Ultraschalltechnologie für die Milchindustrie
In den letzten Jahrzehnten haben alternative Methoden zur Verbesserung der traditionellen Lebensmittelverarbeitung zugenommen. Darüber hinaus gewinnt die Entwicklung neuer Molkereiprodukte aufgrund der gestiegenen Nachfrage der Verbraucher nach leckeren, gesunden und minimal verarbeiteten Produkten immer mehr an Bedeutung. Ultraschallbearbeitung oder Ultraschallbearbeitung ist eine vielversprechende Alternativtechnologie in der Lebensmittelindustrie, da sie das Potenzial hat, die technischen und funktionellen Eigenschaften von Milch und Milchprodukten zu verbessern.
Die Anwendung von Ultraschall auf die konventionelle Milchverarbeitung hat das Potenzial, der Milchindustrie erhebliche Vorteile zu bieten, wie etwa mögliche Kosteneinsparungen und eine verbesserte Produktleistung. Verarbeitungsmethoden in vielen Molkereianwendungen haben in den letzten Jahren Vorrang vor traditionellen thermischen Verarbeitungsmethoden. Ultraschall erzeugt physikalische Kräfte wie Schallströme, Schallstrahlung, Scherung, Mikrostrahlen und Stoßwellen.
Arbeitsprinzip
Hochintensiver Ultraschall wird als Schallwellen außerhalb des menschlichen Hörbereichs erkannt. Der Frequenzbereich des Ultraschalls beträgt 20 kHz-10 MHz. Die Wechselwirkung zwischen Ultraschallwellen, Flüssigkeit und gelöstem Gas verursacht"Kavitation" wenn Ultraschallwellen das flüssige Medium durchdringen.
Unter Einwirkung von Ultraschallwellen verschmelzen viele in der Flüssigkeit gelöste Blasen durch Gleichrichtung und Diffusion. Blasen werden weiter wachsen, und die vergrößerten Blasen schwingen und unterliegen Schwankungen unter der Einwirkung von Ultraschallwellen. Wenn die Blasen den von der Ultraschallfrequenz abhängigen Resonanzgrößenbereich erreichen, dehnen sie sich maximal aus und platzen heftig. Dieses heftige Phänomen kann hohe Temperatur- und Druckbedingungen von bis zu 10.000 K erzeugen. Dieses Phänomen wird"momentane Kavitation" genannt. Sofortige Kavitation kann flüssige Emulgierungs- und Sterilisationsaktivitäten abschließen.
Ultraschallemulgierung
Aufgrund der fortschrittlichen Natur der Ultraschalltechnologie kann die Ultraschalltechnologie als ausgezeichnete Wahl verwendet werden, um kleinere Tröpfchengrößen, eine enge Größenverteilung, ein Etikett mit der Möglichkeit, den kleinsten Emulgatorgehalt zu verwenden, eine erhöhte Emulsionsstabilität, eine einfache Bedienung und Reinigung zu produzieren Aufgrund des geringen Energieverbrauchs sind die Produktionskosten gering. Daher wurde Niederfrequenz- und Hochleistungs-Ultraschall weit verbreitet verwendet, um stabile Emulsionen herzustellen. Die von der Blase erzeugte Stoßwelle kollabiert in der Nähe der beiden disjunkten Phasengrenzen. Die leicht lösliche Flüssigkeit führt zu einer effektiven Vermischung der beiden Flüssigkeiten.
Der Prozess der Ultraschallemulgierung ist in zwei Schritte unterteilt. Im ersten Schritt werden die Tröpfchen der dispergierten Phase in die kontinuierliche Phase explodiert, was zur Bildung kleinerer Tröpfchen unter Verwendung von Turbulenzen, die durch mechanische Schwingungen verursacht werden, führt. Dieser zweite Schritt besteht darin, die Tröpfchen-Tröpfchen-Verschmelzung durch Anregung an der Grenzfläche zu initiieren. Beim abschließenden Emulgierungsverfahren mit Tröpfchengröße ist die aufgrund der Konkurrenz zwischen den Emulgatoren erhaltene Verteilung zwei entgegengesetzte Prozesse.
Ultraschall-Sterilisation
Milch bietet eine ideale Umgebung für das Wachstum von Mikroorganismen, daher ist die Qualität der Mikroorganismen für Milch und Milchprodukte sehr wichtig. Die Wärmebehandlung ist die gebräuchlichste Methode, um das mikrobielle Wachstum in der Milchindustrie zu kontrollieren. Jedoch haben sich verschiedene physikalische und chemische, ernährungsphysiologische und sensorische Eigenschaften geändert, und aus diesem Grund wurde nach alternativen Verfahren gesucht. In diesem Fall kann die Beschallung sterilisiert werden, während Farbe, Geschmack und Nährwert von Milchprodukten weitestgehend erhalten bleiben.
Die antibakterielle und bakterizide Wirkung der akustischen Kavitation wird durch die intrazelluläre Kavitation erzeugt, die die Struktur- und Funktionskombination von Bakterien zerstört und schließlich die Inaktivierung von Mikroorganismen vervollständigt. Zudem können die Druck- und Temperaturschwankungen der Ultraschallbehandlung die Zellwände schädigen. Die Bildung freier Radikale und Mikrofluidik zerstören und verdünnen Zellmembranen und zerstören Mikroorganismen.
Zusammenfassen
Im Vergleich zu anderen aufkommenden Technologien gilt die Attraktivität von Ultraschall als Verarbeitungstechnologie als sicher. In den letzten zehn Jahren hat sich diese Technologie schnell zu einem schonenden nicht-thermischen Verarbeitungswerkzeug entwickelt, das viele konventionelle Anwendungen in der Milchverarbeitung ersetzen oder unterstützen kann, wie die Inaktivierung von Mikroorganismen und Enzymen, Homogenisierung und Emulgierung, Emulgierung, Kristallisation und Funktionsverbesserungen im Milchsystem.
