بخشی از مقاله
چکیده
اولتراسوند به امواج صوتی فراسوی محدوده فرکانس صوت گفته می شود. اولتراسوند سیکل های انقباض و انبساط پی در پی ایجاد می نماید که کاویتاسیون صوتی نامیده می شود که به غیر فعالسازی آنزیمها و میکروبها کمک می نماید. این اثر انتشار و فرایند اسمزی را افزایش می دهد. زمانی که اولتراسوند در سیستم اسمزی اعمال می گردد ، باعث افزایش انتشار جرمی می گردد. در طی آبگیری صوتی، فشار و فرکانس میدان صوتی دو فاکتور مهم می باشند که باید در نظر گرفته شود. صوت بر ضخامت لایه مرزی تاثیر گذاشته که مابین مایع و جامد وجود دارد. اولتراسوند روش فراوری غیر حرارتی امید بخشی است و جایگزین روش های پاستوریزاسیون حرارتی گشته تا ایمنی میکروبی ایجاد شود.
مقدمه:
سالهای اخیر،بسیاری از کاربردهای انرژی اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفته است. امواج صوتی جهت کاتالیز واکنش های شیمیایی به کار گرفته می شد - - 23، کیفیت و پارامتر های رئولوژیکی نظیر کیفیت روغن در روغن ذرت استفاده شده را اندازه گیری می کند - . - 9-10کاربردهای امواج صوتی در فراوری مواد غذایی در دو گروه عمده طبقه بندی می شود. کاربردی که برای کنترل فرایند یا محصول استفاده می شود و کاربردهایی که به طور مستقیم بر فرایند یا محصول اثر دارد
اولتراسوند به امواج صوتی فراسوی محدوده فرکانس صوت گفته می شود . - عموما بیش از 20 کیلوهرتز - . - 2 - پیش تیمار اولتراسونیک، غوطه وری میوه در آب یا محلول آبی هایپرتونیک است که اولترا سوند در آن اعمال می گردد. مزیت استفاده از اولتراسوند این است که فرایند در دمای محدود انجام می شود و به اعمال حرارت نیاز نیست ، که باعٍث کاهش احتمال تنزل کیفیت ماده غذایی می شود.اگر از آب مقطر در محیط مایع استفاده
شده باشد،تیمار اولتراسونیک مواد جامد محلول را با میوه ترکیب نمی کند
کاویتاسیون ، پدیده ای است که توسط امواج صوتی ایجاد می شود ، به صورت تشکیل حباب ها در مایع است که می تواند به طور انفجاری متلاشی شده و فشار موضعی ایجاد نماید.
این اثر انتشار و فرایند اسمزی را افزایش می دهد و خروج گاز را سرعت بخشیده و تکمیل می کند.در محیط جامد ، امواج صوتی یک سری انقباض و انبساط های سریع و متناوبی با سرعت هایی که به فرکانس آنها بستگی دارد، ایجاد می نماید . این مکانیسم ارتباط زیادی با خشک کردن و آبگیری دارد.اثرات مکانیکی و فیزیکی صوت می تواند برای تسریع فرایند هایی که در آنها انتشار رخ می دهد ، استفاده شود
در جامدات، ضریب انتشار به دما ، فشار، غلظت، خصوصیات محیط - پروسیتی ،انحنا - ، موقعیت مکانی و غیره
بستگی دارد.بعضی از این فاکتورها ممکن است تحت تاثیر انرژی صوتی قرار گیرند. وجود جریان صوتی همچنین بر ضخامت لایه مرزی که در بین سیال همزده و ماده جامد وجود دارد، تاثیر گذار است. انتشار در لایه میان ماده جامد غوطه ور شده و مایع اساسا در میدان اولتراسونیک تسریع می یابد.
در طی آبگیری صوتی ، فشار و فرکانس میدان صوتی دو فاکتور مهم می باشند که باید در نظر گرفته شود.ثابت شده است که میزان انتشار با شدت های صوت بیشتر در حد آستانه ، افزایش می یابد
این افزایش زمانی که به حداکثر مقدار شدت برسد ، متوقف می شود ، به دلیل کاویتاسیون شدیدی که تلاطم زیادی درسطوح مشترک ایجاد می کند. - قفل های بخارنیز نامیده می شود - . - 6 - تاثیر فرکانس اولتراسوند بر انتشار به وضوح ثابت نشده است، اگرچه گزارشی - سجاس و گرباتو، - 1978وجود دارد که نشان می دهد میزان انتشار در فرکانس های بالاتر ، اندکی بیشتر بوده است.
در فرایند اسمزی ، سطح سلولی به صورت غشای نیمه تراوا ی کارامد عمل می کند. رطوبت از ماده خشک به درون محلول تغلیظ شده رفته و ماده حل شدنی در جهت عکس حرکت می کند. - 21 - به منظور بهبود انتقال جرم در طی فرایند اسمزی ، ظروفی که نمونه ها در آنها خشک شده اند، معمولا با هم زنی یا چرخش، حرکت داده می شوند
در بعضی میوه ها نظیر: سیب ، وجود فضای بین سلولی مشخصه بافت پارانشیمی است. - - 4، براساس فیتو - 1994 - ، حجم منفذ ها 20 در صد حجم کل سیب را تشکیل می دهد. این منافذ فرض می شود که با گاز پر شده اند که می تواند با استفاده از فشار کم آبگیری اسمزی تحت خلا خارج شود. - - 20 این کاهش فشار سبب انبساط و خارج شدن گاز ی که منافذ را مسدود کرده است ، می گردد.وقتی فشار برداشته شود، منافذ می توانند با محلول اسمزی پر شوند که سطح انتقال جرم در دسترس راافزایش می دهد. این پدیده مکانیسم هیدرودینامیک انتقال جرم نامیده می شود.
زمانی که اولتراسوند در سیستم اسمزی اعمال می گردد ، اثرات مشابهی می تواند رخ دهد.این مسئله افزایش انتشار جرمی را زمانی که فراصوت بکار می رود ، شرح می دهد.
براساس لی ماگور - 1997 - ، در طی آبگیری اسمزی بافت سیب زمینی ، ساکارز به درون فضای خالی داخل ماده رفته در حالیکه رطوبت از سلول ها خارج می شود.بنابراین، انتقال ساکارز نمی تواند نتیجه پدیده ا نتشاری باشد. با این وجود، سیمال و همکاران - - 1997 مدل انتشاری پیشنهاد کردند که شبیه سازی دقیقی از خروج رطوبت و جذب ساکارز در طی آبگیری اسمزی قطعات سیب ارائه می دهد.
آزمایشاتی که بر روی سیب ، لیمو و آناناس انجام شد ، نشان داد که ترکیب آبگیری به همراه اولتراسوند حتی در دماهای کم نیز خروج سریعتر رطوبت را تسهیل می کند..در دماهای کم بافتی که در معرض امواج اولتراسونیک قرار می گیرد می تواند به علت اثر کاویتاسیون متحمل حرارت دهی در یک نقطه گردد که به توالی اولتراسوند - پالسی یا مداوم - ، مدت زمان، شدت و فرکانس پالس ها بستگی دارد. متاسفانه بین این پارامتر ها و کاویتاسیون ارتباط مستقیمی وجود ندارد
سیمال ، بندیتو ، سانچز و روسلو - - 1998 کاربردی بودن فراصوت را در آبگیری اسمزی میوه های حاوی منفذ نظیر قطعات سیب گزارش کردند و نشان دادند که سرعت انتقال جرم با استفاده از اولتراسوند در مقایسه با فرایند اسمزی که تحت شرایط دینامیک انجام می شود، افزایش یافت. نمودار 1 نشان می دهد که اولتراسوند در انتقال جرم در آبگیری اسمزی تاثیر داشته که هم خروج رطوبت و هم جذب ماده حل شدنی افزایش می یابد. تکنولوژی آبگیری اسمزی اولتراسونیک در دماهای پایین تر به کار گرفته می شود تا میزان بیشتری خروج رطوبت و جذب ماده جامد حاصل گردد ، در حالی که طعم طبیعی ، رنگ و ترکیبات تغذیه ای حساس به حرارت را نیز حفظ نماید
