استفاده از امواج فراصوت برای پردازش مواد غذایی

اولتراسوند (فراصوت) در طیف وسیعی از عملیات پردازش مواد غذایی ، چه در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی و چه در بازرگانی، اعمال می‌شود. این فناوری به دلیل طبیعت سبز و مزایای غیر حرارتی، که شامل افزایش توان عملیاتی، کاهش هزینه، بهبود کیفیت محصول نهایی، ساده‌سازی فرایند و کاهش مصرف انرژی است، مورد توجه بسیاری قرار گرفته است.

فرکانس‌های مافوق صوت مورد استفاده در فراوری مواد غذایی بیش‌تر در سه محدوده طبقه‌بندی می‌شوند که هریک از آنها مزایای مشخصی دارند. از امواج فرکانس پایین با دامنه بزرگ برای تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد غذایی استفاده می‌شود. به همین دلیل است که آنها را معمولاَ سونوگرافی قدرت می‌نامند. در محدوده فرکانس متوسط ، واکنش‌های شیمیایی فعال شده و می‌توان رادیکال‌های آزاد تشکیل داد که معمولاَ به عنوان سونوشیمی نامیده می‌شود. از امواج صوتی با فرکانس بالا برای کاربردهای تشخیصی در پردازش استفاده می‌گردد. به عنوان مثال می‌توان به اندازه‌گیری میزان پروتئین، آب و چربی در غذاها، تغییر در قوام خمیر، ارزیابی ترکیب روغن ، خصوصیات فیزیکی خمیر و تقلب در عسل و موارد دیگر اشاره کرد.

کاربردهای اولتراسوند در فراوری مواد غذایی

برش

برش فراصوتی به منظور بهبود کیفیت برش، از انرژی ارتعاشی در ترکیب با حرکت تیغه معمولی استفاده می‌شود و در نتیجه غذا و برش متناوباَ از هم جدا می‌شوند.

این منجر به یک تغییر شکل زیاد می‌شود بنابراین نیروی برش کلی ، کاهش می‌یابد. به علاوه از ترک خوردگی و خرد شدن جلوگیری می‌شود و در نتیجه یک سطح برش بسیار صاف ایجاد می‌شود. یکی دیگر از مزایای برش اولتراسونیک این است که غذا به تیغه نمی‌چسبد. این امر باعث می‌شود تا به خصوص برای بریدن غذاهای چسبناک موثر باشد. همچنین برای غذاهای منجمد، شکننده و ناهمگن به خوبی کاربرد دارد.

نگهداری غذا

از مافوق صوت می‌توان به منظور غیر فعال سازی میکروارگانیسم‌ها  و آنزیم‌ها برای حفظ غذا و کیفیت آن استفاده کرد. ایجاد و فروپاشی سریع حباب‌های تشکیل شده توسط امواج فراصوت، اثر ضد میکروبی اولتراسوند را ایجاد می‌کند. با تجزیه سلول‌ها، غشای سلول‌ نازک می‌شود و به دلیل تولید رادیکال‌های آزاد، آسیب DNA رخ می‌دهد. برای این منظور معمولاَ از فرکانس‌های 20 تا 600 کیلوهرتز استفاده می‌شود. آنزیم‌ها نیز می‌توانند از طریق کاویتاسیون غیرفعال شوند.

فیلتراسیون

امواج اولتراسوند می‌توانند با از بین بردن غشای سطح، فیلتراسیون را در فاضلاب صنعتی، آب‌میوه‌ها و عصاره‌ها با موفقیت انجام دهد.

خشک کردن

اولتراسوند برای خشک کردن اسمزی میوه‌ها و سبزیجات کاربرد دارد. به طوری که سرعت انتقال رطوبت سریع‌تر و جذب قند بیش‌تر می‌شود.

انجماد و ذوب شدن

مطالعات تأیید کرده‌اند که می‌توان  از اولتراسوند در فرکانس‌های خاصی برای لرزش بلورهای یخ و سرعت ذوب استفاده کرد. همچنین برای تولید غذاهای منجمد با ارزش غذایی بالا مانند بستنی (با کنترل تبلور از طریق صوت) کاربرد دارد.

لطیف کردن گوشت

از اولتراسوند برای اصلاح ساختار پروتئین گوشت و لطیف کردن آن استفاده می‌شود.

استخراج

اولتراسوند می‌تواند به فرایندهای استخراج از طریق اختلال سلول و افزایش انتقال جرم کمک کند. نمونه‌هایی از فرایندهایی که استخراج از طریق استفاده از سونوگرافی افزایش یافته است شامل استخراج آب از تفاله، استخراج آنتی‌اکسیدان از گیاهان و استخراج روغن از دانه‌ها است.

امولسیون‌سازی

اولتراسوند نشان داده است که با ایجاد ناپایداری در رابط روغن و آب و همچنین تلاطم ناشی از حفره صوتی در کمک به همگن‌سازی موثر است.

کنترل کف و گاز نوشیدنی‌ها

از ساطع‌کننده‌های مافوق صوت برای کنترل کف اضا‌فی تولید شده در هنگام پر کردن پرسرعت بطری استفاده می‌شود. اولتراسوند به صورت چرخشی در بالای بطری‌ها اعمال می‌شود و یک منطقه بزرگ از کف را باسرعت‌های مختلف پوشش می‌دهد. حباب‌های موجود در کف به سرعت در زیر پرتوصوتی شکسته می‌شوند. اولتراسوند همچنین می‌تواندبرای گاز زدایی نوشیدنی‌ها استفاده شود.

بسته‌بندی و آب‌بندی

از اولتراسوند برای مهر و موم بسته‌های غذایی مانند ساندویچ‌ها استفاده می‌شود.

اولتراسوند یک فناوری نسبتاَ ارزان با طیف متنوعی از کاربردهای بالقوه برای پردازش مواد غذایی است. پیش‌بینی می‌شود در سال‌های آینده سیستم‌های اولتراسوند خودکار به طور منظم‌تری در خطوط تولید مواد غذایی ادغام شوند تا ضمن صرفه‌جویی در مصرف انرژی، کیفیت و ایمنی مواد غذایی بهبود یابد.