بخشی از مقاله
چکیده:
اولتراسونیک با شدت پایین در صنایع لبنیات، تعیین ترکیب شیر و محصولات لبنی یعنی غلظت گلبول های چربی، مواد جامد غیر چرب و کل ماده جامد است. اندازه گیری میرایی موج اولتراسونیک روش مفیدی در تعیین زمان انعقاد شیر و تغییرات ویسکوزیته ظاهری حین انعقاد شیر به صورت غیر تخریبی است. از امواج اولتراسوند در بررسی نحوه رسیدن پنیر، ضایعات ساختمان و بررسی حفرات توخالی در پنیر استفاده می شود زیرا بافت بر سرعت و تضعیف اولتراسوند اثر می گذارد.
استفاده از امواج فراصوت در فرایند غشایی میکروفیلتراسیون شیر، با کاهش فیلتر کیک و جلوگیری از گرفتگی، سبب بهبود و ادامه فرایند بدون نیاز به اجرای عملیات CIP و توقف شده و اجازه می دهد حجم شیر بیشتری در یک سیکل فرایند شود. کاربردهای این تکنیک در صنایع لبنیات شامل تمیزسازی، غیر فعال کردن آنزیم ها، استریلیزاسیون، پاستوریزاسیون، تغییرات ویسکوزیته، تولید شیر کم لاکتوز با رهاسازی بتاگالاکتوزیداز داخلی سلول و هموژنیزاسیون می باشد.
مقدمه:
اولتراسونیک یک دستگاه تولید کننده موج های سینوسی صوتی از طریق ایجاد خلأ در زیر فشار بخار مایع و در پی آن ایجاد حباب در مایع که منجر به پدیده کاویتاسیون در مایع میشود معرفی میگردد و در فرایند مواد غذایی به عنوان مخلوط کننده پر سرعت و در شدت های متفاوت، به عنوان تشخیص دهنده و نیز به عنوان روشی برای تفسیر ساختار، اخیراً کاربرد پیدا کرده است. امواج فراصوت در صنایع غذایی جهت تجزیه ماکرومولکول نشاسته و به منظور بهبود خواص کاربردی آن، در سال 1933 استفاده شده است . - Chemat et al.,
استفاده از امواج فراصوت در صنایع غذائی به دو صورت امکان پذیر است، امواج فراصوت با شدت بالا و با شدت پائین، که از امواج فراصوت با شدت پایین به عنوان روش تجزیهای در تهیه اطلاعات مربوط به ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی استفاده میشود و در این حالت توان به کار رفته پائین است و پس از قطع امواج فراصوت هیچگونه تغییری در خواص فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی ایجاد نمیشود و به آن تکنیک غیر مخرب گویند و از آن میتوان در اندازهگیری ضخامت، تشخیص جسم خارجی، اندازهگیری سرعت حجمی جریان، تعیین ترکیبات متشکله و اندازه ذرات استفاده کرد.
امواج فراصوت با شدت بالا که در آنها از توان های بالا استفاده میشود به عنوان ابزاری در تغییر ویژگی های مواد غذایی نظیر هموژنیزاسیون، تمیز کردن سطوح، استریلیزاسیون، حرارت دادن، امولسیون سازی، مهار فعالیت میکروبها و تخریب سلولی، استفاده شده است . - Piyasena et al., 2003 - استفاده از امواج فراصوت در فرایند پاستوریزاسیون و استرلیزاسیون مواد غذایی سبب افزایش کیفیت و بهبود محتوای مواد غذایی مغذی محصولات فرایند شده با این روش میشود. البته به دلیل این که فراصوت به تنهایی جهت تخریب و نابودی میکروارگانیسم ها، مؤثر نیست به صورت فرایندهای ترکیبی با دما - ترموسونیک - ، فشار - مانوسونیک - یا هر دو - مانوترموسونیک - استفاده میشود.
همچنین امواج فراصوت در تشدید واکنش های اکسیداسیون، اصلاح گوشت، اصلاح کریستالیزاسیون، استخراج، آب گیری، هواگیری، جلوگیری از ایجاد کف در صنعت، فعال یا غیر فعال نمودن آنزیم ها، کاهش اندازه ذرات، تغییر در ویسکوزیته مواد غذایی، آسیاب کردن، اختلاط های پر سرعت، فیلتراسیون و تخمیر به کار گرفته میشود . - Suslick et al., 1999 -
امواج فراصوت از طریق فرایند کاویتاسیون به تشکیل امولسیون کمک می کنند. این فرایند با تخریب حباب ها در حد فاصل مرزی دو مایع اتفاق می افتد که سبب اختلاط بسیار شدید دو مایع و ایجاد قطرات بسیار کوچک شده و در نتیجه ایجاد یک امولسیون پایدار میکنند. فرایند امولسیون سازی به کمک امواج فراصوت با انرژی کم قابل انجام است - Patist & Bates, .2008 -
فراصوت مزایای اساسی نسبت به سایر روش های تجزیهای و تکنیک های مورد استفاده برای کنترل عملیات فرایند مواد غذایی دارد، زیرا در حالیکه بسیاری از این روشها تخریبی و وقت گیر بوده و نیاز به نیروی کار زیاد و آماده کردن مقادیر زیادی نمونه و هم چنین وجود سیستم هائی که نور را از خود عبور می دهنددارند، این روش نیازی به آماده سازی نمونه نداشته، دقیق و نسبتاً ارزان است و می تواند به سرعت - کمتر از یک ثانیه - به طور غیر تخریبی در طی فرآیند مواد غذایی در تعیین ویژگی ها و کیفیت مواد غذایی نیز به کاربرده شود.
در نتیجه انتظار می رود در آینده فراصوت به عنوان یک ابزار اصلی تحقیق در تهیه اطلاعاتی راجع به رابطه بین خواص فیزیکو شیمیایی مواد غذایی با ویژگی های ملکولی ساختمانی آنها و نیز به منظور بررسی مداوم و بهتر کیفیت و خواص مواد غذایی در طی تولید و نگهداری کاربرد فزایندهای داشته باشد. یکی دیگر از انواع کاربردهای امواج فراصوت، تسهیل و بهبود فرایند فیلتراسیون از افزایش نفوذ پذیری سطح فیلتر می باشد که فیلتراسیون صوتی نامیده می شود.
در فرایند فیلتراسیون، رسوب مواد جامد در سطح غشای فیلتر یکی از مهمترین مشکلات است. امواج فراصوت از دو طریق سبب افزایش بازدهی فرایند فیلتراسیون می شوند که عبارتند از: جلوگیری از انسداد فیلتر، از طریق کاهش تراکم آگلومریزاسیون ذرات و در نتیجه کاهش فشردگی فیلتر کیک . تسریع در فرایند فیلتراسیون و ارتعاش در ذرات و افزایش نفوذ پذیری در سطح فیلتر از طریق افزایش تخلخل. از امواج فراصوت در توان های کم جهت جداسازی و فیلتراسیون آب پنیر نیز استفاده شده است. به علاوه استفاده از امواج فراصوت در افزایش عمر فیلتر نیز تأثیر دارد.
استفاده از امواج فراصوت در تولید مواد غذایی و آشامیدنی، به عنوان سیستم های کنترل مواد غذایی در تعیین نقاط بحرانی خطر نیز امروزه گسترش یافته است. باتوجه به این که روش های کنترل کیفت قدیمی مواد غذایی کارایی کافی ندارند امواج فراصوت به عنوان یک سیستم ایمن و مؤثر در تعیین و کنترل آلودگی شیمیایی و میکروبی در مواد غذایی بخصوص نوشیدنی ها استفاده شده اند . - Chemat & Hoarau, 2004 -
از جمله کاربردهای مفید امواج فراصوت بررسی بافت، ویسکوزیته و غلظت برخی مواد غذایی جامد و مایع، اندازه گیری ضخامت، سطح و درجه حرارت و هم چنین تعیین ترکیبات میوهها، سبزیها، گوشت، لبنیات و سایر محصولات است . - Zisu et al., 2010 - علاوه بر این، استفاده از فراصوت بدست آوردن اطلاعات را در مواردی که به کمک سایر روش ها دشوار است به راحتی امکان پذیر می سازد . - Funami et al., 2012 - از آن جمله کنترل و بازرسی مداوم و اتوماتیک عملیات خط تولید نظیر تعیین اندازه ذرات تولید شده بوسیله هموژنایزر، آسیاب کلوئیدی و مخلوط کن می باشد.
استفاده از فراصوت توانی اخیراً در صنایع غذایی کاربرد گسترده ای یافته و در صنایع مختلف از آن استفاده شده است . - Mason et al., 1996 - از امواج فراصوت در سیستم حمام فراصوت به عنوان فرایند جداسازی و استخراج ترکیبات تلخ اولئوروپین و فنولی زیتون نیز به عنوان فرایند کمکی همراه با تیمار قلیایی در فرکانس 20 کیلوهرتز و 450 وات استفاده شده است.
استفاده از امواج فراصوت در بهبود خواص کاربردی پروتئینها نیز انجام شده و به عنوان عامل ایجاد کننده اتصالات عرضی آنزیمها کاربرد داشته است. به عنوان مثال در آنزیم لیزوزیم - شکل - 16-1 اتصالات عرضی توسط گروههای تیول - -SH - در سطح آن و به کمک رادیکالهای آزاد تولید شده در فرایند کاویتاسیون امواج فراصوت، ایجاد میشود . - Soria & Villamiel , 2010 -
استخراج مواد غذایی با استفاده از امواج فراصوت روش جدید استخراج است که به تکنیک سبز مشهور است در شکل دیده می شود. افزایش استخراج آب سیب، از تفاله سیب به کمک امواج فراصوت نیز انجام شده است. همچنین امواج فراصوت در تبدیل مواد خام پلی مری مانند کربوهیدرات های طویل به موادی مفید با وزن مولکولی کم اهمیت داشته و قابل مقایسه با فرایند های نوین دیگری همچون اشعه گاما و مایکرویو می باشد - Soria .& Villamiel, 2010 -
