Ultrazvuková technológia aplikovaná v mliekarenskom priemysle
V posledných desaťročiach sa zvýšili alternatívne metódy na zlepšenie tradičného spracovania potravín. Okrem toho sa vývoj nových mliečnych výrobkov stáva čoraz dôležitejším v dôsledku zvýšeného dopytu spotrebiteľov po lahodných, zdravých a minimálne spracovaných výrobkoch. Ultrazvukové spracovanie alebo ultrazvukové spracovanie je sľubná alternatívna technológia v potravinárskom priemysle, pretože má potenciál zlepšiť technické a funkčné vlastnosti mlieka a mliečnych výrobkov.
Aplikácia ultrazvuku na konvenčné spracovanie mlieka má potenciál poskytnúť významné výhody pre mliekarenský priemysel, ako sú možné úspory nákladov a zlepšený výkon výrobku. Metódy spracovania v mnohých mliekarenských aplikáciách majú v posledných rokoch prednosť pred tradičnými metódami tepelného spracovania. Ultrazvuk vytvára fyzické sily, ako sú akustické prúdy, akustické žiarenie, nože, mikro trysky a nárazové vlny.
Pracovný princíp
Vysoko intenzívny ultrazvuk je uznávaný ako zvukové vlny mimo dosahu ľudského sluchu. Frekvenčný rozsah ultrazvuku je 20 kHz-10 MHz. Interakcia medzi ultrazvukovými vlnami, kvapalným a rozpusteným plynom spôsobí "kavitáciu", keď ultrazvukové vlny prechádzajú kvapalným médiom.
Pod účinkom ultrazvukových vĺn sa veľké množstvo bublín rozpustených v kvapaline zlúči v dôsledku rektifikácie a difúzie. Bubliny budú naďalej rásť a zväčšené bubliny oscilujú a zažívajú výkyvy pod pôsobenie ultrazvukových vĺn. Keď bubliny dosiahnu rozsah veľkosti rezonancie, ktorý závisí od ultrazvukovej frekvencie, rozšíria sa na maximum a prudko prasknú. Tento násilný jav môže spôsobiť vysoké teplotné a tlakové podmienky až do 10 000 K. Tento jav sa nazýva "okamžitá kavitácia". Okamžitá kavitácia môže dokončiť kvapalné emulgácie a sterilizačné činnosti.
Ultrazvukový emulgácia
Vzhľadom k pokročilej povahe ultrazvukovej technológie, Ultrazvukový technológia môže byť použitá ako vynikajúca voľba na výrobu menších kvapôčok veľkosti, úzkej veľkosti distribúcie, štítok so schopnosťou používať najmenší emulgátor obsah, zvýšená stabilita emulzie, jednoduchá prevádzka a čistenie- Vzhľadom k nízkej spotrebe energie, výrobné náklady je nízka. Preto, nízkofrekvenčný a vysokovýkonný ultrazvuk bol široko používaný na výrobu stabilných emulzií. Nárazová vlna generovaná bublinou sa zrúti blízko hraníc dvoch nesúvislých fáz. Ľahko rozpustná kvapalina vedie k účinnému miešaniu týchto dvoch kvapalín.
Proces ultrazvukovej emulgácie je rozdelený do dvoch krokov. Prvý krok zahŕňa explóziu kvapôčok rozptýlenej fázy do kontinuálnej fázy, čo vedie k tvorbe menších kvapôčok pomocou turbulencií spôsobených mechanickými vibráciami. Tento druhý krok je iniciovať kvapôčkové zlučovanie prostredníctvom excitácie na rozhraní. V procese emulgácie veľkosti kvapôčok je distribúcia získaná v dôsledku konkurencie medzi emulgátormi dvoma opačnými procesmi.
Ultrazvukový sterilizácia
Mlieko poskytuje ideálne prostredie pre rast mikroorganizmov, takže kvalita mikroorganizmov je veľmi dôležitá pre mlieko a mliečne výrobky. Tepelné spracovanie je najbežnejšou praxou používanou na kontrolu mikrobiálneho rastu v mliekarenskom priemysle. Zmenili sa však rôzne fyzikálne a chemické, nutričné a zmyslové vlastnosti, a preto sa hľadali alternatívne metódy. V tomto prípade ultrazvukom môže byť sterilizovaný pri zachovaní farby, chuti a výživy mliečnych výrobkov v najväčšej miere.
Antibakteriálny účinok a baktericídny účinok produkovaný akustickou kavitáciou sú produkované intracelulárnou kavitáciou, ktorá ničí štruktúru a funkčnú kombináciu baktérií a nakoniec dokončí inaktiváciu mikroorganizmov. Okrem toho, tlak a teplotné výkyvy ultrazvukového ošetrenia môžu poškodiť bunkové steny. Tvorba voľných radikálov a mikrofluidov ničí a riedi bunkové membrány a ničí mikroorganizmy.
zhrnúť
V porovnaní s inými vznikajúcimi technológiami bola atraktívnosť ultrazvuku ako spracovateľskej technológie považovaná za bezpečnú. Za posledných desať rokov sa táto technológia rýchlo vyvinula do jemného netepelného nástroja na spracovanie, ktorý môže nahradiť alebo pomôcť mnohým konvenčným aplikáciám na spracovanie mlieka, ako je inaktivácia mikroorganizmov a enzýmov, homogenizácia a emulgácia, emulgácia, kryštalizácia a funkčné zlepšenia v mliekarenskom systéme.
