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超聲波食品加工技術(shù)-HCSONIC
隨著消費(fèi)者需求的增加,，食品和環(huán)境法規(guī)的收緊,，傳統(tǒng)的食品加工技術(shù)失去了*性能，從而產(chǎn)生了*的新興技術(shù),。超聲波是近年來(lái)在食品工業(yè)中應(yīng)用的一種快速,、多用途,、新興、有前途的綠色無(wú)損技術(shù),。超聲波在食品技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中得到應(yīng)用,，如結(jié)晶、冷凍,、漂白,、脫氣、提取,、干燥,、過(guò)濾、乳化,、殺菌,、切割等方面。超聲波作為一種有效的保鮮工具,，在果蔬,、谷類食品、蜂蜜,、凝膠,、蛋白質(zhì)、酶,、微生物失活,、谷類技術(shù)、水處理,、奶類技術(shù)等食品加工領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,。。,。,。
介紹
多年來(lái)，食品工業(yè)對(duì)加工食品的zui低需求導(dǎo)致了加工方法的重大變化,，因?yàn)樵陉P(guān)鍵條件下有些加工技術(shù)通過(guò)誘導(dǎo)物理和化學(xué)變化降低了它們的營(yíng)養(yǎng)水平和生物利用度,，從而降低了感官可接受性。因此,，為了保持營(yíng)養(yǎng),、非營(yíng)養(yǎng)(生物活性)和感官特性，食品工業(yè)設(shè)計(jì)了較新的溫和加工方法來(lái)代替這些技術(shù),。超聲波法是其中一種快速發(fā)展的技術(shù),，旨在減少加工，提高質(zhì)量,，保障食品安全,。超聲技術(shù)作為食品工業(yè)研究和發(fā)展的重點(diǎn)領(lǐng)域,，是基于頻率高于人類聽(tīng)覺(jué)極限(> 16khz)的機(jī)械波，可以分為兩個(gè)頻率范圍：低能量和高能量,。低能量（低功率,、低強(qiáng)度）超聲在強(qiáng)度低于1 Wcm−2 以下的頻率高于100 kHz，而高能量（高功率,、高強(qiáng)度）超聲在頻率介于20和500 kHz之間時(shí)的頻率高于1 Wcm−2,。
超聲波技術(shù)中常用頻率的代表性范圍在20 kHz到60 kHz之間。高頻超聲作為一種分析技術(shù),，用于獲取食品的理化性質(zhì)如酸度,、硬度、含糖量,、成熟度等信息。而低頻超聲則是通過(guò)在其所傳播的介質(zhì)中誘導(dǎo)壓力,、剪切和溫差來(lái)改變食品的物理和化學(xué)性質(zhì),，并產(chǎn)生空泡，從而使食品中的微生物失活,。超聲波處理適用于收獲前后的新鮮蔬菜和水果的質(zhì)量控制,，奶酪加工、商業(yè)食用油,、面包和谷類產(chǎn)品,、散裝和乳化脂肪食品、食品凝膠,、充氣食品和冷凍食品的處理,。其他應(yīng)用包括檢測(cè)蜂蜜摻假和聚集狀態(tài)、大小和蛋白質(zhì)類型的評(píng)估,。低頻超聲波的頻率范圍和光譜,，核磁共振(NMR)一樣是目前、*和廣泛使用的無(wú)損分析方法,。多年來(lái),，低頻超聲波已成功用于研究流體食品的物理化學(xué)和結(jié)構(gòu)特性。
作用機(jī)制
超聲波在液體系統(tǒng)中的應(yīng)用會(huì)引起聲空化現(xiàn)象,，即氣泡的產(chǎn)生,、生長(zhǎng)和zui終破裂。當(dāng)超聲波傳播時(shí),，氣泡振蕩并破裂,，從而產(chǎn)生熱量、機(jī)械和化學(xué)效應(yīng),。力學(xué)效應(yīng)包括崩塌壓力,、湍流和剪切應(yīng)力,，而化學(xué)效應(yīng)與自由基的生成無(wú)關(guān)?？栈瘏^(qū)產(chǎn)生*的溫度(5000 K)和壓力(1000 atm),。根據(jù)超聲波的頻率，局部產(chǎn)生的正負(fù)交替壓力會(huì)導(dǎo)致材料膨脹或壓縮,，導(dǎo)致細(xì)胞破裂,。超聲波可使振蕩氣泡內(nèi)的水的水解，從而形成H+和OH -自由基,，這些自由基可在某些化學(xué)反應(yīng)中被捕獲,，例如自由基可被參與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、底物結(jié)合或催化功能的酶的氨基酸清除,。這這種超聲破碎效應(yīng)被均質(zhì)液體顯著抑制,。
超聲處理過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為兩類:
- 在壓力循環(huán)過(guò)程中形成具有平衡大小的非線性大氣泡云被稱為穩(wěn)定的空化氣泡。
- 不穩(wěn)定的,、快速坍縮和崩解成較小的氣泡稱為內(nèi)部(瞬態(tài))空化氣泡,。
這些小氣泡快速溶解，但在氣泡拉伸過(guò)程中,，傳質(zhì)邊界層較薄,，界面面積大于氣泡破裂時(shí)的界面面積，這意味著在拉伸階段進(jìn)入氣泡的空氣比在破裂階段流出的空氣要多,。
應(yīng)用
目前,，超聲技術(shù)在醫(yī)學(xué)掃描超聲治療、礦物加工,、納米技術(shù),、食品飲料技術(shù)、無(wú)損檢測(cè),、工業(yè)焊接,、表面清洗、環(huán)境凈化等幾乎所有領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,，在食品工業(yè)中得到了極大的關(guān)注,。超聲波作為一種非熱敏技術(shù)在熱敏食品中的廣泛應(yīng)用，是因?yàn)樗Ａ袅烁泄?、營(yíng)養(yǎng)和功能特性,，同時(shí)提高了保存期限、微生物安全性,，并帶走了細(xì)菌生物膜,。在過(guò)去的幾十年里，超聲波在加工和測(cè)試方面的應(yīng)用得到了優(yōu)化，因此超聲波在乳化,、消泡,、去污、萃取,、廢水處理,、擠壓和肉質(zhì)嫩化方面的應(yīng)用已經(jīng)商業(yè)化。此外,超聲波輻射,一種低頻能源,，已大量用于強(qiáng)化預(yù)處理過(guò)程,比如脫氣,、結(jié)晶、降水,、浸出,、清潔、提取,、消化樣品制備,，改變食物蛋白質(zhì)的功能特性、脂肪產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特性(聲結(jié)晶)和促進(jìn)生物活性成分的提取,。超聲在食品加工中的良好作用包括增強(qiáng)食品的保藏性,，輔助熱處理，改善傳質(zhì),，改變食品的結(jié)構(gòu)和分析。隨著超聲電子/換能器設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化發(fā)展,，基于超聲的新型檢測(cè)系統(tǒng)和超聲輔助檢測(cè)系統(tǒng)不斷發(fā)展,，從而超聲技術(shù)也得到了極大的發(fā)展。
