1 Mở đầu Sóng siêu âm sóng học hình thành lan truyền dao động phần tử không gian có tần số lớn giới hạn ngưỡng nghe người - tần số cao 18 kHz Sóng siêu âm được ứng dụng rộng rãi từ khoa học, công nghiệp y học Trong công nghiệp thực phẩm sóng siêu âm ứng dụng nhiều trình như: sấy, trích ly, kết tinh, lọc, lạnh đông, phá bọt, lên men, thay đổi hoạt tính enzyme, vệ sinh bề mặt thiết bị… Nguyên tắc 2.1 Nguyên tắc chung: Siêu âm bao gồm loạt sóng âm với tần số cao, bắt đầu 16 kHz, mà gần giới hạn ngưỡng nghe người Khi cho nguồn xạ âm vào môi trường gần có khối lượng (ví dụ, không khí, chất lỏng, chất rắn), âm lan truyền dạng sóng hình sin Môi trường phản hồi lại lan truyền sóng trì chúng cách dao động đàn hồi Những rung động đàn hồi môi trường có hai dạng : ngưng tụ làm thoáng Trong thời gian ngưng tụ, phần tử môi trường bị nén (ví dụ khoảng cách phần tử tích tụ lại), gây nên sức ép mật độ môi trường tăng Trong thời gian làm thoáng, phần tử môi trường chuyển dịch phần, mật độ áp lực môi trường giảm McClements (1995) mô tả sâu sắc trạng thái sóng siêu âm cách quan sát sóng từ hai góc nhìn : thời gian khoảng cách Tại vị trí cố định môi trường, sóng âm có dạng hình sin theo thời gian Như thể Hình 2.1, khoảng thời gian từ biên độ đỉnh cao đến biên độ đỉnh cao khác khoảng thời gian τ sóng hình sin Điều theo vật lý có nghĩa phần tử độ sâu môi trường (dọc theo đường cách đó) phải chờ khoảng thời gian τ trước trải qua sóng âm khác với sóng âm vừa trải qua Tần số f đường sin đại diện cho số lần hoàn tất Page dao động đơn vị thời gian nghịch đảo khoảng thời gian phương trình (2.1) (McClements, 1995): f = 1/τ (2.1) Hình 2.1 Trạng thái sóng siêu âm (McClements, 1995) Khoảng cách xem xét hiệu ứng sóng âm thời điểm cố định phần tử môi trường sâu Tại thời điểm nào, biên độ sóng âm nhận thấy mạnh mẽ phần tử gần nguồn sóng âm, phần tử sâu môi trường trải qua sóng âm mạnh mẽ Sự giảm biên độ sóng âm theo khoảng cách suy giảm từ môi trường Đường biểu diễn khoảng cách biên độ sóng âm thật đường hình sin theo hàm số mũ giảm dần, thể Hình 2.2 khoảng cách đỉnh biên độ liên tiếp bước sóng (λ).Bước sóng liên quan đến tần số xuyên qua vận tốc ánh sáng c , theo phương trình (2.2) (McClements, 1995): λ = c/f (2.2) Page Hình 2.2 Biểu đồ thể sóng âm dạng hình sin , khoảng cách đối lập với biên độ sóng âm Kết , sóng siêu âm di chuyển xuyên qua môi trường với tốc độ đo việc tác dụng lên phần tử (các hạt) môi trường Những sóng tạo dao động tuần hoàn cho phần tử (hạt) môi trường vị trí cân Tại thời điểm , phần tử đổi chỗ qua lại cho Sự thay đổi gây tăng giảm tỷ trọng / mật độ áp suất Do , có loại lượng truyền vào môi trường từ sóng siêu âm học , liên kết với dao động phần tử (hạt) môi trường (Hecht, 1996) Với mong đợi đạt lượng truyền , trình xử lý sử dụng sóng siêu âm tạo khác với trình xử lý có sử dụng sóng điện từ phổ (electromagnetic –EM) , sóng từ tia cực tím (UV) , sóng tần số vô tuyến (radio frequency – RF), vi sóng (microwaves – MV) ( Kardos Luche , 2001), tốt xung điện trường (pulsed electric fields – PEF) Sóng điện từ phổ (EM) xung điện trường (PEF) tạo lượng điện từ lên môi trường , hấp thu phần tử (hạt) môi trường Ví dụ ánh sáng UV từ mặt trời truyền đủ lượng nguyên tử (4Ev) để phá hủy liên kết carbon-carbon Các sóng điện từ phổ (EM waves) tồn thành phần nguyên tử thay - có phần điện tích dương Page điện tích âm – di chuyển tự chuyển động không định hướng Giữa phần tử mang điện tích âm dương , lộ vùng điện từ Các vùng điện từ vào môi trường tác động sâu vào nguyên tử , ion phân tử môi trường Ví dụ, vi sóng xen vào phân tử phân cực (có đầu dương đầu âm ) môi trường việc làm cho chúng quay quanh xếp thẳng hàng với vùng mang điện liên kết với vi sóng Trong lò vi sóng , phân tử nước thực phẩm hấp thu nhiều xạ vi sóng , chuyển động quay sau chuyển thành lượng nhiệt (Hecht, 1996) Do , sóng điện từ phổ (EM) truyền lượng điện từ vào môi trường , sóng âm truyền lượng học Cũng quan trọng để ghi nhớ việc so sánh sóng siêu âm với ánh sáng có sóng âm không chứa phần tử (hạt) Sóng âm làm gián đoạn yên tĩnh môi trường để tạo dao động phần tử thuộc môi trường Không âm , nhà vật lý học dường làm sáng tỏ điều bí ẩn chưa giải , sóng âm lan truyền đồng thời hai dòng dòng tập trung lượng giống phần tử (hạt) sóng không tập trung Sự khác biệt trở nên hiển nhiên khoảng không Khi khoảng không không chứa phần tử (hạt) môi trường , sóng âm không tập trung truyền chúng tạo tập trung hay phân tác phần tử (hạt) Áp lực tác dụng lên tai người âm lớn nhỏ ([...]... vệ các enzyme trong quá trình xử lý (Vercet et al, 2001) 5 ỨNG DỤNG SÓNG SIÊU ÂM TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM Trong các lĩnh vực khoa học khác, siêu âm tần số cao có nhiều ứng dụng hơn hơn siêu âm năng lượng Ngoài ra, siêu âm cường độ thấp đã được sử dụng nhiều hơn trong ngành công nghiệp thực phẩm hơn so với siêu âm năng lượng do nó không phá hủy, nhanh chóng, và thuận tiện Nó đã được sử dụng để đánh giá... đông, trong khi một số nhóm nghiên cứu trên thế giới đang xem xét việc vô hoạt hệ vi sinh vật và enzyme trong thực phẩm (Mason, 2003) Khi các nhà nghiên cứu phân tích kết quả từ các thí nghiệm siêu âm, họ xác định và sử dụng các thông số quá trình khác nhau cho các ứng dụng của siêu âm cường độ nhiều hơn so với các ứng dụng của siêu âm cường độ thấp Các thông số thường được sử dụng trong các ứng dụng của. .. Rã đông / lạnh đông / kết tinh Như trong trường hợp của kỹ thuật áp suất cao, siêu âm không giới hạn các ví dụ nêu trên, mỗi ngày các ứng dụng mới đang được sử dụng và thử nghiệm trong công nghiệp thực phẩm, trong khi một số lượng quan trọng là vẫn còn đang nghiên cứu Một trong những ứng dụng sẽ sử dụng trong các quá trình rã đông, siêu âm năng lượng cao được sử dụng để hỗ trợ làm rã đông thịt bò,... Năm 2008) Gần đây, nghiên cứu về các phản ứng hóa học siêu âm diễn ra trong siêu âm cho thấy các phản ứng này khi được khống chế thành công có thể là một công cụ quan trọng để trích ly thực phẩm Phản ứng hydroxyl hóa của một số hóa chất thực phẩm cộng với một số các gốc hydroxyl được tạo ra trong quá trình xâm thực khí có thể tăng cường các đặc tính chức năng của các hóa chất này; ví dụ, các hợp chất... Một lĩnh vực trong đảm bảo chất lượng thực phẩm là đề cập đến việc phát hiện các vật thể lạ trong sản phẩm cuối cùng Trong một nỗ lực để đảm bảo sự an toàn của thực phẩm, tất cả các ngành công nghiệp thực phẩm phải phát hiện tỉ mỉ đối với kim loại, thủy tinh, xương, và các vật liệu khác mà có thể có khả năng xâm nhập vào thực phẩm trong dây chuyền chế biến Xương động vật trong các sản phẩm thịt, mảnh... sát khi hạt được xử lý siêu âm (Mason, 1996) Ngoài ra, siêu âm có thể được sử dụng trong một số nước thải xử lý các nhà máy trong ngành công nghiệp thực phẩm Việc sử dụng sóng âm được hỗ trợ phương pháp sinh học và hoạt tính sinh học tăng , giảm đã được quan sát Vẫn còn cần nghiên cứu thêm trong lĩnh vực này khi các thông số Page 34 cụ thể của siêu âm, chẳng hạn như cường độ của quá trình xử lý, có... biến thực phẩm được xác định, để mối nguy hiểm tiềm tàng trong sản xuất một sản phẩm an toàn chất lượng có thể được kiểm soát 5.1 Đảm bảo chất lượng Đảm bảo chất lượng là một lĩnh vực được quan tâm trong công nghệ thực phẩm vì cần phải có những thực phẩm chất lượng theo mong muốn của người tiêu dùng Mỗi Page 15 ngành công nghiệp thực phẩm phải có một bộ phận giám sát sản xuất để đảm bảo chất lượng, trong. .. “biến đổi nguyên liệu” (“material-altering) để mô tả siêu âm năng lượng cao, song song đó là việc miêu tả “không phá hủy” dành cho siêu âm cường độ thấp Các ứng dụng làm thay đổi nguyên liệu của siêu âm cường độ cao rất nhiều trong phạm vi chế biến thực phẩm Những trường nghiên cứu chuyên môn làm việc chủ yếu với siêu âm năng lượng trong chế biến thực phẩm là việc nghiên cứu sự trích ly, đồng hóa, lọc,... bằng kỹ thuật siêu âm để xác định tốc độ âm thanh trong sản phẩm, phương pháp này cho kết quả tương tự như các lần kiểm tra khó khăn hơn sử dụng cặp đo kích thước (Saggin và Coupland, 2001) Trong ví dụ khác, việc chứng minh hiệu quả của siêu âm lên chất lượng sản phẩm, nồng độ chất khô là một Page 19 thông số quan trọng trong công nghiệp chế biến sản phẩm dạng huyền phù đặc ; trong ngành công nghiệp,... Compression) được sử dụng để phát hiện các biến đổi trong độ sệt của một số chất lỏng, mực chất lỏng trong chai dạng polymer chứa thức uống, và các vật thể lạ trong các thùng chứa Đây có thể những thay đổi trong các thuộc tính âm thanh của môi trường, chủ yếu là sự truyền vận tốc và trở kháng âm học, có thể liên quan đến những thay đổi trong thành phần của sản phẩm thực phẩm Siêu âm được liên kết với ... BIẾN THỰC PHẨM Trong lĩnh vực khoa học khác, siêu âm tần số cao có nhiều ứng dụng hơn siêu âm lượng Ngoài ra, siêu âm cường độ thấp sử dụng nhiều ngành công nghiệp thực phẩm so với siêu âm lượng... bị phát sóng siêu âm Bất ngành công nghiệp ứng dụng liên quan , thành phần hệ thống cần để sinh truyền sóng siêu âm giống Một hệ thống phát sóng siêu âm gồm có phần: máy phát điện siêu âm (electrical... enzyme thực phẩm (Mason, 2003) Khi nhà nghiên cứu phân tích kết từ thí nghiệm siêu âm, họ xác định sử dụng thông số trình khác cho ứng dụng siêu âm cường độ nhiều so với ứng dụng siêu âm cường