Jak ultradźwięki są wykorzystywane w przemyśle spożywczym?
W związku z rosnącym popytem konsumentów na żywność minimalnie przetworzoną oraz zaostrzeniem przepisów dotyczących żywności i ochrony środowiska, producenci żywności coraz częściej sięgają po nowe technologie, które mają moc i możliwości, aby sprostać ich potrzebom. Technologie ultradźwiękowe w przemyśle spożywczym należą do najszybciej rozwijających się, wszechstronnych, rozwijających się i obiecujących, nieniszczących, ekologicznych technologii stosowanych w ostatnich latach.
Pomaga zminimalizować przetwarzanie, zachować właściwości odżywcze, nieodżywcze (bioaktywne) i sensoryczne oraz zapewnić bezpieczeństwo produktów spożywczych. Ultradźwięki są wykorzystywane w różnych zastosowaniach w przemyśle spożywczym, które omówimy w tym artykule.
Po pierwsze, czym jest ultradźwięki?
Ultradźwięki to mechaniczne fale dźwiękowe, które powstają w wyniku ruchów cząsteczek oscylujących w ośrodku propagacji. Fale te mają częstotliwość wykraczającą poza możliwości ludzkiego słuchu. Gdy ultradźwięki rozchodzą się w materiale, powodują sprężanie i rozprężanie cząsteczek ośrodka, w wyniku czego wytwarzany jest wysoki poziom energii.
Główną zasadą działania ultradźwięków jest to, że wykorzystują one interakcje między falami dźwiękowymi o wysokiej częstotliwości a materią, co pozwala na zebranie informacji o składzie, strukturze i wymiarach materiałów, przez które się rozprzestrzeniają.
Ultradźwięki oddziałują w różny sposób na różne układy, na przykład na ciała stałe poprzez energię wibracyjną do cięcia i topienia. W cieczach działają poprzez tworzenie intensywnej kawitacji, a w gazach poprzez tworzenie silnych pól akustycznych.
Zastosowania ultradźwięków w przemyśle spożywczym
Suszenie akustyczne
Zazwyczaj produkty spożywcze są suszone gorącym powietrzem, ale wyższe temperatury podczas procesu suszenia powodują uszkodzenie produktu i niepożądane zmiany jego koloru, smaku i wartości odżywczych. Natomiast technologia suszenia ultradźwiękowego metodą osmotyczną charakteryzuje się niższą temperaturą roztworu, co prowadzi do szybszej utraty wody i szybszego przyrostu substancji rozpuszczonych.
Suszenie wspomagane dźwiękiem odbywa się w niższych temperaturach, co zmniejsza ryzyko utleniania lub degradacji materiału. Suszenie akustyczne jest szczególnie przydatne w przypadku materiałów wrażliwych na ciepło, ponieważ zastosowanie niskich temperatur i krótkiego czasu ekspozycji na suszenie powoduje mniejsze zmiany w pierwotnych właściwościach żywności.
Filtracja akustyczna
Nazywana również filtracją wspomaganą ultradźwiękami, służy do zwiększenia przepływu poprzez dekonstrukcję polaryzacji stężeniowej i warstwy osadu utworzonej na powierzchni membrany, bez wpływu na jej przepuszczalność. To podejście jest najczęściej stosowane do ekstrakcji soków owocowych i napojów z miąższu.
Odpienianie
Piana to proces dyspersji gazu w cieczy. Intensywne lub trwałe pienienie jest niepożądane w wielu procesach, ponieważ może prowadzić do problemów, takich jak straty produktów, spadek wydajności i inne. Sprzęt w przemyśle spożywczym , który jest zazwyczaj używany do kontroli piany, to mechaniczne urządzenia przeciwpieniące, które obniżają temperaturę poprzez dodanie chemicznych środków przeciwpieniących.
Fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności stały się charakterystyczną metodą rozbijania piany, ponieważ nie wymagają przepływu powietrza, zapobiegają zanieczyszczeniom chemicznym i są stosowane w warunkach sterylnych lub w zamkniętym środowisku. Dzięki temu są odpowiednim wyborem do zastosowania zarówno w przemyśle farmaceutycznym, jak i spożywczym.
Zmiękczanie mięsa
Obróbka ultradźwiękowa znajduje zastosowanie w technologii mięsnej, na przykład w redukcji twardości mięsa ze względu na dużą ilość tkanki łącznej. Zastosowanie ultradźwięków do wirowania kawałków mięsa lub dodanie soli pomaga w jego zmiękczeniu. Próbki poddane obróbce ultradźwiękowej często charakteryzują się wyższą jakością. Dlatego ultradźwięki są przydatne w poprawie właściwości fizycznych produktów mięsnych, takich jak kruchość, zdolność wiązania wody i spoistość.
Ekstrakcja akustyczna
Innym procesem w przemyśle spożywczym wykorzystującym ultradźwięki jest ekstrakcja enzymów i białek przechowywanych w komórkach i cząsteczkach subkomórkowych. Ultradźwięki są stosowane w unikalny i skuteczny sposób, oferując potencjalne korzyści w zakresie ekstrakcji i izolacji nowych, potencjalnie bioaktywnych pierwiastków.
Na przykład lipidy są ekstrahowane z nasion roślin, w tym soi (np. mąki lub odtłuszczonej soi) lub innych nasion oleistych. Zniszczenie ścianek komórkowych umożliwia tłoczenie (na gorąco lub na zimno) i minimalizuje ilość resztkowego oleju lub tłuszczu w cieście. Ta technika ma również zastosowanie do olejku cytrusowego z owoców, ekstrakcji oleju z mielonej gorczycy, orzeszków ziemnych, ziół, oleju rzepakowego, soi, kukurydzy itp.
Wniosek
To tylko kilka przykładów z wielu sposobów efektywnego wykorzystania ultradźwięków w przemyśle spożywczym. To użyteczna i nowoczesna technologia, z której może skorzystać wiele firm. W FESS Group nasz zespół doświadczonych konsultantów ds. projektowania fabryk żywności służy pomocą, aby zapewnić, że Twoje procesy działają tak wydajnie, bezpiecznie i ekonomicznie, jak to możliwe. Skontaktuj się z nami już dziś lub umów się na bezpłatną inspekcję online, aby dowiedzieć się, jak możemy pomóc Ci zoptymalizować procesy w Twojej fabryce.