Ultraheli eraldamise tehnoloogia
Viimastel aastatel on mitmesugustes rakendustes laialdaselt kasutatud kõrgsageduslikke ultraheli helilaineid, mille sagedused ületavad 400 kHz, toidukomponentide taaskasutamise määra parandamiseks mitmekomponentsetes segudes. Ultraheli eraldamise eelduseks on eraldamisprotsessi oluline paranemine ilma toidu füüsikalist või keemilist terviklikkust muutmata. Ultraheli seisulainete rakendamise tulemuseks on üksikute tilkade või osakeste spetsiifiline positsioneerimine reaktori rõhusõlmedes või antinoodides, mis suurendab võimalust, et need kogunevad või ühinevad kiiremini suuremateks üksusteks. Suurenenud osakeste suurus soodustab ujumist või settimist, suurendades seeläbi materjalisegu kalduvust eralduda. Selles peatükis kirjeldatakse üksikasjalikult selle tehnoloogia peamisi põhimõtteid ja kuidas seda olemasolevatele toiduainetööstuse tootmisliinidele rakendada. See näitab selle tehnoloogia rakendamist toiduainete töötlemisel, palmiõli töötleva tööstuse ärilist edu ning piimatoodete ja bioloogiliste toodete potentsiaali tulevikus.
Ultraheli eraldamine
Sissejuhatus ultraheli eraldamisse
Toidu ultraheli töötlemist on uuritud aastaid ja rakendus on peamiselt koondunud sagedusvahemikku 20–100 kHz. Seda piirkonda nimetatakse tavaliselt" võimsuse ultraheli" piirkonnas. Siin võib esineda nähtus, mida nimetatakse akustiliseks kavitatsiooniks. Ultrahelilained rakendavad vedelikule rõhulaineid, põhjustades lahuses olemasolevatest lahustunud gaasidest mullide laienemise ja kokkutõmbumise. Koalestsi ja massiülekande tõttu lähevad need mullid aja jooksul läbi ja varisevad kokku, kui nad saavutavad mulli läbimõõdu, mida nimetatakse resonantsi suuruseks. Kokkuvarisemissündmused on sageli kõrge intensiivsusega, põhjustades temperatuuri tõusu 10 000 K-ni, tekitades varisenud mulli lokaalses ruumis sadade atmosfääride rõhulöögilaineid. Neid füüsikalisi mõjusid saab tõhusalt kasutada intensiivseks lõikamiseks, segamiseks ja kuumutamiseks ning need sobivad toiduainete töötlemiseks, näiteks emulgeerimiseks, homogeniseerimiseks, ekstraheerimiseks või kuumtöötlemiseks.
Ultraheli eraldamise tehnoloogia kasutab vedelikus suspendeeritud toidutilkade ja / või osakeste eraldamiseks tavaliselt kõrgsageduslikku ultraheli (GG gt; 0,4 MHz kuni mitu MHz). Nendel kõrgematel sagedustel on vägivaldse kavitatsioonimulli purunemise tõttu suurenenud nihkumine ja füüsiline kahjustus peaaegu tühine. Esiteks suureneb kavitatsioonilävi ultraheli sageduse suurenemisega, mis vähendab kokkuvarisemise tõenäosust. Lisaks on mullipurske resonantssuurus pöördvõrdeline ka helilaine sagedusega. Kui resonantsi suurus väheneb, väheneb mulli kokkuvarisemise sündmuste hoog, nii et kui sagedus on suurem kui 1mhz, muutuvad need kokkuvarisemise sündmused suhteliselt healoomuliseks. Seetõttu erineb ultraheli eraldamine tavalistest ultraheli töötlemise rakendustest. Selle eesmärk on saavutada GG; healoomuline" töötlemine, vältides mullide vägivaldset lõhkemist.
Eraldustehnoloogia toidusüsteemis
Traditsioonilised toiduainete eraldamise protsessid hõlmavad tsentrifuugimist, sadestamist või selitamist, keemiliselt indutseeritud flokulatsiooni ja membraanfiltreerimist. Need eraldamisprotsessid on tõestatud ja stabiilsed töömeetodid.
Sellegipoolest on neil endiselt mõned potentsiaalsed probleemid, sealhulgas järgmised, kuid mitte ainult:
1. kõrge energiatarbimine;
2. Liigne pügamine võib kahjustada toote terviklikkust;
3. Toote saastumine piirab väljundit või nõuab palju puhastamist;
4. eralduskiirus on aeglane;
5. Liigne kemikaalide kasutamine.
Ultraheli eraldamist saab protsessi efektiivsuse parandamiseks kasutada üksi või koos nende tehnoloogiatega.
Toiduainetööstuses on ultraheli eraldamine kõige tõhusam kolmes põhiaspektis:
Esimene neist on flokulatsiooni või agregatsiooni suurendamine, see tähendab, et ultraheli seisulainete kasutamine olemasolevates selgitus- või keemilistes flokuleerimissüsteemides võib oluliselt suurendada eraldumise kiirust, vähendades seeläbi viibeaega ja / või keemilisi vajadusi. See võib vähendada kulusid, suurendada läbilaskevõimet ja vähendada ökoloogilist jalajälge.
Teine meetod on toiduainete eelnevate koostisosade eeltöötlus või eeltöötlus ning seejärel eraldamisoperatsiooni läbiviimine. See strateegia on eriti efektiivne heterogeensete toitude, näiteks tahkeid, vedelaid ja vedelaid tooteid sisaldavate toitude käsitlemisel. Näiteks purustatud palmipuuviljade koorematerjal. Ultraheli rakendamine mitte ainult ei alusta materjalide polümerisatsiooni ja eraldumiskiirus on allavoolu selgitamise protsessis kiirem, vaid ka ultraheli abil pakutav õrn füüsiline nihkumine võib aidata vabastada rohkem tooteid. See võib tagada tahkefaasilise toote suurema taaskasutamise ja vähendada võimalikke energiavajadusi kiiremate ja tõhusamate allavoolu eralduste kaudu. Koos olemasolevate eraldustega, näiteks tsentrifugaalse eraldusega, võib see palju energiat kokku hoida.
Lõpuks saab megasonici eraldusparameetreid (näiteks sagedust, võimsustaset ja viibeaega) reguleerida, et selektiivselt eemaldada teatud suurusega osakesed. Seetõttu saab seda kasutada pidevas faasis dispergeeritud toidu koostisosade fraktsioneerimisvahendina. Fraktsioonides suurema toiteväärtusega või struktuuriliste eelistega voogudesse võivad lisada komponendid: rasv, valk, süsivesikud ja kiudained. Sel põhjusel on ultraheli eraldamise tehnoloogia täiendus olemasolevale membraanide eraldamise protsessile.
