超声波是一种安全且可持续的技术,可用于生产比使用传统程序获得的食品质量更高的食品。
尽管超声波是一项众所周知的技术,并且普遍应用于医学或汽车工业等多个领域,但其在食品工业中的应用仍然很少。
超声波在食品工业中可以作为传统食品加工的替代品,具有广泛的应用,从而生产出比传统程序更安全、更高质量的产品。此外,超声波被认为是一种安全、无污染、环保的技术,与脉冲电场或高静水压等其他非热技术相比,某些应用的实施成本较低,可能会促进其在某些食品领域的工业化。
对于某些应用仍然需要进一步的研究,因为在食品工业中设计设备和应用超声波处理时必须考虑许多因素,以实现有效的应用。
如何使用超声波加工食品
许多因素影响超声波加工的功效。这些包括处理参数(频率、振幅、处理温度和时间)和传播介质/食物参数(粘度、固体颗粒、气泡)。无论如何,影响基于超声波的工艺如何设计以及选择哪些条件的最相关因素可能是所追求的目标和要处理的食品类型。
因此,对于某些应用,需要低强度,因为保持食品质量是强制性的,而对于其他应用,例如细胞外化合物的提取,则优选高强度短期处理。
在食品工业中的应用
1.食品及表面去污
超声波清洗是最成功和最广泛使用的超声波应用之一。它已经在工业规模上成功实施,用于清洁和净化非生物表面,例如刀或传送带,并且在食品的净化(主要是微生物,甚至微生物生物膜)方面具有巨大的潜力,无论是单独使用还是与其他方法结合使用化学试剂,例如酸或消毒剂。
2、降低重金属和碘的含量
研究表明,除了微生物净化之外,超声波还可以用于减少螃蟹和海藻等食品中的重金属含量,特别是与温和的温度和/或 EDTA 结合使用时。
3. 巴氏杀菌和灭菌
超声波对食品微生物和酶的致命作用会降低,但可以通过与压力(高达 500 kPa)和/或热量相结合来增强。这些组合过程能够灭活致病微生物和腐败微生物,因此可以对食品进行巴氏灭菌甚至灭菌。然而,实现这些目标所需的超声强度相当高,这阻碍了其工业实施(主要是由于技术限制)。
4. 化合物的提取
由于空化产生的微射流和冲击波可以破坏细胞膜/包膜,因此超声波是基于使用热和/或有毒或污染物溶剂的传统治疗的一种非常有趣且可持续的替代方案。此外,由于超声波还能使原料快速破碎,因此使用超声波可以增加固体与溶剂接触的表面积,从而加快提取速度和收率。
5. 增加加热/冷冻速率
超声波有助于加速加热过程,因为 1) 其直接影响,并且因为它们产生强烈的搅拌,有利于更快、更均匀地加热产品。另一方面,间接应用超声波引起的振动也可以加速传统系统的热量传递,既可以在冷却过程中释放热量,也可以在加热过程中提供热量。
6. 其他应用
- 乳液形成/稳定:超声波可以产生比传统搅拌方法更稳定的乳液(例如蛋黄酱),甚至可以用于牛奶的均质化。最近,它被提议作为食品工业中的一种新的封装方法
- 消泡和脱气能力:超声波的脱气能力多年来一直为人所知,它是许多实验室应用中常见且成熟的液体脱气方法,具有不会大幅提高液体温度的优点。超声波也是一种机械去除泡沫的方法,可以在某些过程中提供帮助,例如产品灌装,有助于减少消泡化学添加剂的使用。
- 过滤:超声波可以帮助防止膜饱和或清洁膜,因此可以促进过滤、超滤、透析和反渗透等过程。
- 食品切割:配备超声波探头的刀片已成功用于切割奶油蛋糕、面包、糕点、饼干和奶酪等易碎、异质和粘性产品。