تطبيق تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة في مجال الأغذية

تطبيق تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة في مجال الأغذية

بدأ القياس النوعي لتقنية الموجات فوق الصوتية منخفضة الكثافة المستخدمة في مجال الأغذية في الأربعينيات من القرن العشرين ، لكن هذه التكنولوجيا جذبت انتباه الباحثين مؤخرًا. يعتمد تطبيق تقنية التحليل والقياس بالموجات فوق الصوتية في صناعة الأغذية بشكل أساسي على العديد من المعلمات المميزة الرئيسية (سرعة الصوت ، معامل التوهين والمقاومة الصوتية) للموجات فوق الصوتية القابلة للقياس ، والتي يمكن أن تعكس الخواص الفيزيائية والكيميائية للأنظمة الغذائية (مثل التركيب ، والملمس وريولوجيا). الخصائص الفيزيائية). يمكن تأسيس هذه العلاقة بطريقتين. أحدهما هو إنشاء منحنى معدل من خلال إنشاء المعلمات المميزة بالموجات فوق الصوتية المقاسة والمعلمات الفيزيائية للطعام ، والطريقة الأخرى هي وصف نظري لموجة الموجات فوق الصوتية من خلال الوسيط. تغيير نوعي في طبيعة النظام الغذائي.

1. تحديد سمك المتوسط

معدات الموجات فوق الصوتية يمكنها تحديد سماكة الوسيط بدقة. مقارنةً بالتقنيات الأخرى ، فإن القياس بالموجات فوق الصوتية لسمك الوسيط يكون طالما أن الجهاز قريب من أحد طرفي العينة المراد اختبارها. لذلك ، عندما يكون من الصعب قياس سمك العينة باستخدام التقنيات التقليدية ، يكون من المناسب استخدام الموجات فوق الصوتية لقياس سماكة. تم استخدام هذه التقنية لتحديد سمك طبقة الشوكولاته في الحلوى ، وسمك اللحم ، وسمك الطبقة السائلة في العلبة ، وسمك قشر البيض.

2. اكتشاف المواد الغريبة في الأطعمة

في عملية تجهيز الأغذية ، غالبًا ما توجد مواد أجنبية مثل الرقائق المعدنية والشظايا الزجاجية ورقائق الخشب. لا يمكن تطبيق تقنيات الفحص البصري التقليدية على الأنظمة البصرية غير الشفافة. في هذه الحالة ، تكنولوجيا الكشف بالموجات فوق الصوتية سريعة ومريحة للغاية. مبدأ القياس هو أنه عندما يتم إدخال نبض بالموجات فوق الصوتية في العينة ، سوف ينعكس النبض مرة أخرى من جميع أسطح الوسيط المصادف. نظرًا للاختلاف الواضح بين الشوائب والمقاومة الصوتية لمكون المنتج ، فإن خصائص الموجات فوق الصوتية تختلف أيضًا اختلافًا كبيرًا ، وبالتالي يمكن اكتشاف الشوائب. يظهر.

3. تحديد معدل التدفق

في العديد من عمليات تجهيز الأغذية ، من المهم التحكم في معدل تدفق المواد الغذائية. طور الباحثون سلسلة من مقاييس التدفق لقياس تدفق المواد الغذائية من خلال الأنابيب ، مثل عدادات التدفق. يتراوح نطاق قياس تدفق التدفق بالموجات فوق الصوتية بين بضعة ملليمترات في الثانية وعشرات الأمتار. تقيس عدادات التدفق بالموجات فوق الصوتية عمومًا متوسط ​​معدل تدفق المادة. يمكن استخدام عدادات التدفق الأكثر تطوراً التي تم تطويرها مؤخرًا لتحديد معايير حالة المقطع العرضي لتدفق السوائل عبر الأنبوب نوعيًا. يتم استخدام العديد من أجهزة قياس التدفق بالموجات فوق الصوتية لتحديد معدل تدفق المكونات المختلفة بدقة في السائل بدلاً من قصرها على تحديد معدل تدفق السائل الواحد.

4. تقرير تكوين الغذاء

مبدأ تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية لقياس تكوين الطعام هو الفرق في خصائص الموجات فوق الصوتية للمكونات المختلفة ، مثل سرعة الصوت ، معامل التوهين ومقاومة الصوت. كلما زاد الاختلاف ، كان تحديد تكوين الطعام أسهل. تم استخدام هذه التقنية بنجاح لقياس تركيز السكر في مختلف العصائر والمشروبات.

5. تحديد حجم الجسيمات في المرحلة المشتتة

حجم جزيئات الطور المشتت له تأثير كبير على الخواص الفيزيائية والكيميائية للتشتتات مثل الاستحلاب والتعليق والرغوة ، مما يؤثر على ثبات النظام ومظهره ومظهره. مقارنة بالطريقة التقليدية ، يمكن للموجات فوق الصوتية القضاء على المعالجة المسبقة لإعداد العينة وتحقيق عملية الكشف على الإنترنت عند قياس حجم الجسيمات في المرحلة المشتتة ، وهي مناسبة أيضًا للكشف عن النظام غير الشفاف .

مبدأ القياس بالموجات فوق الصوتية لحجم جزيئات الطور المشتت هو أن الانتثار يحدث عندما تحدث الموجة بالموجات فوق الصوتية على النظام. يعتمد تأثير التشتت على تركيز الجسيمات وحجمها. يمكن التعبير عن سرعة الصوت ومعامل التوهين للموجة فوق الصوتية بدرجة الانتثار. لذلك ، يمكن الحصول على بيانات عن حجم الجسيمات في المرحلة المشتتة من خلال قياس سرعة الصوت ومعامل التوهين. في الواقع ، يمكن تحديد حجم وتركيز الجزيئات في المستحلب والتعليق عن طريق قياس التردد ، ويمكن قياس توزيع حجم الجسيمات عن طريق قياس معامل التوهين. تم استخدام هذه التقنية لتحديد حجم جزيئات النظام الغذائي مثل المايونيز والسمن.

6. الكشف عن طبقية مستحلب

نظرًا لأن كثافة الزيت أقل عمومًا من كثافة الماء ، فإن هذا يتسبب في تعويم قطرات مستحلب الزيت في الماء وطبقه على سطح سائل ، في حين أن القطرات الموجودة في نظام الماء في الزيت ، على النقيض من ذلك ، تسبب السائل الطبقية بسبب هطول الأمطار. إن تطبيق تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية لتحديد سرعة الانتشار أو معامل التوهين للموجات الصوتية في النظام يمكن أن يوفر بيانات مرجعية مهمة لتحديد استقرار نظام المنتج. يمكن استخدام المعادلات الرياضية المناسبة لتحويل المعلمات بالموجات فوق الصوتية إلى الخواص الفيزيائية والكيميائية لنظام الكشف المطلوب ، مثل تركيز الجسيمات وحجمها ، وبالتالي مراقبة حدوث الرغوة والهطول في النظم الغذائية المعقدة بشكل فعال. تم استخدام هذه التقنية لدراسة ثبات مستحلبات الحليب والعصائر والسمن ورغاوي البيرة والكريمات.

7. مراقبة المرحلة الانتقالية

تحدث انتقالات الطور في المقام الأول لأن الأطعمة تحتوي على مكونات تذوب أو تتبلور ، مثل السكر والزيت والرطوبة. نظرًا لتغيير الخصائص الفوق صوتية لنظام ذوبان أو عملية التبلور بشكل كبير ، يمكن مراقبة انتقال المرحلة باستخدام تقنية الموجات فوق الصوتية.

تعد سرعة الموجات فوق الصوتية للمادة الصلبة أكبر بكثير من السائل ، وبالتالي فإن سرعة الموجات فوق الصوتية تزداد بشكل ملحوظ مع تبلور المكونات في العينة. يتم تقليل سرعة الموجات فوق الصوتية بشكل كبير عند ذوبانه. في التطبيقات العملية ، يتم تحديد غالبًا عن طريق قياس سرعة الموجة لتحديد ما إذا كان فصل الطور من المايونيز أو السمن يحدث.

8 ، تكنولوجيا التنمية بالموجات فوق الصوتية

يستخدم هذا الأسلوب بشكل أكثر شيوعًا في الطب ويستخدم أيضًا لدراسة البنية الداخلية لبعض المواد ، والتي تُستخدم الآن في صناعة المواد الغذائية. هناك العديد من الآداب والتطبيقات في الأدب الأجنبي ، والتي تصنف الحيوانات. يمكن أيضًا استخدام تقنية التطوير بالموجات فوق الصوتية للكشف عن التقسيم الطبقي للمستحلبات والتعليقات ، للكشف عن وجود الشوائب وتحديد درجة التبلور التي تحدث في الأطعمة. علاوة على ذلك ، يتم تخفيض تكلفة أدوات تكنولوجيا تطوير الموجات فوق الصوتية تدريجياً ، ومن المتوقع أن يتم استخدامها بشكل أكبر في صناعة المواد الغذائية.