Zastosowanie technologii ultradźwiękowej o wysokiej intensywności w branży spożywczej

Zastosowanie technologii ultradźwiękowej o wysokiej intensywności w branży spożywczej

Fale ultradźwiękowe o dużej intensywności, ze względu na swoją dużą energię, wytwarzają w ośrodku silne ciśnienie, ścinanie i wysokie temperatury, które mogą zmieniać strukturę fizyczną ośrodka i sprzyjać pewnym zmianom chemicznym. Zastosowanie technologii ultradźwiękowej o wysokiej intensywności w przemyśle spożywczym jest szerokie. Wczesne zastosowania obejmują rozrywanie komórek, odgazowywanie cieczy, czyszczenie ultradźwiękowe homogenizowanych emulsji ultradźwiękowych i dyspersję osadów. W ostatnich latach fale ultradźwiękowe o dużym natężeniu są stale wykorzystywane w nowych dziedzinach przemysłu spożywczego.

1. Promuj reakcję utleniania

Fale ultradźwiękowe o dużej intensywności generują wysokie ciśnienie i wysokie temperatury, powodując rozszczepienie cząsteczek wody i uwolnienie wolnych rodników. Naukowcy odkryli, że technologia ultradźwiękowa pozwala wyraźnie zaobserwować rolę promowania utleniania napojów alkoholowych. Jednakże ta przyspieszona reakcja utleniania niekoniecznie poprawia smak napoju.

2, rola enzymów

Ogólnie rzecz biorąc, wydłużenie czasu kontaktu układu zawierającego enzym z falami ultradźwiękowymi o dużej intensywności może zmniejszyć aktywność enzymu, co może być spowodowane falą ultradźwiękową o dużej intensywności wytwarzającą wysokie ciśnienie, wysoką temperaturę i dużą siłę ścinającą w celu degradacji białka żołądka. Jednakże w przypadku niektórych reakcji enzymatycznych krótkotrwałe zastosowanie ultradźwięków może przyspieszyć reakcję katalizowaną enzymatycznie. Efekt ten wynika najprawdopodobniej z faktu, że fale ultradźwiękowe powodują ponowne pękanie i rozpraszanie zagregowanych cząsteczek, ułatwiając w ten sposób enzymowi pełny kontakt z substratem i przyspieszając reakcję.

3, sterylizacja ultradźwiękowa

Fale ultradźwiękowe o dużej intensywności służą do zabijania mikroorganizmów, ponieważ wytwarzają wysokie ciśnienie, silne ścinanie i wysokie temperatury. Obecnie technologia sterylizacji ultradźwiękowej została zastosowana w przemyśle spożywczym. Sterylizacja ultradźwiękowa jest bardziej skuteczna w połączeniu z technikami sterylizacji, takimi jak obróbka cieplna i chlorowanie.

4, filtruj, przyspieszaj dyfuzję

Fale ultradźwiękowe o dużej intensywności sprzyjają przejściu cząsteczek przez membranę filtra i porowate powierzchnie. Zasada filtracji wspomaganej ultradźwiękami i przyspieszonej dyfuzji polega na tym, że ruch przepływu dźwięku i ruch przepływu cieczy nie kolidują ze sobą w warunkach pola ultradźwiękowego o dużym natężeniu, a przyspieszona dyfuzja może skrócić czas suszenia i ponownego nawodnienia żywności. Czasy ultradźwiękowe i odwróconej osmozy można również skrócić poprzez zastosowanie fal ultradźwiękowych poprzez ciągłe czyszczenie powierzchni styku.

5, zmiękczenie ultradźwiękowe

Wydłużenie czasu działania mięsa i ultradźwięków może nadać mięsu wyraźny efekt zmiękczenia. Leczenie mięsa ultradźwiękami może szybko uwolnić fibrynę mięśniową, a miofibrylina działa głównie jako środek blokujący różne składniki produktów mięsnych. Dlatego technologia ultradźwiękowa może poprawić właściwości fizyczne produktów mięsnych, takie jak zatrzymywanie wody, kruchość i spójność.

6, ulepsz kryształ

Substancja krystalizuje tylko wtedy, gdy jej temperatura jest niższa niż jej własna temperatura topnienia. Fale ultradźwiękowe o dużej intensywności generują dużą liczbę małych pęcherzyków oraz stale zmieniające się ciśnienia i temperatury, które niszczą dwufazową równowagę ciało stałe-ciecz, zmniejszając w ten sposób temperaturę zamarzania wymaganą do zarodkowania krystalizacji. Rozmiar i zawartość kryształów można poprawić, kontrolując intensywność, czas trwania i częstotliwość fal ultradźwiękowych. Eksperymenty wykazały, że zastosowanie schłodzonego roztworu sacharozy do ultradźwięków może znacznie zwiększyć ilość kryształów sacharozy. Przetwarzanie krystalizacji modyfikowanej ultradźwiękowo może być metodą poprawy wydajności wielu produktów spożywczych. Na tym mechanizmie opiera się poprawa smaku jadalnych produktów majonezowych, lodów, czekolady i śmietanki, np. za pomocą ultradźwięków.

7, ekstrakcja ultradźwiękowa

Fala ultradźwiękowa o dużej intensywności może tworzyć pole dźwiękowe o wysokiej energii, a efekt kawitacji dźwiękowej roztworu na polu dźwiękowym można wykorzystać do ultradźwiękowej ekstrakcji substancji docelowej. Głównymi czynnikami wpływającymi na szybkość ekstrakcji ultradźwiękowej są częstotliwość, moc, czas działania oraz rodzaj rozpuszczalnika i stężenie fali ultradźwiękowej.

Naukowcy zbadali ekstrakcję ultradźwiękową. Na przykład ekstrakcja kwasu lukrecjowego za pomocą ultradźwięków i zastosowanie ultradźwięków w celu zwiększenia szybkości ekstrakcji białka sojowego są znacznie wyższe niż w przypadku tradycyjnej metody ekstrakcji na gorąco, co może wynikać ze wzrostu zawartości białka wrażliwego na ciepło w składniku białka sojowego. Działanie ultradźwiękowe może zwiększyć szybkość ekstrakcji wody białkowej odtłuszczonej mąki sojowej w wysokiej temperaturze z całego białka.