Teicneolaíocht phróiseála bia ultrasonaic
iarratas
Leis an méadú ar éileamh na dtomhaltóirí agus géarú na rialachán bia agus comhshaoil, tá a bhfeidhmíocht is fearr caillte ag teicneolaíochtaí traidisiúnta próiseála bia, agus tá teicneolaíochtaí níos fearr ag teacht chun cinn dá bharr. Teicneolaíocht neamh-millteach glas tapa, ilchuspóireach, ag teacht chun cinn agus tuar dóchais inti a chuirtear i bhfeidhm i dtionscal an bhia le blianta beaga anuas. Úsáidtear ultrafhuaime i réimsí éagsúla teicneolaíochta bia, mar shampla criostalaithe, reo, tuaradh, degassing, eastóscadh, triomú, scagachán, eibliú, steiriliú, gearradh, srl. Mar uirlis chaomhnaithe éifeachtach, baineadh úsáid fhorleathan as ultrafhuaime i réimsí próiseála bia mar mar thorthaí agus glasraí, gránaigh, mil, glóthacha, próitéiní, einsímí, neamhghníomhachtú miocróbach, teicneolaíocht gránach, cóireáil uisce, agus teicneolaíocht bainne.
Réamhrá
Thar na blianta, tá athruithe móra ar mhodhanna próiseála mar thoradh ar íoséileamh thionscal an bhia ar bhianna próiseáilte, mar gheall ar choinníollacha criticiúla, laghdaíonn roinnt teicneolaíochtaí próiseála a leibhéil chothaithe agus a n-bith-infhaighteacht trí athruithe fisiciúla agus ceimiceacha a spreagadh, agus ar an gcaoi sin glacadh céadfach a laghdú Gnéas. Dá bhrí sin, d’fhonn airíonna cothaitheacha, neamh-chothaitheacha (gníomhaíocht bhitheolaíoch) agus chéadfach a choinneáil, tá modhanna próiseála milis níos nua deartha ag tionscal an bhia chun na teicneolaíochtaí seo a athsholáthar. Tá modh ultrasonaic ar cheann de na teicneolaíochtaí atá ag forbairt go tapa agus atá dírithe ar phróiseáil a laghdú, cáilíocht a fheabhsú, agus sábháilteacht bia a chinntiú. Tá teicneolaíocht ultrafhuaime, mar phríomhréimse taighde agus forbartha i dtionscal an bhia, bunaithe ar thonnta meicniúla a bhfuil minicíocht níos airde ná teorainn éisteachta an duine (GG gt; 16khz), ar féidir í a roinnt ina dhá raon minicíochta: fuinneamh íseal agus fuinneamh ard. Tá ultrafhuaime ísealfhuinnimh (ísealchumhachta, íseal-déine) níos airde ná 100 kHz ag minicíochtaí faoi bhun 1 Wcm - 2, agus ultrafhuaime ardfhuinnimh (ardchumhachta, ard-déine) ag minicíochtaí idir 20 agus 500 kHz Níos airde ná 1 Wcm - 2.
Tá an raon ionadaíoch minicíochtaí a úsáidtear go coitianta i dteicneolaíocht ultrasonaic idir 20 kHz agus 60 kHz. Mar theicníc anailíseach, úsáidtear ultrafhuaime ardmhinicíochta chun faisnéis a fháil ar airíonna fisiceacha agus ceimiceacha bia mar aigéadacht, cruas, cion siúcra, agus aibíocht. Athraíonn ultrafhuaime ísealmhinicíochta airíonna fisiceacha agus ceimiceacha bia trí bhrú, lomadh agus difríocht teochta a spreagadh sa mheán a iomadaíonn sé, agus táirgeann sé folúntais, agus ar an gcaoi sin miocrorgánaigh neamhghníomhacha sa bhia. Tá cóireáil ultrasonaic oiriúnach chun rialú cáilíochta a dhéanamh ar ghlasraí agus torthaí úra roimh agus tar éis an fhómhair, próiseáil cáise, ola inite tráchtála, táirgí aráin agus gránach, mórchóir agus bianna saille eiblithe, glóthacha bia, bianna aeraithe agus bianna reoite. I measc na n-iarratas eile tá stádas truaillithe meala agus comhiomlánaithe, méid agus measúnú cineál próitéine a bhrath. Is iad raon minicíochta agus speictream ultrafhuaime minicíochta íseal, chomh maith le athshondas maighnéadach núicléach (NMR), na modhanna anailíse neamh-millteach is coitianta, praiticiúil agus a úsáidtear go forleathan. Thar na blianta, baineadh úsáid rathúil as ultrafhuaime ísealmhinicíochta chun staidéar a dhéanamh ar airíonna fisiciceimiceacha agus struchtúracha bianna sreabhach.
Meicníocht
Is féidir le tonnta ultrasonaic a chur i bhfeidhm i gcórais leachtacha a bheith ina gcúis le cavitation fuaimiúil, is é sin, giniúint, fás agus réabadh boilgeoga sa deireadh. Nuair a iomadaíonn na tonnta ultrasonaic, osclaíonn na boilgeoga agus pléascann siad, ag táirgeadh éifeachtaí teirmeacha, meicniúla agus ceimiceacha. I measc na n-éifeachtaí meicniúla tá brú titim, suaiteacht agus strus lomadh, cé nach bhfuil aon bhaint ag éifeachtaí ceimiceacha le giniúint saorfhréamhacha. Gineann an crios cavitation teocht an-ard (5000 K) agus brú (1000 atm). Ag brath ar mhinicíocht an ultrafhuaime, is féidir leis an mbrú dearfach agus diúltach malartach a ghintear go háitiúil a chur faoi deara go leathnóidh nó go gcomhbhrúfaidh an t-ábhar, rud a fhágfaidh go réabfaidh na cealla. Féadann ultrafhuaime an t-uisce a hidrealú sna boilgeoga ascalaithe chun radacacha H + agus saor ó OH a fhoirmiú. Is féidir na saorfhréamhacha seo a ghabháil in imoibrithe ceimiceacha áirithe. Mar shampla, is féidir le saorfhréamhacha a bheith bainteach le cobhsú struchtúrach, ceangailteach foshraithe nó feidhm catalaíoch einsímí. Glantar an aimínaigéad. Tá an éifeacht briseadh ultrasonaic seo faoi chois go mór ag an leacht aonchineálach.
Is féidir na boilgeoga a ghintear le linn na cóireála ultrasonaic a roinnt ina dhá chatagóir de réir a struchtúir:
Tugtar mboilgeog cavitation cobhsaí ar fhoirmiú scamall mboilgeog neamhlíneach mór le méid cothromaíochta le linn na timthrialla brú.
Tugtar boilgeoga cavitation inmheánacha (neamhbhuana) ar éagobhsaíocht, titim tapa agus díscaoileadh i mboilgeoga níos lú.
Díscaoileann na boilgeoga beaga seo go gasta, ach le linn an phróisis síneadh mboilgeog, tá an ciseal teorann aistrithe maise níos tanaí agus tá an limistéar comhéadain níos mó ná an limistéar comhéadain nuair a bpléascann an mboilgeog. Ciallaíonn sé seo go bhfuil an t-aer ag dul isteach sa mboilgeog le linn na céime sínte níos mó ná an t-aer ag sileadh amach le linn na céime pléasctha.
