Aplicarea tehnologiei cu ultrasunete de joasă intensitate în domeniul alimentar

Aplicarea tehnologiei cu ultrasunete de joasă intensitate în domeniul alimentar

Măsurarea calitativă a tehnologiei cu ultrasunete de joasă intensitate utilizată în domeniul alimentar a început în anii 1940, însă această tehnologie a atras atenția cercetătorilor abia recent. Aplicarea tehnologiei de analiză și măsurare cu ultrasunete în industria alimentară se bazează în principal pe câțiva parametri caracteristici principali (viteza sunetului, coeficientul de atenuare și impedanța sunetului) ai undelor ultrasonice măsurabile, care pot reflecta proprietățile fizice și chimice ale sistemelor alimentare (cum ar fi compoziția, textura și reologia). Proprietăți fizice). Această relație poate fi stabilită în două moduri. Una este de a stabili o curbă modificată prin stabilirea parametrilor caracteristici ultrasonici măsurați și a parametrilor fizici ai alimentelor, iar cealaltă modalitate este de a descrie teoretic apariția undei ultrasonice prin mediu. O schimbare calitativă a naturii sistemului alimentar.

1.Determinați grosimea mediului

Echipamentul cu ultrasunete poate determina cu precizie grosimea mediului. În comparație cu alte tehnologii, măsurarea cu ultrasunete a grosimii mediului este atâta timp cât instrumentul este aproape de un capăt al probei de testat. Prin urmare, atunci când este dificil să se măsoare grosimea probei folosind tehnici convenționale, este convenabil să se utilizeze ultrasunete pentru a măsura grosimea. Această tehnică a fost utilizată pentru determinarea grosimii învelișului de ciocolată din bomboane, a grosimii cărnii, a grosimii stratului de lichid din cutie și a grosimii cojii de ou.

2.Detectarea materiilor străine în alimente

În procesul de prelucrare a alimentelor, există adesea materiale străine, cum ar fi așchii de metal, fragmente de sticlă și așchii de lemn. Tehnicile tradiționale de inspecție optică nu pot fi aplicate sistemelor optice netransparente. În acest caz, tehnologia de detectare cu ultrasunete este foarte rapidă și convenabilă. Principiul de măsurare este că atunci când un impuls ultrasonic este introdus în probă, pulsul va fi reflectat înapoi de pe toate suprafețele mediului întâlnit. Datorită diferenței evidente dintre impuritate și impedanța sonoră a componentei produsului, proprietățile ultrasonice sunt, de asemenea, semnificativ diferite, astfel încât impuritatea poate fi detectată. ieși.

3.Determinarea debitului

În multe operațiuni de prelucrare a alimentelor, este important să se controleze debitul materialelor alimentare. Cercetătorii au dezvoltat o serie de debitmetre pentru măsurarea fluxului de materiale alimentare prin conducte, cum ar fi debitmetre. Gama de măsurare a debitmetrelor cu ultrasunete variază de la câțiva milimetri pe secundă la zeci de metri. Aceste debitmetre cu ultrasunete măsoară în general debitul mediu al materialului. Debitmetrele mai sofisticate dezvoltate recent pot fi utilizate pentru a determina calitativ parametrii de stare a secțiunii transversale ai curgerii fluidului prin conductă. Multe debitmetre cu ultrasunete sunt folosite pentru a determina cu precizie debitul diferitelor componente dintr-un fluid, mai degrabă decât să se limiteze la determinarea debitului unui singur fluid.

4.Determinarea compoziției alimentelor

Principiul tehnologiei ultrasonice pentru măsurarea compoziției alimentelor este diferența de proprietăți ultrasonice ale diferitelor componente, cum ar fi viteza sunetului, coeficientul de atenuare și impedanța sunetului. Cu cât diferența este mai mare, cu atât este mai ușor să identifici compoziția alimentelor. Această tehnologie a fost folosită cu succes pentru a măsura concentrația de zahăr din diferite sucuri și băuturi.

5. Determinarea dimensiunii particulelor fazei dispersate

Mărimea particulelor de fază dispersată are un efect semnificativ asupra proprietăților fizico-chimice ale dispersiilor, cum ar fi emulsionarea, suspensia și spuma, afectând stabilitatea, aspectul și senzația la gură a sistemului. În comparație cu metoda tradițională, unda ultrasonică poate elimina pretratarea pregătirii probei și poate realiza operația de detectare on-line atunci când se măsoară dimensiunea particulelor fazei dispersate și este, de asemenea, potrivită pentru detectarea sistemului netransparent.

Principiul măsurării cu ultrasunete a dimensiunii particulelor de fază dispersată este că împrăștierea are loc atunci când unda ultrasonică incide asupra sistemului. Efectul de împrăștiere depinde de concentrația și dimensiunea particulelor. Viteza sunetului și coeficientul de atenuare al undei ultrasonice pot fi exprimate prin gradul de împrăștiere. Prin urmare, datele privind dimensiunea particulelor fazei dispersate pot fi obținute prin măsurarea vitezei sunetului și a coeficientului de atenuare. De fapt, dimensiunea și concentrația particulelor din emulsie și suspensie pot fi determinate prin măsurarea frecvenței, iar distribuția dimensiunii particulelor poate fi măsurată prin măsurarea coeficientului de atenuare. Această tehnică a fost folosită pentru a determina dimensiunea particulelor din sistemul alimentar, cum ar fi maioneza și margarina.

6.detecția stratificării emulsiei

Deoarece densitatea uleiului este în general mai mică decât densitatea apei, acest lucru face ca picăturile din emulsia ulei-în-apă să plutească și să se stratifice pe suprafața lichidului, în timp ce picăturile din sistemul apă-în-ulei, în contrast, determină stratificarea lichidului din cauza precipitațiilor. Aplicarea tehnologiei ultrasonice pentru a determina viteza de propagare sau coeficientul de atenuare a undelor sonore în sistem poate furniza date de referință importante pentru determinarea stabilității sistemului produsului. Ecuațiile matematice adecvate pot fi utilizate pentru a converti parametrii ultrasonici în proprietățile fizice și chimice ale sistemului de detectare dorit, cum ar fi concentrația și dimensiunea particulelor, monitorizând astfel în mod eficient apariția spumei și a precipitațiilor în sistemele alimentare complexe. Această tehnică a fost folosită pentru a studia stabilitatea emulsiilor de lapte, sucurilor, margarinelor, spumelor de bere și cremelor de salată.

7.Monitorizarea tranziției de fază

Tranzițiile de fază apar în principal deoarece alimentele conțin ingrediente care se topesc sau cristalizează, cum ar fi zahărul, uleiul și umiditatea. Deoarece proprietățile ultrasonice ale sistemului de proces de topire sau cristalizare se modifică semnificativ, tranziția de fază poate fi monitorizată folosind tehnologia ultrasonică.

Viteza ultrasonică a solidului este semnificativ mai mare decât a lichidului, astfel încât viteza undelor ultrasonice crește semnificativ pe măsură ce componentele din probă se cristalizează. Viteza undei ultrasonice este redusă semnificativ atunci când este topită. În aplicațiile practice, este adesea determinat prin măsurarea vitezei undei pentru a determina dacă are loc separarea fazelor a maionezei sau a margarinei.

8, tehnologie de dezvoltare cu ultrasunete

Această tehnică este folosită mai frecvent în medicină și este folosită și pentru studiul structurii interne a unor materiale, care sunt acum folosite în industria alimentară. Există multe literaturi și aplicații în literatura străină, care clasifică animalele. Tehnologia de dezvoltare cu ultrasunete poate fi folosită și pentru a detecta stratificarea emulsiilor și suspensiilor, pentru a detecta prezența impurităților și pentru a determina gradul de cristalizare care apare în alimente. În plus, costul instrumentelor cu tehnologie de dezvoltare cu ultrasunete este redus treptat și este de așteptat să fie utilizat în continuare în industria alimentară.