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超聲波食品加工技術-HCSONIC
隨著消費者需求的增加,，食品和環(huán)境法規(guī)的收緊，傳統(tǒng)的食品加工技術失去了*性能,，從而產(chǎn)生了*的新興技術,。超聲波是近年來在食品工業(yè)中應用的一種快速、多用途,、新興,、有前途的綠色無損技術。超聲波在食品技術的各個領域中得到應用,，如結晶,、冷凍、漂白,、脫氣,、提取、干燥,、過濾,、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,、水處理、奶類技術等食品加工領域得到了廣泛的應用,。,。。,。
介紹
多年來,，食品工業(yè)對加工食品的zui低需求導致了加工方法的重大變化,，因為在關鍵條件下有些加工技術通過誘導物理和化學變化降低了它們的營養(yǎng)水平和生物利用度，從而降低了感官可接受性,。因此,，為了保持營養(yǎng)、非營養(yǎng)(生物活性)和感官特性,，食品工業(yè)設計了較新的溫和加工方法來代替這些技術,。超聲波法是其中一種快速發(fā)展的技術，旨在減少加工,，提高質(zhì)量,，保障食品安全。超聲技術作為食品工業(yè)研究和發(fā)展的重點領域,，是基于頻率高于人類聽覺極限(> 16khz)的機械波,，可以分為兩個頻率范圍：低能量和高能量。低能量（低功率,、低強度）超聲在強度低于1 Wcm−2 以下的頻率高于100 kHz,，而高能量（高功率、高強度）超聲在頻率介于20和500 kHz之間時的頻率高于1 Wcm−2,。
超聲波技術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，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在其所傳播的介質(zhì)中誘導壓力,、剪切和溫差來改變食品的物理和化學性質(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。其他應用包括檢測蜂蜜摻假和聚集狀態(tài),、大小和蛋白質(zhì)類型的評估,。低頻超聲波的頻率范圍和光譜，核磁共振(NMR)一樣是目前、*和廣泛使用的無損分析方法,。多年來,，低頻超聲波已成功用于研究流體食品的物理化學和結構特性,。
作用機制
超聲波在液體系統(tǒng)中的應用會引起聲空化現(xiàn)象,，即氣泡的產(chǎn)生、生長和zui終破裂,。當超聲波傳播時,，氣泡振蕩并破裂，從而產(chǎn)生熱量,、機械和化學效應,。力學效應包括崩塌壓力、湍流和剪切應力,，而化學效應與自由基的生成無關,。空化區(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)生的正負交替壓力會導致材料膨脹或壓縮，導致細胞破裂,。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反應中被捕獲,，例如自由基可被參與結構穩(wěn)定,、底物結合或催化功能的酶的氨基酸清除。這這種超聲破碎效應被均質(zhì)液體顯著抑制,。
超聲處理過程中產(chǎn)生的氣泡根據(jù)其結構可分為兩類:
- 在壓力循環(huán)過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,，但在氣泡拉伸過程中，傳質(zhì)邊界層較薄,，界面面積大于氣泡破裂時的界面面積,，這意味著在拉伸階段進入氣泡的空氣比在破裂階段流出的空氣要多。
應用
目前,，超聲技術在醫(yī)學掃描超聲治療,、礦物加工、納米技術,、食品飲料技術,、無損檢測、工業(yè)焊接、表面清洗,、環(huán)境凈化等幾乎所有領域都得到了廣泛的應用,，在食品工業(yè)中得到了極大的關注。超聲波作為一種非熱敏技術在熱敏食品中的廣泛應用,，是因為它保留了感官,、營養(yǎng)和功能特性，同時提高了保存期限,、微生物安全性,，并帶走了細菌生物膜。在過去的幾十年里,，超聲波在加工和測試方面的應用得到了優(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，已大量用于強化預處理過程,比如脫氣,、結晶,、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)品的結構特性(聲結晶)和促進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食品的保藏性,，輔助熱處理,，改善傳質(zhì)，改變食品的結構和分析,。隨著超聲電子/換能器設計的現(xiàn)代化發(fā)展,，基于超聲的新型檢測系統(tǒng)和超聲輔助檢測系統(tǒng)不斷發(fā)展，從而超聲技術也得到了極大的發(fā)展,。
