تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية المطبقة على صناعة الألبان
على مدى العقود القليلة الماضية ، ازدادت الطرق البديلة لتحسين المعالجة التقليدية للأغذية. بالإضافة إلى ذلك ، أصبح تطوير منتجات الألبان الجديدة أكثر أهمية بسبب زيادة طلب المستهلكين على المنتجات اللذيذة والصحية والمعالجة بالحد الأدنى المعالجة بالموجات فوق الصوتية أو المعالجة بالموجات فوق الصوتية هي تقنية بديلة واعدة في صناعة الأغذية لأنها تتمتع بالقدرة على تحسين الخصائص التقنية والوظيفية للحليب ومنتجات الألبان.
إن تطبيق الموجات فوق الصوتية على معالجة الألبان التقليدية لديه القدرة على توفير فوائد كبيرة لصناعة الألبان ، مثل التوفير المحتمل في التكاليف وتحسين أداء المنتج. تحظى طرق المعالجة في العديد من تطبيقات الألبان بالأولوية على طرق المعالجة الحرارية التقليدية في السنوات الأخيرة. تولد الموجات فوق الصوتية قوى فيزيائية ، مثل التيارات الصوتية ، والإشعاع الصوتي ، والقص ، والنفاثات الدقيقة ، وموجات الصدمة.
مبدأ العمل
يتم التعرف على الموجات فوق الصوتية عالية الكثافة على أنها موجات صوتية تتجاوز نطاق السمع البشري. نطاق تردد الموجات فوق الصوتية هو 20 كيلو هرتز -10 ميجا هرتز. سيؤدي التفاعل بين الموجات فوق الصوتية والغاز السائل والمذاب إلى حدوث"؛ Cavitation"؛ عندما تمر الموجات فوق الصوتية عبر الوسط السائل.
تحت تأثير الموجات فوق الصوتية ، سيتم دمج عدد كبير من الفقاعات المذابة في السائل بسبب التصحيح والانتشار. ستستمر الفقاعات في النمو ، وتتأرجح الفقاعات المتضخمة وتعاني من تقلبات تحت تأثير الموجات فوق الصوتية. عندما تصل الفقاعات إلى نطاق حجم الرنين ، والذي يعتمد على تردد الموجات فوق الصوتية ، فإنها ستتوسع إلى الحد الأقصى وتنفجر بعنف. يمكن أن تنتج هذه الظاهرة العنيفة درجات حرارة عالية وظروف ضغط تصل إلى 10000 كلفن وتسمى هذه الظاهرة" ؛ التجويف اللحظي" ؛. يمكن أن يكمل التجويف اللحظي استحلاب السوائل وأنشطة التعقيم.
استحلاب بالموجات فوق الصوتية
نظرًا للطبيعة المتقدمة لتقنية الموجات فوق الصوتية ، يمكن استخدام تقنية الموجات فوق الصوتية كخيار ممتاز لإنتاج أحجام قطرات أصغر ، وتوزيع ضيق الحجم ، وملصق مع القدرة على استخدام أصغر محتوى مستحلب ، وزيادة استقرار المستحلب ، وسهولة التشغيل والتنظيف - بسبب انخفاض استهلاك الطاقة ، تكلفة الإنتاج منخفضة لذلك ، تم استخدام الموجات فوق الصوتية منخفضة التردد وعالية الطاقة على نطاق واسع لإنتاج مستحلبات مستقرة. تنهار موجة الصدمة الناتجة عن الفقاعة بالقرب من حدي الطور المنفصلين. ينتج عن السائل القابل للذوبان بسهولة خلط فعال للسائلين.
تنقسم عملية الاستحلاب بالموجات فوق الصوتية إلى خطوتين. تتضمن الخطوة الأولى تفجير قطيرات الطور المشتت في الطور المستمر مما يؤدي إلى تكوين قطرات أصغر باستخدام الاضطراب الناجم عن الاهتزازات الميكانيكية. هذه الخطوة الثانية هي بدء دمج القطيرات من خلال الإثارة في الواجهة. في عملية استحلاب حجم القطرة النهائية ، يكون التوزيع الذي تم الحصول عليه بسبب المنافسة بين المستحلبات عمليتين متعاكستين.
التعقيم بالموجات فوق الصوتية
يوفر الحليب بيئة مثالية لنمو الكائنات الحية الدقيقة ، لذا فإن جودة الكائنات الدقيقة مهمة جدًا للحليب ومنتجات الألبان. المعالجة الحرارية هي الممارسة الأكثر شيوعًا المستخدمة للتحكم في نمو الميكروبات في صناعة الألبان. ومع ذلك ، فقد تغيرت العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية والتغذوية والحسية ، ولهذا السبب ، تم البحث عن طرق بديلة. في هذه الحالة ، يمكن تعقيم الصوتنة مع الحفاظ على لون منتجات الألبان وطعمها وتغذيتها إلى أقصى حد.
يتم إنتاج التأثير المضاد للبكتيريا والتأثير المضاد للجراثيم الناتج عن التجويف الصوتي عن طريق التجويف داخل الخلايا ، والذي يدمر بنية ووظيفة تركيبة البكتيريا ، وينتهي أخيرًا بتثبيط الكائنات الحية الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تقلبات الضغط ودرجة الحرارة للعلاج بالموجات فوق الصوتية يمكن أن تلحق الضرر بجدران الخلايا. إن تكوين الجذور الحرة والموائع الدقيقة يدمر ويخفف أغشية الخلايا ويدمر الكائنات الحية الدقيقة.
تلخيص
بالمقارنة مع التقنيات الناشئة الأخرى ، تعتبر جاذبية الموجات فوق الصوتية كتقنية معالجة آمنة. في السنوات العشر الماضية ، تطورت هذه التقنية بسرعة إلى أداة معالجة غير حرارية لطيفة يمكنها استبدال أو مساعدة العديد من تطبيقات معالجة الألبان التقليدية ، مثل تعطيل الكائنات الحية الدقيقة والإنزيمات ، والتجانس والاستحلاب ، والاستحلاب ، والتبلور ، والتحسينات الوظيفية في نظام الألبان.
