随着消费者需求的增加，食品和环境法规的收紧，传统的食品加工技术失去了最佳性能，从而产生了优越的新兴技术。超声波是近年来在食品工业中应用的一种快速、多用途、新兴、有前途的绿色无损技术。超声波在食品技术的各个领域中得到应用，如结晶、冷冻、漂白、脱气、提取、干燥、过滤、乳化、杀菌、切割等方面。超声波作为一种有效的保鲜工具，在果蔬、谷类食品、蜂蜜、凝胶、蛋白质、酶、微生物失活、谷类技术、水处理、奶类技术等食品加工领域得到了广泛的应用。。。。
介绍 #
多年来，食品工业对加工食品的最低需求导致了加工方法的重大变化，因为在关键条件下有些加工技术通过诱导物理和化学变化降低了它们的营养水平和生物利用度，从而降低了感官可接受性。因此，为了保持营养、非营养(生物活性)和感官特性，食品工业设计了较新的温和加工方法来代替这些技术。超声波法是其中一种快速发展的技术，旨在减少加工，提高质量，保障食品安全。超声技术作为食品工业研究和发展的重点领域，是基于频率高于人类听觉极限(> 16khz)的机械波，可以分为两个频率范围：低能量和高能量。低能量（低功率、低强度）超声在强度低于1 Wcm−2 以下的频率高于100 kHz，而高能量（高功率、高强度）超声在频率介于20和500 kHz之间时的频率高于1 Wcm−2。
超声波技术中常用频率的代表性范围在20 kHz到60 kHz之间。高频超声作为一种分析技术，用于获取食品的理化性质如酸度、硬度、含糖量、成熟度等信息。而低频超声则是通过在其所传播的介质中诱导压力、剪切和温差来改变食品的物理和化学性质，并产生空泡，从而使食品中的微生物失活。超声波处理适用于收获前后的新鲜蔬菜和水果的质量控制，奶酪加工、商业食用油、面包和谷类产品、散装和乳化脂肪食品、食品凝胶、充气食品和冷冻食品的处理。其他应用包括检测蜂蜜掺假和聚集状态、大小和蛋白质类型的评估。低频超声波的频率范围和光谱，核磁共振(NMR)一样是目前最受欢迎、最实用和广泛使用的无损分析方法。多年来，低频超声波已成功用于研究流体食品的物理化学和结构特性。
作用机制 #
超声波在液体系统中的应用会引起声空化现象，即气泡的产生、生长和最终破裂。当超声波传播时，气泡振荡并破裂，从而产生热量、机械和化学效应。力学效应包括崩塌压力、湍流和剪切应力，而化学效应与自由基的生成无关。空化区产生极高的温度(5000 K)和压力(1000 atm)。根据超声波的频率，局部产生的正负交替压力会导致材料膨胀或压缩，导致细胞破裂。超声波可使振荡气泡内的水的水解，从而形成H+和OH -自由基，这些自由基可在某些化学反应中被捕获，例如自由基可被参与结构稳定、底物结合或催化功能的酶的氨基酸清除。这这种超声破碎效应被均质液体显著抑制。
超声处理过程中产生的气泡根据其结构可分为两类:
- 在压力循环过程中形成具有平衡大小的非线性大气泡云被称为稳定的空化气泡。
- 不稳定的、快速坍缩和崩解成较小的气泡称为内部(瞬态)空化气泡。
这些小气泡快速溶解，但在气泡拉伸过程中，传质边界层较薄，界面面积大于气泡破裂时的界面面积，这意味着在拉伸阶段进入气泡的空气比在破裂阶段流出的空气要多。
应用 #
目前，超声技术在医学扫描超声治疗、矿物加工、纳米技术、食品饮料技术、无损检测、工业焊接、表面清洗、环境净化等几乎所有领域都得到了广泛的应用，在食品工业中得到了极大的关注。超声波作为一种非热敏技术在热敏食品中的广泛应用，是因为它保留了感官、营养和功能特性，同时提高了保存期限、微生物安全性，并带走了细菌生物膜。在过去的几十年里，超声波在加工和测试方面的应用得到了优化，因此超声波在乳化、消泡、去污、萃取、废水处理、挤压和肉质嫩化方面的应用已经商业化。此外,超声波辐射,一种低频能源，已大量用于强化预处理过程,比如脱气、结晶、降水、浸出、清洁、提取、消化样品制备，改变食物蛋白质的功能特性、脂肪产品的结构特性(声结晶)和促进生物活性成分的提取。超声在食品加工中的良好作用包括增强食品的保藏性，辅助热处理，改善传质，改变食品的结构和分析。随着超声电子/换能器设计的现代化发展，基于超声的新型检测系统和超声辅助检测系统不断发展，从而超声技术也得到了极大的发展。