Teknologi pengolahan makanan ultrasonik
aplikasi
Dengan meningkatnya permintaan konsumen dan pengetatan peraturan makanan dan lingkungan, teknologi pemrosesan makanan tradisional telah kehilangan kinerja terbaiknya, menghasilkan teknologi baru yang unggul. Ultrasonografi adalah teknologi non-destruktif ramah lingkungan yang cepat, multiguna, muncul, dan menjanjikan yang diterapkan dalam industri makanan dalam beberapa tahun terakhir. Ultrasonografi digunakan dalam berbagai bidang teknologi pangan, seperti kristalisasi, pembekuan, pemutihan, degassing, ekstraksi, pengeringan, filtrasi, emulsifikasi, sterilisasi, pemotongan, dll. Sebagai alat pengawet yang efektif, ultrasonografi telah banyak digunakan dalam bidang pengolahan makanan seperti seperti buah-buahan dan sayuran, sereal, madu, gel, protein, enzim, inaktivasi mikroba, teknologi sereal, pengolahan air, dan teknologi susu.
pengantar
Selama bertahun-tahun, permintaan minimum industri makanan untuk makanan olahan telah menyebabkan perubahan besar dalam metode pemrosesan, karena dalam kondisi kritis, beberapa teknologi pemrosesan mengurangi tingkat nutrisi dan ketersediaan hayati dengan mendorong perubahan fisik dan kimiawi, sehingga mengurangi penerimaan sensoris Seks. Oleh karena itu, untuk menjaga nutrisi, non-nutrisi (aktivitas biologis) dan sifat sensorik, industri makanan telah merancang metode pemrosesan lembut yang lebih baru untuk menggantikan teknologi ini. Metode ultrasonik adalah salah satu teknologi yang berkembang pesat yang bertujuan untuk mengurangi pemrosesan, meningkatkan kualitas, dan memastikan keamanan pangan. Teknologi ultrasound, sebagai bidang utama penelitian dan pengembangan dalam industri makanan, didasarkan pada gelombang mekanis dengan frekuensi yang lebih tinggi dari batas pendengaran manusia (GG gt; 16khz), yang dapat dibagi menjadi dua rentang frekuensi: energi rendah dan energi tinggi. Ultrasonografi berenergi rendah (daya rendah, intensitas rendah) lebih tinggi dari 100 kHz pada frekuensi di bawah 1 Wcm − 2, dan ultrasonografi energi tinggi (daya tinggi, intensitas tinggi) pada frekuensi antara 20 dan 500 kHz Lebih tinggi dari 1 Wcm − 2.
Rentang frekuensi yang biasa digunakan dalam teknologi ultrasonik adalah antara 20 kHz dan 60 kHz. Sebagai teknik analisis, USG frekuensi tinggi digunakan untuk memperoleh informasi tentang sifat fisik dan kimia makanan seperti keasaman, kekerasan, kandungan gula, dan kematangan. Ultrasonografi frekuensi rendah mengubah sifat fisik dan kimia makanan dengan menginduksi perbedaan tekanan, geser dan suhu dalam media yang dirambatnya, dan menghasilkan vakuola, sehingga menonaktifkan mikroorganisme dalam makanan. Perawatan ultrasonik cocok untuk kontrol kualitas sayuran dan buah-buahan segar sebelum dan sesudah panen, pemrosesan pemrosesan keju, minyak nabati komersial, produk roti dan sereal, makanan berlemak massal dan teremulsi, gel makanan, makanan aerasi, dan makanan beku. Aplikasi lain termasuk deteksi pemalsuan madu dan status agregasi, penilaian ukuran dan jenis protein. Rentang frekuensi dan spektrum ultrasound frekuensi rendah, serta resonansi magnetik nuklir (NMR), saat ini merupakan metode analisis non-destruktif yang paling populer, praktis dan banyak digunakan. Selama bertahun-tahun, ultrasonografi frekuensi rendah telah berhasil digunakan untuk mempelajari sifat fisikokimia dan struktural makanan cair.
Mekanisme
Penerapan gelombang ultrasonik dalam sistem cairan dapat menyebabkan kavitasi akustik, yaitu pembentukan, pertumbuhan, dan akhirnya pecahnya gelembung. Ketika gelombang ultrasonik merambat, gelembung-gelembung itu berosilasi dan meledak, menghasilkan efek termal, mekanis, dan kimiawi. Efek mekanis meliputi tekanan runtuh, turbulensi, dan tegangan geser, sedangkan efek kimiawi tidak ada hubungannya dengan pembentukan radikal bebas. Zona kavitasi menghasilkan suhu dan tekanan yang sangat tinggi (5000 K) dan tekanan (1000 atm). Bergantung pada frekuensi ultrasonografi, tekanan positif dan negatif bolak-balik yang dihasilkan secara lokal dapat menyebabkan bahan mengembang atau terkompresi, yang menyebabkan pecahnya sel. Ultrasonografi dapat menghidrolisis air dalam gelembung yang berosilasi untuk membentuk radikal bebas H + dan OH. Radikal bebas ini dapat ditangkap dalam reaksi kimia tertentu. Misalnya, radikal bebas dapat terlibat dalam stabilisasi struktural, pengikatan substrat atau fungsi katalitik enzim. Asam amino dibersihkan. Efek pemutusan ultrasonik ini secara signifikan ditekan oleh cairan homogen.
Gelembung yang dihasilkan selama perawatan ultrasonik dapat dibagi menjadi dua kategori menurut strukturnya:
Pembentukan awan gelembung non-linier besar dengan ukuran kesetimbangan selama siklus tekanan disebut gelembung kavitasi stabil.
Tidak stabil, cepat runtuh dan hancur menjadi gelembung yang lebih kecil disebut gelembung kavitasi internal (sementara).
Gelembung-gelembung kecil ini larut dengan cepat, tetapi selama proses peregangan gelembung, lapisan batas perpindahan massa lebih tipis dan area antarmuka lebih besar dari area antarmuka ketika gelembung meletus. Ini berarti bahwa udara yang memasuki gelembung selama tahap peregangan lebih besar daripada udara yang mengalir keluar selama tahap peledakan.
