تقنية فصل الموجات فوق الصوتية
في السنوات الأخيرة، استخدمت على نطاق واسع الموجات الصوتية بالموجات فوق الصوتية عالية التردد مع ترددات تتجاوز 400 كيلوهرتز في تطبيقات مختلفة كوسيلة لتحسين معدل استرداد المواد الغذائية في خليط متعدد المكونات. فرضية الفصل بالموجات فوق الصوتية هو تحقيق تعزيز كبير لعملية الفصل دون تغيير السلامة الفيزيائية أو الكيميائية للغذاء. تطبيق الموجات فوق الصوتية الدائمة النتائج في تحديد المواقع المحددة من قطرات أو جزيئات الفردية في العقد الضغط أو antinodes في المفاعل، مما يزيد من احتمال أنها سوف تتراكم أو تتجمع في كيانات أكبر بسرعة أكبر. ويعزز حجم الجسيمات المتزايد التعويم أو الترسيب، مما يعزز ميل خليط المادة إلى الانفصال. وسيفصل هذا الفصل المبادئ الرئيسية الكامنة وراء هذه التكنولوجيا وكيفية تطبيقها على خطوط إنتاج تجهيز الأغذية القائمة. وسوف تظهر تطبيق هذه التكنولوجيا في تجهيز الأغذية، والنجاح التجاري لصناعة تجهيز زيت النخيل والإمكانات المستقبلية لمنتجات الألبان والمنتجات البيولوجية.
فصل بالموجات فوق الصوتية
مقدمة لفصل الموجات فوق الصوتية
وقد درس تجهيز بالموجات فوق الصوتية من المواد الغذائية لسنوات عديدة، ويتركز التطبيق أساسا في نطاق التردد من 20-100 كيلوهرتز. وتسمى هذه المنطقة عادة منطقة "بالموجات فوق الصوتية السلطة". هنا، قد يكون هناك ظاهرة تسمى التجويف الصوتي. الموجات فوق الصوتية تطبيق موجات الضغط على السائل، مما تسبب في الغازات الذائبة الموجودة في الحل لتشكيل الفقاعات التي تتوسع والتعاقد. بسبب الالتحام ونقل الكتلة ، ستمر هذه الفقاعات بمرور الوقت وينهار عندما تصل إلى قطر الفقاعة المسمى حجم الرنين. وغالبا ما تكون أحداث الانهيار عالية الكثافة، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة إلى 10,000 ك، مما يولد موجات صدمة ضغط لمئات الأجواء في الفضاء المحلي للفقاعة المنهارة. يمكن استخدام هذه الآثار المادية بشكل فعال للقص المكثف والاختلاط والتدفئة ، وهي مناسبة لتطبيقات تجهيز الأغذية مثل الاستحلاب أو التجانس أو الاستخراج أو المعالجة الحرارية.
تكنولوجيا فصل الموجات فوق الصوتية وعادة ما يستخدم الموجات فوق الصوتية عالية التردد (> 0.4 ميغاهيرتز إلى عدة ميغاهيرتز) لفصل قطرات الطعام و / أو الجسيمات المعلقة في السائل. في هذه الترددات العالية ، والقص المتزايد والأضرار المادية الناجمة عن تمزق فقاعة التجويف العنيف يكاد لا يذكر. أولا، تزداد عتبة التجويف مع زيادة تردد الموجات فوق الصوتية، مما يقلل من احتمال حدوث انهيار. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حجم الرنين لانفجار الفقاعة يتناسب أيضا عكسيا مع تكرار الموجة الصوتية. ومع انخفاض حجم الرنين، ينخفض زخم أحداث انهيار الفقاعات، بحيث عندما يكون التردد أكبر من 1mhz، تصبح أحداث الانهيار هذه حميدة نسبيا. لذلك، فصل بالموجات فوق الصوتية يختلف عن تطبيقات المعالجة بالموجات فوق الصوتية نموذجية. وهدفها هو تحقيق معالجة "حميدة" من خلال تجنب انفجار الفقاعات العنيفة.
تكنولوجيا الفصل في النظام الغذائي
وتشمل عمليات فصل الأغذية التقليدية الطرد المركزي، وهطول الأمطار أو التوضيح، والتخبط الناجم كيميائيا، والترشيح الغشائي. وقد أثبتت عمليات الفصل هذه أنها أساليب تشغيل مستقرة.
ومع ذلك، لا تزال هناك بعض المشاكل المحتملة، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر ما يلي:
1.High استهلاك الطاقة؛
2. قد يؤدي القص المفرط إلى تلف سلامة المنتج؛
3. تلوث المنتج يحد من الناتج أو يتطلب الكثير من التنظيف؛
4.The سرعة الفصل بطيئة.
5.الاستخدام المفرط للمواد الكيميائية.
يمكن استخدام فصل الموجات فوق الصوتية وحدها أو بالاشتراك مع هذه التقنيات لتحسين كفاءة العملية.
في صناعة الأغذية ، فصل الموجات فوق الصوتية هو الأكثر فعالية في ثلاثة جوانب رئيسية:
الأول هو التخبط أو تعزيز التجميع ، أي تطبيق الموجات الدائمة بالموجات فوق الصوتية في التوضيح الحالي أو أنظمة التعويم الكيميائية يمكن أن تزيد بشكل كبير من المعدل الذي يحدث فيه الانفصال ، وبالتالي تقليل وقت الإقامة و / أو المتطلبات الكيميائية. ويمكن أن تقلل التكاليف، وتزيد الإنتاجية، وتقلل من البصمة الإيكولوجية.
الطريقة الثانية هي المعالجة المسبقة أو المعالجة المسبقة للمكونات الغذائية في المنبع ، ومن ثم تنفيذ عملية الفصل. هذه الاستراتيجية فعالة بشكل خاص في التعامل مع الأطعمة غير المتجانسة، مثل الأطعمة التي تحتوي على منتجات صلبة وسيولة وسيولة. على سبيل المثال، المواد قشر من الفاكهة النخيل سحقت. تطبيق الموجات فوق الصوتية ليس فقط يبدأ بلمرة المواد، ومعدل الفصل أسرع في عملية توضيح المصب، ولكن أيضا القص المادي لطيف التي تقدمها الموجات فوق الصوتية يمكن أن تساعد في الإفراج عن المزيد من المنتجات. وهذا يمكن أن يوفر أعلى مرحلة الصلبة استعادة المنتج والحد من متطلبات الطاقة المحتملة من خلال فصل أسرع وأكثر كفاءة المصب. جنبا إلى جنب مع الفواصل القائمة مثل فصل الطرد المركزي، فإنه يمكن أن توفر الكثير من الطاقة.
وأخيرا، يمكن تعديل معلمات الفصل من ميغاسونيك (مثل التردد ومستوى الطاقة ووقت الإقامة) لإزالة جزيئات ذات أحجام محددة بشكل انتقائي. لذلك، يمكن استخدامه كأداة للتجزء للمكونات الغذائية المنتشرة في المرحلة المستمرة. من خلال تقسيم إلى تيار مع فوائد غذائية أو هيكلية أعلى، وتشمل المكونات التي يمكن إضافتها: الدهون والبروتين والكربوهيدرات والألياف. لهذا السبب، تقنية فصل الموجات فوق الصوتية هو تكملة لعملية فصل الغشاء القائمة.
