Zastosowanie technologii ultradźwiękowej o niskiej intensywności w branży spożywczej

Zastosowanie technologii ultradźwiękowej o niskiej intensywności w branży spożywczej

Jakościowe pomiary technologii ultradźwiękowej o niskiej intensywności stosowanej w przemyśle spożywczym rozpoczęto w latach czterdziestych XX wieku, ale technologia ta dopiero niedawno przyciągnęła uwagę badaczy. Zastosowanie analizy i pomiarów ultradźwiękowych w przemyśle spożywczym opiera się głównie na kilku głównych charakterystycznych parametrach (prędkość dźwięku, współczynnik tłumienia i impedancja dźwięku) mierzalnych fal ultradźwiękowych, które mogą odzwierciedlać właściwości fizyczne i chemiczne systemów żywnościowych (takie jak skład, tekstura i reologia). Właściwości fizyczne). Zależność tę można zbudować na dwa sposoby. Pierwszy polega na ustaleniu zmodyfikowanej krzywej poprzez ustalenie zmierzonych charakterystycznych parametrów ultradźwiękowych i parametrów fizycznych żywności, a drugi polega na teoretycznym opisie występowania fali ultradźwiękowej w ośrodku. Jakościowa zmiana charakteru systemu żywnościowego.

1.Określ grubość medium

Sprzęt ultradźwiękowy może dokładnie określić grubość medium. W porównaniu z innymi technologiami, ultradźwiękowy pomiar grubości ośrodka trwa tak długo, jak przyrząd znajduje się blisko jednego końca badanej próbki. Dlatego też, gdy pomiar grubości próbki przy użyciu konwencjonalnych technik jest trudny, do pomiaru grubości wygodnie jest zastosować metodę ultradźwiękową. Technikę tę zastosowano do określenia grubości polewy czekoladowej w cukierku, grubości mięsa, grubości warstwy płynu w puszce oraz grubości skorupki jajka.

2.Wykrywanie ciał obcych w żywności

W procesie przetwarzania żywności często pojawiają się ciała obce, takie jak wióry metalowe, fragmenty szkła i wióry drewniane. Tradycyjnych technik kontroli optycznej nie można zastosować do nieprzezroczystych systemów optycznych. W tym przypadku technologia detekcji ultradźwiękowej jest bardzo szybka i wygodna. Zasada pomiaru polega na tym, że po wprowadzeniu do próbki impulsu ultradźwiękowego, impuls ten zostanie odbity od wszystkich powierzchni napotkanego ośrodka. Ze względu na oczywistą różnicę między zanieczyszczeniem a impedancją akustyczną składnika produktu, właściwości ultradźwiękowe również znacznie się różnią, dzięki czemu można wykryć zanieczyszczenie. schodzić.

3.Wyznaczanie natężenia przepływu

W wielu operacjach przetwarzania żywności ważne jest kontrolowanie natężenia przepływu materiałów spożywczych. Naukowcy opracowali serię przepływomierzy do pomiaru przepływu materiałów spożywczych przez rury, takich jak przepływomierze. Zakres pomiaru przepływomierzy ultradźwiękowych waha się od kilku milimetrów na sekundę do kilkudziesięciu metrów. Te przepływomierze ultradźwiękowe zazwyczaj mierzą średnie natężenie przepływu materiału. Niedawno opracowane, bardziej wyrafinowane przepływomierze można wykorzystać do jakościowego określenia parametrów stanu przekroju poprzecznego przepływu płynu przez rurę. Wiele przepływomierzy ultradźwiękowych służy do dokładnego określenia natężenia przepływu różnych składników płynu, zamiast ograniczać się do określania natężenia przepływu pojedynczego płynu.

4.Oznaczanie składu żywności

Zasadą technologii ultradźwiękowej do pomiaru składu żywności jest różnica we właściwościach ultradźwiękowych różnych składników, takich jak prędkość dźwięku, współczynnik tłumienia i impedancja dźwięku. Im większa różnica, tym łatwiej jest określić skład żywności. Technologia ta z powodzeniem została zastosowana do pomiaru stężenia cukru w ​​różnych sokach i napojach.

5.Wyznaczanie wielkości cząstek fazy rozproszonej

Wielkość cząstek fazy rozproszonej ma istotny wpływ na właściwości fizykochemiczne dyspersji, takich jak emulgacja, zawiesina i pianka, wpływając na stabilność, wygląd i odczucie układu. W porównaniu z metodą tradycyjną fala ultradźwiękowa może wyeliminować wstępną obróbkę przygotowania próbki i realizować operację wykrywania on-line podczas pomiaru wielkości cząstek fazy rozproszonej, a także nadaje się do wykrywania układu nieprzezroczystego.

Zasada ultradźwiękowego pomiaru wielkości cząstek fazy rozproszonej polega na tym, że rozpraszanie następuje, gdy na układ pada fala ultradźwiękowa. Efekt rozpraszania zależy od stężenia i wielkości cząstek. Prędkość dźwięku i współczynnik tłumienia fali ultradźwiękowej można wyrazić stopniem rozproszenia. Dlatego dane dotyczące wielkości cząstek fazy rozproszonej można uzyskać mierząc prędkość dźwięku i współczynnik tłumienia. W rzeczywistości wielkość i stężenie cząstek w emulsji i zawiesinie można określić mierząc częstotliwość, a rozkład wielkości cząstek można zmierzyć mierząc współczynnik tłumienia. Technikę tę zastosowano do określenia wielkości cząstek układu pokarmowego, takich jak majonez i margaryna.

6.wykrywanie stratyfikacji emulsji

Ponieważ gęstość oleju jest na ogół niższa niż gęstość wody, powoduje to, że kropelki emulsji typu olej w wodzie unoszą się i rozwarstwiają na powierzchni cieczy, podczas gdy kropelki w układzie woda w oleju z kolei powodują rozwarstwienie cieczy w wyniku opadów. Zastosowanie technologii ultradźwiękowej do określenia prędkości propagacji lub współczynnika tłumienia fal dźwiękowych w systemie może dostarczyć ważnych danych referencyjnych do określenia stabilności systemu produktu. Odpowiednie równania matematyczne można zastosować do przekształcenia parametrów ultradźwiękowych na właściwości fizyczne i chemiczne pożądanego systemu detekcji, takie jak stężenie i wielkość cząstek, skutecznie monitorując w ten sposób występowanie pienienia i wytrącania się w złożonych systemach spożywczych. Technikę tę zastosowano do badania stabilności emulsji mlecznych, soków, margaryn, pianek piwnych i kremów sałatkowych.

7.Monitorowanie przejścia fazowego

Przejścia fazowe zachodzą głównie dlatego, że żywność zawiera składniki, które topią się lub krystalizują, takie jak cukier, olej i wilgoć. Ponieważ właściwości ultradźwiękowe systemu procesu topienia lub krystalizacji zmieniają się znacząco, przejście fazowe można monitorować za pomocą technologii ultradźwiękowej.

Prędkość ultradźwiękowa ciała stałego jest znacznie większa niż cieczy, więc prędkość fal ultradźwiękowych znacznie wzrasta w miarę krystalizacji składników próbki. Po stopieniu prędkość fali ultradźwiękowej ulega znacznemu zmniejszeniu. W zastosowaniach praktycznych często określa się to poprzez pomiar prędkości fali w celu ustalenia, czy następuje rozdzielenie faz w majonezie lub margarynie.

8, technologia rozwoju ultradźwiękowego

Technika ta jest coraz powszechniej stosowana w medycynie, a także służy do badania struktury wewnętrznej niektórych materiałów, które obecnie znajdują zastosowanie w przemyśle spożywczym. Istnieje wiele literatury i zastosowań w literaturze zagranicznej, które klasyfikują zwierzęta. Technologię wywoływania ultradźwiękowego można również zastosować do wykrywania rozwarstwienia emulsji i zawiesin, wykrywania obecności zanieczyszczeń i określania stopnia krystalizacji zachodzącej w żywności. Co więcej, koszty ultradźwiękowych instrumentów do opracowywania technologii są stopniowo obniżane i oczekuje się, że będą one w dalszym ciągu wykorzystywane w przemyśle spożywczym.