Ultrazvuková technologie aplikovaná na mlékárenský průmysl
V posledních několika desetiletích se zvýšily alternativní metody pro zlepšení tradičního zpracování potravin. Kromě toho se vývoj nových mléčných výrobků stává stále důležitějším kvůli zvýšené poptávce spotřebitelů po lahodných, zdravých a minimálně zpracovaných produktech. Ultrazvukové zpracování nebo ultrazvukové zpracování je slibnou alternativní technologií v potravinářském průmyslu, protože má potenciál zlepšit technické a funkční vlastnosti mléka a mléčných výrobků.
Aplikace ultrazvuku na konvenční zpracování mléka má potenciál poskytnout významné výhody mlékárenskému průmyslu, jako jsou možné úspory nákladů a lepší výkon produktu. Metody zpracování v mnoha mléčných aplikacích mají v posledních letech přednost před tradičními metodami tepelného zpracování. Ultrazvuk generuje fyzické síly, jako jsou akustické proudy, akustické záření, smyk, mikro trysky a rázové vlny.
Pracovní princip
Ultrazvuk s vysokou intenzitou je rozpoznán jako zvukové vlny mimo dosah lidského sluchu. Frekvenční rozsah ultrazvuku je 20 kHz-10 MHz. Interakce mezi ultrazvukovými vlnami, kapalinou a rozpuštěným plynem způsobí "kavitaci", když ultrazvukové vlny procházejí kapalným médiem.
Pod působením ultrazvukových vln se velké množství bublin rozpuštěných v kapalině spojí kvůli rektifikaci a difúzi. Bubliny budou i nadále růst a zvětšené bubliny osciluje a zažívají fluktuace pod působením ultrazvukových vln. Když bubliny dosáhnou rozsahu velikostí rezonance, který závisí na ultrazvukové frekvenci, rozšíří se na maximum a prudce praskne. Tento násilný jev může způsobit vysokou teplotu a tlakové podmínky až 10 000 K. Tento jev se nazývá "okamžitá kavitace". Okamžitá kavitace může dokončit tekutou emulzifikaci a sterilizační činnosti.
Ultrazvuková emulgifikace
Vzhledem k pokročilé povaze ultrazvukové technologie, ultrazvuková technologie může být použita jako vynikající volba pro výrobu menších velikostí kapiček, distribuce úzkých velikostí, štítek se schopností používat nejmenší obsah emulgátoru, zvýšená stabilita emulze, snadná obsluha a čištění - Vzhledem k nízké spotřebě energie jsou výrobní náklady nízké. Proto, nízkofrekvenční a vysoce výkon ultrazvuk byl široce používán k produkci stabilních emulzí. Rázová vlna vyvolaná bublinou se zhroutí poblíž dvou nesouvislých fázových hranic. Snadno rozpustná kapalina vede k účinnému míchání obou kapalin.
Proces ultrazvukové emulgace je rozdělen do dvou kroků. První krok zahrnuje explodaci disperzních fázových kapiček do kontinuální fáze, což vede k tvorbě menších kapiček pomocí turbulencí způsobených mechanickými vibracemi. Druhým krokem je iniciování slučování kapiček a kapiček prostřednictvím buzení v rozhraní. V procesu emulgace konečné velikosti kapiček je distribuce získaná v důsledku konkurence mezi emulgátory dvěma opačnými procesy.
Ultrazvuková sterilizace
Mléko poskytuje ideální prostředí pro růst mikroorganismů, takže kvalita mikroorganismů je velmi důležitá pro mléko a mléčné výrobky. Tepelné zpracování je nejběžnější praxí používanou k řízení mikrobiálního růstu v mlékárenském průmyslu. Změnily se však různé fyzikální a chemické, nutriční a smyslové vlastnosti, a proto byly hledány alternativní metody. V tomto případě může být použití ultrazvuku sterilizováno při zachování barvy, chuti a výživy mléčných výrobků v co největší míře.
Antibakteriální účinek a baktericidní účinek produkovaný akustickou kavitací jsou produkovány intracelulární kavicí, která ničí strukturu a funkční kombinaci bakterií a nakonec dokončí inaktivaci mikroorganismů. Kromě toho mohou tlakové a teplotní výkyvy ultrazvukové léčby poškodit buněčné stěny. Tvorba volných radikálů a mikrofluidiků ničí a zředí buněčné membrány a ničí mikroorganismy.
zrekapitulovat
Ve srovnání s jinými nově vznikajícími technologiemi byla atraktivnost ultrazvuku jako technologie zpracování považována za bezpečnou. V posledních deseti letech se tato technologie rychle vyvinula v jemný neteplotní nástroj zpracování, který může nahradit nebo pomoci mnoha konvenčním aplikacím zpracování mléka, jako je inaktivace mikroorganismů a enzymů, homogenizace a emulgifikace, emulgifikace, krystalizace a funkční zlepšení v mléčném systému.
