Tải bản đầy đủ - 35 (trang)
ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Tải bản đầy đủ - 35trang

ngành công nghiệp thực phẩm phải có một bộ phận giám sát sản xuất để đảm bảo chất

lượng, trong đó yêu cầu kiểm tra các sản phẩm. Trong một số thử nghiệm, thời gian điều

trị lâu dài cần thiết và các kỹ thuật phá hủy được sử dụng. Siêu âm thể hiện hữu ích trong

một số thử nghiệm, trong đó siêu âm cường độ thấp đã được sử dụng để đánh giá chất

lượng của các quả bơ, xoài, và dưa hấu theo độ chín bằng cách đánh giá các thông số siêu

âm như vận tốc và độ giảm âm liên quan đến các đặc tính vật lý của môi trường. Chất

lượng của thịt bò, thịt gà, cá tuyết, thịt lợn, sữa, rượu vang, các dung dịch đường, và các

loại dầu đã được thẩm định các thông số siêu âm (Benedito et al., 2002), bằng cách áp

dụng lý thuyết về trạng thái sóng như thế nào (ví dụ, vận tốc và độ giảm âm) liên quan

đến các thành phần vật lý của môi trường. Kết cấu của sản phẩm như pho mai và rau

được nấu chín và độ chín của trái cây, tất cả được xác định bằng việc sử dụng sóng siêu

âm (Coupland, 2004).

5.2.



Sản xuất phô mai và đậu phụ



Ở nhiều quốc gia, công nghiệp sản xuất phô mai là một trong những ngành công

nghiệp thực phẩm quan trọng nhất được chỉ ra trong các báo cáo bán hàng của họ về các

sản phẩm phô mai và báo cáo về nhu cầu tiêu dùng cao. Tùy thuộc vào nơi sản xuất và

loại phô mai, sản xuất phô mai có thể mất vài giờ hoặc vài năm để tạo ra sản phẩm cuối

cùng. Các đặc tính cụ thể được mong muốn trong phô mai phụ thuộc vào sự đa chủng

loại. Sản xuất pho mát bao gồm các giai đoạn khác nhau như đông tụ, tách huyết thanh,

ướp muối, và ủ chín. Siêu âm cường độ thấp đã được sử dụng để theo dõi các giai đoạn

khác nhau của quá trình, ví dụ, trong việc đánh giá các vết nứt bên trong do quá trình lên

men không tốt và trong việc xác định thời gian đông tụ tối ưu; ngoài ra, các thành phần

và cấu trúc của hàng trăm loại phô mai trên thế giới có thể được đánh giá bằng cách kỹ

thuật không gây phá hủy này để cải thiện trong đóng gói và lưu trữ (Benedito et al.,

2002). Cùng với việc giám sát các phô mai khi chúng được sản xuất, siêu âm đã được

trực tiếp tham gia vào việc tạo ra loại mềm bằng cách thúc đẩy sự đông tụ của protein và

dầu (Mason, 1996).



Page 16



Siêu âm tần số cao cũng đã được sử dụng để đánh giá chất lượng của đậu phụ

trong suốt quá trình sản xuất. Đậu phụ là một dạng gel dựa trên nước với thành phần chủ

yếu của protein đậu nàn; chất lượng của nó dựa rất nhiều vào cấu trúc cuối cùng của sản

phẩm. Siêu âm có thể được sử dụng để giám sát sự phát triển của cấu trúc đậu phụ trong

quá trình đông tụ. Sự truyền sóng siêu âm qua cấu trúc của gel của đậu hũ được cung cấp

thông tin về toàn bộ quá trình (Ting et al., 2009), như trong trường hợp làm phô mai, liên

quan đến việc dùng các thông số khả biến của siêu âm để hoạt hóa enzyme trong sữa

trong suốt quá trình đông tụ.

5.3.



Đồ uống



Siêu âm năng lượng có thể đạt được các tiêu chuẩn thanh trùng cho một số đồ

uống chẳng hạn như sữa, nước ép trái cây, và rượu táo không lên men (cider); nhưng siêu

âm cường độ thấp cũng có thể hữu ích cho mục đích đánh giá chất lượng. Siêu âm đã

được sử dụng để bài khí (loại bỏ oxy) trong nước ép cam, chứng minh rằng hàm lượng

vitamin A cuối trong sản phẩm cao hơn trong suốt thời gian lưu trữ trong nước trái cây đã

được siêu âm so với nước trái cây theo phương pháp xử lý nhiệt thông thường. Trong một

nghiên cứu khác, hàm lượng limonin, những chất màu nâu, và màu sắc được đánh giá

trong nước cam sau khi xử lý bằng siêu âm (500 kHz; 240 W; nhiệt độ thấp, 5 oC và

14◦C), tìm kiếm những thay đổi thứ yếu của những đặc tính này trong sản phẩm (Valero

et al., 2007). Siêu âm đã được sử dụng thành công để xử lý nước quả dâu tây và

blackberry và rượu táo (cider) cho kết quả tốt. Những enzyme như pectin methylesterase

và polyphenol oxidase bị vô hoạt song song với tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh. Những biến

đổi rất nhỏ trong acid ascorbic và anthocyanins cũng được phát hiện trong nước quả được

xử lý siêu âm(Valdramidis et al., 2010). Hiệu suất sản xuất bia cũng được cải thiện với

việc áp dụng siêu âm vào đầu quá trình nấu (Knorr và cộng sự, 2004). Việc cải thiện hiệu

suất này không chỉ xảy ra với bia mà còn tốt trong sản xuất pho mát, với sự gia tăng sản

lượng sau khi sữa thanh trùng cùng với siêu âm năng lượng, thể hiện lợi ích kinh tế cho

các ngành công nghiệp sữa và bia. Ngoài ra, siêu âm có thể cải thiện một số đặc điểm các

sản phẩm như màu sắc, cấu truch1, và thời gian bảo quản, cũng như duy trì tốt một số giá

Page 17



trị dinh dưỡng giống như được tìm thấy trong các sản phẩm tươi. Một ví dụ là quá trình

oxy hóa sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp đồ uống có cồn. Quá trình được sự hỗ

trợ của siêu âm vì nó tăng cường quá trình oxy hóa trong các sản phẩm lên men dẫn tới

tạo hương vị đặc trưng và làm chín sớm. Siêu âm là 1MHz làm thay đổi cân bằng rượu /

ester tạo ra sự làm chín rõ ràng trong sản phẩm. Nó đã được sử dụng cho các loại rượu

vang, rượu whisky, và rượu có cồn (Mason, 1996).

5.4.



Bánh mì



Chất lượng bánh mì luôn luôn là một chủ đề và một yếu tố mà các nhà khoa học

thực phẩm đang cố gắng đổi mới và cải thiện. Hiện nay những sự lựa chọn khác nhau như

bánh mì đông lạnh và sấy thăng hoa có sẵn trên thị trường, cấu trúc của sản phẩm cuối

cùng là một thông số quan trọng. Kỹ thuật truyền thống để đánh giá cấu trúc là rất thường

xuyên làm hư hỏng mẫu. Siêu âm cung cấp các lợi thế là một kỹ thuật không phá hỏng

được biết cấu tạo của bánh mì thông qua các thông số âm thanh. Cấu trúc vật lý của thực

phẩm là việc khó khăn để nghiên cứu vì tính không đồng nhất của thực phẩm, như với

bánh mì, nhưng sóng âm thanh có thể cung cấp thông tin về cấu trúc của ruột bánh mì.

Các tế bào chứa khí xác định tính đồng nhất về cấu trúc của ruột bánh mì, và thông qua

một số thông số siêu âm, cấu trúc vật lý có thể được đánh giá. Vận tốc và độ giảm âm của

sóng siêu âm (tại 54kHz) đã được sử dụng để mô tả các yếu tố chất lượng nhất định của

bánh mì. Ví dụ, thay đổi trong vi cấu trúc của ruột bánh mì sấy thăng hoa do sự thay đổi

tính dày đặc (100-300 kg/m3) đã được đánh giá, cho thấy kích thước và hình dạng của

các tế bào chứa khí trong bánh mì rất nhạy cảm với các phép đo siêu âm, trong khi biên

độ tín hiệu tăng tuyến tính với độ dày đặc (Elmehdi et al., 2003). Kỹ thuật không gây phá

hủy này là một công cụ rất hữu ích trong ngành công nghiệp các sản phẩm từ ngũ cốc

trên thế giới cho phép các nhà sản xuất hiểu được cấu trúc của sản phẩm cuối mà không

cần điều chỉnh.

5.5.



Sự đồng nhất sản phẩm



Page 18



Một lĩnh vực trong đảm bảo chất lượng thực phẩm là đề cập đến việc phát hiện các

vật thể lạ trong sản phẩm cuối cùng. Trong một nỗ lực để đảm bảo sự an toàn của thực

phẩm, tất cả các ngành công nghiệp thực phẩm phải phát hiện tỉ mỉ đối với kim loại, thủy

tinh, xương, và các vật liệu khác mà có thể có khả năng xâm nhập vào thực phẩm trong

dây chuyền chế biến. Xương động vật trong các sản phẩm thịt, mảnh thủy tinh trong lọ

thủy tinh, và phoi kim loại từ trong vật liệu đôi khi được phát hiện trong các sản phẩm do

thực hành sản xuất không tốt (Hæggström và Luukkala, 2001). Các nhà nghiên cứu khác

nhau đã tập trung vào công việc của họ về vấn đề này riêng lẽ. Knorr et al. (2004) cho

thấy các vật thể lạ như thủy tinh và những mảnh nhựa, và vật liệu, có thể được phát hiện

trong sữa chua, nước ép trái cây, và nước sốt cà chua bằng các tín hiệu siêu âm trong một

phân tích thời gian-tần số. Các vật thể cát từ nguyên liệu như đá, thủy tinh, gỗ, nhựa,

xương và những mặt cầu bằng thép đã được phát hiện trong phô mai và mứt marmalade

bằng siêu âm, cho thấy sự không phá hủy này và phương pháp có độ nhạy cao là hữu hiệu

để sử dụng trong một sản phẩm đồng nhất với độ sâu thăm dò 20-75 mm (Hæggström và

Luukkala, 2001). Nén xung siêu âm (UPC – Ultrasonic Pulse Compression) được sử

dụng để phát hiện các biến đổi trong độ sệt của một số chất lỏng, mực chất lỏng trong

chai dạng polymer chứa thức uống, và các vật thể lạ trong các thùng chứa. Đây có thể

những thay đổi trong các thuộc tính âm thanh của môi trường, chủ yếu là sự truyền vận

tốc và trở kháng âm học, có thể liên quan đến những thay đổi trong thành phần của sản

phẩm thực phẩm. Siêu âm được liên kết với không khí (air-coupled ultrasonics) là một kỹ

thuật mới được sử dụng để ước lượng mực nước trong một chai nước uống polymer (Gan

et al., 2002). Các tỷ lệ khối lượng các thành phần trong thực phẩm như syrup, nước quả,

và đồ uống có cồn cũng có thể được xác định bằng sóng siêu âm, và đo lường hàm lượng

của chất béo bán bão hòa cũng đã được thử nghiệm thành công với siêu âm (Coupland,

2004). Mức độ dày đặc của một số loại thực phẩm, bao gồm cả phô mai Cheddar, thịt

hộp, và nước sốt nam việt quất, đã được đo bằng kỹ thuật siêu âm để xác định tốc độ âm

thanh trong sản phẩm, phương pháp này cho kết quả tương tự như các lần kiểm tra khó

khăn hơn sử dụng cặp đo kích thước (Saggin và Coupland, 2001). Trong ví dụ khác, việc

chứng minh hiệu quả của siêu âm lên chất lượng sản phẩm, nồng độ chất khô là một

Page 19



thông số quan trọng trong công nghiệp chế biến sản phẩm dạng huyền phù đặc ; trong

ngành công nghiệp, các thông số về mật độ và độ suy giảm của sóng siêu âm đã được

chứng minh là công cụ hữu ích để đảm bảo chất lượng và kiểm soát quy trình của các hệ

huyền phù dày đặc, cả hai thông số có liên quan đến nồng độ của môi trường (Bamberger

và Greenwood, 2004). Một ứng dụng trực tiếp của loại siêu âm này là trong suốt quá

trình lên men, trong đó nồng độ đường thay đổi cho phù hợp với việc tạo ethanol để nấm

men hoạt động. Nồng độ ethanol và đường có thể được ước tính dựa trên vận tốc sóng âm

đi qua môi trường (Schöck và Becker, 2010). Ở đây quan trọng là phải nhận xét các đặc

tính của sóng siêu âm, chẳng hạn như tần số và cường độ, hoặc các thông số âm thanh

liên quan đến môi trường – như độ hệ số tắt, vận tốc, trở kháng âm thanh, hoặc mật độ phải được lựa chọn thẩm định một cách cẩn thận để xác định các tính chất cụ thể của các

loại thực phẩm mà các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm. Siêu âm cũng đang được thử

nghiệm về kiểm soát chất lượng vi sinh vật : một số nghiên cứu thực hiện trên sữa đóng

gói vô trùng cho thấy sự tạo dòng âm thanh gây ra bởi siêu âm trong chất lỏng bị ảnh

hưởng bởi các hoạt tính vi sinh vật, và do đó, những vi khuẩn làm thay đổi các thông số

hóa lý có thể được phát hiện (về số lượng) thông qua việc sử dụng sóng siêu âm

(Gestrelius et al, 1993).

5.6.



Rã đông / lạnh đông / kết tinh



Như trong trường hợp của kỹ thuật áp suất cao, siêu âm không giới hạn các ví dụ

nêu trên, mỗi ngày các ứng dụng mới đang được sử dụng và thử nghiệm trong công

nghiệp thực phẩm, trong khi một số lượng quan trọng là vẫn còn đang nghiên cứu. Một

trong những ứng dụng sẽ sử dụng trong các quá trình rã đông, siêu âm năng lượng cao

được sử dụng để hỗ trợ làm rã đông thịt bò, thịt lợn,và cá, với tần số và cường độ khoảng

500 kHz và 0,5 W/cm-2. Với bức xạ siêu âm, các vấn đề thường gặp trong rã đông bằng vi

sóng - làm nóng bề mặt - được giảm thiểu, trong đó mẫu được rã đông đến độ sâu 7,6 cm

trong khoảng 2,5 h (Miles et al., 1999).



Page 20



Siêu âm năng lượng, với tần số trong khoảng 20-100 kHz, đã chứng tỏ hữu ích

trong việc hình thành các tinh thể nước đá trong lạnh đông của nước, vì tỷ lệ này được cải

thiện và giảm thiệt hại tế bào. Cơ chế tham gia là xâm thực khí, trong đó các bong bóng

được tạo ra vang âm như là mầm cho sự phát triển tinh thể (Sun và Li, 2003). Siêu âm là

một phương pháp hữu dụng cao trong việc kiểm soát các quá trình kết tinh vì nó làm tăng

tỷ lệ tạo mầm và tốc độ tăng trưởng tinh thể, do đó tạo ra các vị trí tạo mầm mới. Tốc độ

lạnh đông của khoai tây được hỗ trợ bởi siêu âm thì rất nhanh, với công suất là15,85 W

và thời gian xử lý là 2 phút, hơn nữa; một vi cấu trúc tốt hơn đã đạt được trong điều kiện

lạnh đông do tốc độ cao của quá trình (Sun và Li, 2003). Trong một số quá trình kết tinh,

như trong giai đoạn đầu của lạnh đông, siêu âm đóng vai trò rất quan trọng bởi vì nó có

thể thúc đẩy quá trình. Do đó kích thước của các tinh thể nhỏ hơn so với trong lạnh đông

thông thường, và cho một số sản phẩm như dâu tây, kết quả thực tế này giảm thiệt hại

quan trọng cho vi cấu trúc của sản phẩm. Một số nghiên cứu sử dụng siêu âm đã được

thực hiện trên kem que đá (ice lollipop), và mặc dù sự bám dính tốt hơn của kem đá đến

que gỗ được quan sát, phần kem đá trở nên cứng hơn hơn so với sản phẩm thông thường

(Mason, 1996). Siêu âm đã được sử dụng để giám sát quá trình làm lạnh gelatin, thịt gà,

cá hồi, thịt bò, và yogurt bằng cách đo thời gian tiếp xúc của xung siêu âm với bề mặt

làm lạnh. Trong các sản phẩm đồng đều, sự chuyển động của lớp mạ băng được đo bằng

thời gian của một xung siêu âm, bằng cách ghi chép lại các sự lặp lại như là một hàm của

thời gian, tương quan với tỷ lệ phần trăm thực phẩm đông lạnh(Sigfusson et al., 2004).

5.7.



Trích ly



Việc sử dụng siêu âm trong quá trình trích ly mang lại lợi ích bao gồm sự thẩm

thấu tốt hơn của dung môi vào tế bào nguyên liệu, tăng cường sự khuếch tán, và cải thiện

sự thoát tế bào chất do sự đứt đoạn của thành tế bào. Vài ví dụ của việc sử dụng siêu âm

có trong trích ly đường từ củ cải đường, các hợp chất dùng làm thuốc (Helicid, berberine

hydrochloride, bergenin), và protein từ đậu nành đã loại béo và trà. Thông qua trích ly

enzyme rennin để sản xuất phô mai, việc sử dụng siêu âm đạt được năng suất trích ly

enzyme cao hơn so với trích ly thông thường. Những lợi thế của việc sử dụng siêu âm

Page 21



trong quá trình trích ly đang giảm nhiệt độ và rút ngắn thời gian trích ly, dẫn đến một

dịch chiết tinh khiết hơn. Nhiều quá trình trích ly siêu âm đã được tăng lên đến mức công

nghiệp vì trong những lợi thế đã được nêu trên (Mason, 1996). Một ví dụ về một lợi thế

đặc biệt là trong quá trình trích ly các chất rắn từ nước trà, dẫn đến năng suất gia tăng gần

20%. Một ví dụ khác là việc giảm thời gian ngâm đã đạt được với siêu âm trong quá trình

chiết xuất alkaloid reserpine từ Rauwolfia serpentina. Các hợp chất từ Salvia officinalis

cũng trích ly nhanh hơn, và các chất acid antioxidant carnosic chiết xuất từ thảo mộc

Rosmarinus officinalis (cây hương thảo) được tăng lên thậm chí là số lần trích ly đã được

giảm. Trong ví dụ cuối cùng, siêu âm ở 40 kHz được kết hợp với nhiệt độ từ 47◦C đến

53◦C và đánh giá tại 15, 30, và 45 phút; chỉ cần 15 phút là đủ để trích ly hầu hết nguyên

liệu, khi siêu âm tăng cường sự khuếch tán , kết quả của việc phá vỡ tế bào (Albu et al.,

2004.). Trong một ví dụ khác về việc sử dụng siêu âm năng lượng trong quá trình trích ly

đường và protein từ bã đậu nành cho thấy kết quả tuyệt vời của siêu âm sau một thời gian

ngắn (ít hơn 120 s), cho thấy một lượng đường và protein thổng thoát ra lên tới 50 và

46%, một cách tương ứng, so sánh với các mẫu chưa xử lý, nâng cao năng suất trong quá

trình trích ly và giảm chi phí sản xuất (Karki et al., 2010).

Một số nghiên cứu chiết xuất các chất có hoạt tính sinh học hỗ trợ bằng siêu âm

(Kamaljit Vilkhu et al., 2008)

Mục



tiêu Sản phẩm Dung môi



Phương pháp



chiết xuất



Điều



kiện Lượng gia



thực hiện



tăng



hiệu



suất thu hồi

Beta-



Carrot



Nước



carotene



Phòng



thí Xung



(%)

15-25



nghiệm, 24kHz, quanh

20-75Ws/ml.

Ethyl-



Phòng



acetate



nghiệm, 24kHz, quanh

Page 22



thí Xung



8-20



20-75Ws/ml.

Phòng

thí Xung



Polyphenol







s



đỏ



nghiệm, 24kHz, quanh



Trà đen



20-75Ws/ml.

Phòng

thí 90oC



Polyphenol



nho Nước



Nước



s



nghiệm, 24kHz,



Polyphenol



8-10Ws/ml.

Phòng



Táo



Nước



thí 80oC



s



nghiệm, 40kHz,



Gingerols



Carbon



20-75Ws/ml.

Phòng

thí 160bar



dioxide



nghiệm, 20kHz.



Gừng



siêu



11-35



6-18



6



30



tới



hạn



Các báo cáo quá trình trích ly trong tài liệu là việc chiết xuất dầu quả hạnh, những

chất chiết xuất từ thảo dược (thì là, hoa bia, cúc vạn thọ, bạc hà), saponin trong nhân sâm,

gừng, rutin, carnosic acid từ cây hương thảo, polyphenols , acid amin và caffeine từ xanh

trà, và pyrethrins từ hoa. Nói chung tất cả các quá trình này đã được hưởng lợi từ việc sử

dụng siêu âm, cho thấy năng suất trích ly và tốc độ trích ly cao hơn, thời gian xử lý ngắn

hơn, và hiệu quả hơn trên toàn quá trình (Vilkhu et al., Năm 2008).

Gần đây, nghiên cứu về các phản ứng hóa học siêu âm diễn ra trong siêu âm cho

thấy các phản ứng này khi được khống chế thành công có thể là một công cụ quan trọng

để trích ly thực phẩm. Phản ứng hydroxyl hóa của một số hóa chất thực phẩm cộng với

một số các gốc hydroxyl được tạo ra trong quá trình xâm thực khí có thể tăng cường các

đặc tính chức năng của các hóa chất này; ví dụ, các hợp chất phenolic có thể tăng cường

tính chất chống oxy hóa của chúng trong điều kiện siêu âm đặc biệt (Ashokkumar et al.,

2008).



Page 23



5.8.



Làm sạch



Ngoài vô số các ứng dụng khác, siêu âm là một phương pháp rất hiệu quả cho mục

đích làm sạch. Nó có thể đánh bật bụi bẩn và vi khuẩn từ các bề mặt và tiếp cận các kẽ hở

rất khó chạm đến khi sử dụng các phương pháp thông thường. Các dụng cụ và bề mặt

thiết bị y tế, trong phẫu thuật, nha khoa, và trong chế biến thực phẩm được làm sạch bằng

siêu âm. Gần đây, siêu âm đã được áp dụng kết hợp với một chất diệt khuẩn để làm sạch

bề mặt trứng từ trại ấp. Hoạt tính của các đioxit hóa học cũng được nâng cao bởi siêu âm

(Mason, 1996). Hơn nữa, nhiều nghiên cứu cho thấy siêu âm (40 kHz) có thể được sử

dụng để loại bỏ màng sinh học (biofilm), đôi khi là nguyên nhân gây tích tụ bẩn trong

một số thiết bị ngành công nghiệp thực phẩm. Trong ngành công nghiệp sữa, ví dụ như,

sự tích tụ bẩn trong các ống được sử dụng để thanh trùng và xử lý những sản phẩm nào

đó thường là nguyên nhân gây nhiễm bẩn sữa, vì một số vi sinh vật có thể bám vào các

thành ống. Siêu âm có hiệu quả gấp hai lần trong việc loại bỏ màng sinh học từ một số bề

mặt được xử lý so với phương pháp phổ biến là làm thông sạch các thiết bị (OulahalLagsir et al., 2000); cũng vậy, siêu âm là rất hữu ích trong việc làm sạch các quá trình lọc

membrane các sản phẩm từ sữa trong suốt các quá trình siêu lọc khi áp dụng tại một tần

số thấp và ổn định (ví dụ, 50 kHz), so với sử dụng gián đoạn (Muthukumaran et al.,

2007).

Siêu âm cũng đang được nghiên cứu như là một đổi mới cho các quy trình khử

trùng bằng chlore khi khử trùng nước. Do việc tạo ra các gốc tự do trong các dung dịch

nước trong suốt quá trình xử lý bằng siêu âm, một số nghiên cứu đã thực hiện trong nước,

tập trung vào tác nhân gây bệnh nổi bật Cryptosporidium parvum. Với siêu âm như là

một kỹ thuật khử trùng, một số vấn đề liên quan đến sản phẩm gây ung thư hình thành

trong quá trình khử trùng bằng chlore có thể tránh được. Các nghiên cứu được thực hiện

với S. cerevisiae, mà theo tác giả, nó có cấu trúc tương tự như các vi sinh vật gây

bệnh.Với dung dịch natri hypochlorite (NaClO), siêu âm xử lý tại 27,5 MHz cho những

lần xử lý dài còn mang lại một hiệu ứng tốt hơn chống lại các tế bào (Tsukamoto et al.,

2004a, b).

Page 24



5.9.



Cắt thực phẩm



Cắt bằng siêu âm có thể phân biệt với cắt thông thường do đặc tính chuyển động

đặc biệt của công cụ cắt, như sự chuyển động thông thường của thiết bị được chồng chập

bởi rung động siêu âm. Nói chung, hệ thống cắt bằng siêu âm bao gồm một chuỗi các yếu

tố tạo ra và truyền rung động siêu âm cho khu vực tách biệt (Hình 5.1.). Máy phát điện

cung cấp một hiệu điện thế xoay chiều (AC) với tần số siêu âm mong muốn, thường là

trong khoảng 20 - 50 kHz. Dao động điện này được chuyển thành chuyển động cơ xoay

chiều của tần số tương ứng bằng phương tiện của một bộ chuyển đổi điện áp (piezoelectric transducer)(bộ chuyển đổi). Một bộ phận ghép nối (bộ khuếch đại) chuyển thành

các rung động cơ học như sóng âm thanh mang chất rắn đến đầu sonotrode, sau khi

khuếch đại hoặc suy giảm của biên độ. Các sonotrode hoạt động như một bộ cộng hưởng

cơ học, mà rung động chủ yếu theo chiều dọc của trục rung. Các sonotrode có thể thậm

chí hoạt động như các công cụ cắt, tuy nhiên, đòi hỏi phải có biên độ tối đa ở cạnh cắt,

hoặc có thể hành động như một bộ ghép nối cho một lưỡi dao cắt độc lập. Để đảm bảo ổn

định năng suất vận hành máy, toàn bộ hệ thống dao động được điều chỉnh để tần số hoạt

động liên tục.



Page 25



Hình 5.1. Nguyên tắc của các hệ thống cắt siêu âm và cấu hình chính cho sự tương tác

giữa nguyên liệu cắt và công cụ cắt. Mô tả chi tiết cho a, b và c, xem văn bản. || là điểm

kích thích. Các mũi tên một đầu chỉ chiều của trục di chuyển; mũi tên hai đầu chỉ chiều

của trục rung động.

Tùy thuộc vào việc lắp của công cụ cắt đến sonotrode và trên định hướng của cạnh

cắt tương đối so với trục rung động, ba cấu hình chính có thể được phân biệt:





Trục rung động chính và trục chuyển động của các công cụ cắt là giống nhau,

nhưng trục rung động chính là vuông góc với cạnh cắt (Hình 5.1 a). Ví dụ , điều

này là sự thật trong một cắt kiểu máy xén nơi tạo ứng suất và sức căng trên nguyên

Page 26



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM

Tải bản đầy đủ ngay(35 tr)

×