超聲波分離技術

時間：2022-01-11

近年來，頻率**過400 kHz的高頻超聲波已被廣泛用于各種應用中，作為提高多組分混合物中食品材料回收率的手段。超聲波分離的前提是在不改變食品物理或化學完整性的情況下實現(xiàn)分離過程的顯著增強。超聲波駐波的應用導致單個液滴或顆粒在反應器中的壓力節(jié)點或鄰位角處的特定定位，這增加了它們較快地積累或聚結成較大實體的可能性。增加的粒徑促進了浮選或沉降，從而增強了材料混合物分離的趨勢。本章將詳細介紹該技術背后的主要原理，以及如何將其應用于現(xiàn)有的食品加工生產(chǎn)線。它將展示該技術在食品加工中的應用，棕櫚油加工業(yè)的商業(yè)成功以及乳制品和生物制品的未來潛力。

超聲波分離

超聲波分離簡介

食品的超聲波加工已經(jīng)研究了很多年，應用主要集中在20-100kHz的頻率范圍內。這個區(qū)域通常被稱為"功率超聲波"區(qū)域。在這里，可能存在一種稱為聲空化的現(xiàn)象。超聲波將壓力波施加到液體上，導致溶液中現(xiàn)有的溶解氣體形成膨脹和收縮的氣泡。由于聚結和傳質，這些氣泡會隨著時間的推移而通過，并在達到稱為共振大小的氣泡直徑時坍塌。坍塌事件的強度往往很高，導致溫度上升到10，000 K，在坍塌氣泡的局部空間中產(chǎn)生數(shù)百個大氣壓沖擊波。這些物理效應可有效用于強剪切、混合和加熱，適用于乳化、均質化、萃取或熱處理等食品加工應用。

超聲波分離技術通常使用高頻超聲波（>0.4 MHz到幾MHz）來分離懸浮在液體中的食物液滴和/或顆粒。在這些較高的頻率下，劇烈空化氣泡破裂造成的剪切力增加和物理損傷幾乎可以忽略不計。首先，空化閾值隨著超聲頻率的增加而增加，從而降低了發(fā)生塌陷事件的概率。此外，氣泡破裂的共振大小也與聲波的頻率成反比。隨著共振大小的減小，氣泡坍縮事件的動量減小，因此當頻率大于1mhz時，這些坍縮事件變得相對良性。因此，超聲波分離不同于典型的超聲波加工應用。其目標是通過避免劇烈的氣泡破裂來實現(xiàn)"良性"處理。

食品系統(tǒng)中的分離技術

傳統(tǒng)的食品分離工藝包括離心、沉淀或澄清、化學誘導絮凝和膜過濾。這些分離過程是經(jīng)過驗證且穩(wěn)定的操作方法。

盡管如此，他們仍然存在一些潛在的問題，包括但不限于以下內容：

1.能耗高;

2.過度剪切可能會損害產(chǎn)品的完整性;

3.產(chǎn)品污染限制了產(chǎn)量或需要大量的清潔;

4.分離速度慢;

5.過度使用化學品。

超聲波分離可以單獨使用，也可以與這些技術結合使用，以提高工藝效率。

在食品工業(yè)中，超聲波分離在三個主要方面較有效：

首先是絮凝或聚集增強，即在現(xiàn)有的澄清或化學絮凝系統(tǒng)中應用超聲波駐波可以顯著提高分離發(fā)生的速率，從而減少停留時間和/或化學要求。它可以降低成本，增加吞吐量并減少生態(tài)足跡。

*二種方法是對上游食品配料進行預處理或預處理，然后進行分離操作。該策略在處理異質性食品時特別有效，例如含有固體，液體和液體產(chǎn)品的食品。例如，壓碎的棕櫚果的果皮材料。超聲波的應用不僅啟動了材料的聚合，在下游澄清過程中分離速度較快，而且超聲波提供的溫和物理剪切可以幫助釋放更多的產(chǎn)品。這可以提供較高的固相產(chǎn)品回收率，并通過較快，較高效的下游分離來降低潛在的能源需求。結合離心分離等現(xiàn)有分離，可以節(jié)省大量能源。

最后，可以調整**音速分離參數(shù)（如頻率、功率水平和停留時間），以選擇性地去除特定大小的顆粒。因此，它可以用作分散在連續(xù)相中的食品配料的分餾工具。通過分餾成具有較高營養(yǎng)或結構益處的流，可以添加的成分包括：脂肪，蛋白質，碳水化合物和纖維。因此，超聲波分離技術是對現(xiàn)有膜分離工藝的補充。

詞條
詞條說明
使用超聲波技術凈化水有什么好處？
超聲波技術在水凈化方面有幾個好處：濁度降低：濁度是指水的清澈程度。超聲波技術可以幫助減少水混濁，降低其濁度。2011 年的一項研究發(fā)現(xiàn)，超聲波可以將濁度降低多達 76%。水消毒：超聲波在解決水中的細菌和藻類污染方面非常有效。在空化過程中形成的氣泡達到數(shù)千度的溫度和數(shù)千個大氣壓的壓力。由此產(chǎn)生的內爆和隨后的沖擊波、壓力和突然的溫度變化會殺死細菌。結果，這限制了細菌的繁殖能力。例如， 1997 年的一
你知道納米粒子分散技術較有效的方法嗎？
? ? ? ? 納米粒子正越來越廣泛地被使用，例如電池，涂料，建筑材料，美容護膚等。顆粒越小，可用性越高。因此，需要有效的納米粒子分散技術。超聲分散被證明是一種非常有效的方法。超聲波振動產(chǎn)生的高剪切力會解聚并減少材料的顆粒。解聚后，顆粒的粒徑減小，數(shù)量增加，并且每個小顆粒之間的接觸面積減小，這有利于形成穩(wěn)定的懸浮液。事實證明，通過超聲分散獲得的懸浮液可以保持
超聲波可用于酒類崔陳
酒類在生產(chǎn)工藝上需要較長的儲存期。因為剛生產(chǎn)出來的酒含有有戊醉成分沖鼻，有剌激和辛辣等不愉快的氣味。經(jīng)過一段時間的儲存(陳化)以后，香味協(xié)調，剌激辛辣味明顯減少，酒味柔和。傳統(tǒng)來講，酒的陳化時間一般長達幾年乃至十幾年，用超聲處理可以大大縮短陳化時間.1.黃酒陳化效果超聲波陳化黃酒有明顯的效果，酒中酸、醇、醛、醋，脂的含量變化趨勢與傳統(tǒng)陳化的酒相似。⒉.白灑陳化效果超聲波處理后白酒香、味均有變化，**
超聲波在萃取技術中的應用
原理：超聲波萃取(Ultrasound extraction，UE)，亦稱為超聲波輔助萃取、超聲波提取，是利用超聲波輻射壓強產(chǎn)生的強烈空化效應、擾動效應、高加速度、擊碎和攪拌作用等多級效應，增大物質分子運動頻率和速度，增加溶劑穿透力，從而加速目標成分進入溶劑，促進提取的進行。在超聲波提取中，由超聲波產(chǎn)生的機械能被施加到樣品上（如下圖所示）。這種超聲處理導致空化現(xiàn)象，即在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙