 사용하여 초음파 매개변수를 입자 농도 및 크기와 같은 원하는 감지 시스템의 물리적 및 화학적 특성으로 변환할 수 있으므로 복잡한 식품 시스템에서 거품 및 침전 발생을 효과적으로 모니터링할 수 있습니다. 이 기술은 우유 유제, 주스, 마가린, 맥주 거품 및 샐러드 크림의 안정성을 연구하는 데 사용되었습니다.

7. 상전이 모니터링

상전이는 주로 식품에 설탕, 기름, 수분과 같이 녹거나 결정화되는 성분이 포함되어 있기 때문에 발생합니다. 용융 또는 결정화 공정 시스템의 초음파 특성은 크게 변하기 때문에 초음파 기술을 사용하여 상전이를 모니터링할 수 있습니다.

고체의 초음파 속도는 액체보다 훨씬 크므로 샘플의 구성 요소가 결정화됨에 따라 초음파의 속도가 크게 증가합니다. 녹으면 초음파의 속도가 현저히 감소합니다. 실제 응용에서는 마요네즈나 마가린의 상분리가 일어나는지 여부를 결정하기 위해 파동 속도를 측정하여 결정하는 경우가 많습니다.

8, 초음파 개발 기술

이 기술은 의학에서 더 일반적으로 사용되며 현재 식품 산업에서 사용되는 일부 재료의 내부 구조를 연구하는 데에도 사용됩니다. 외국 문헌에는 동물을 분류하는 문헌과 응용이 많이 있다. 초음파 개발 기술은 유제와 현탁액의 층화를 감지하고 불순물의 존재를 감지하며 식품에서 발생하는 결정화 정도를 결정하는 데에도 사용할 수 있습니다. 또한, 초음파 현상 기술 장비의 비용은 점차 낮아지고 있으며 식품 산업에서 더욱 활용될 것으로 예상됩니다.