Tài liệu Tổng quan tài liệu về ứng dụng kỹ thuật siêu âm trong ngành công nghệ thực phẩm

BAÙO CAÙO ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC COÂNG NGHEÄ THÖÏC PHAÅM Toång quan: ÖÙNG DUÏNG KYÕ THUAÄT SIEÂU AÂM TRONG COÂNG NGHEÄ THÖÏC PHAÅM CBGD: Th.s Laïi Quoác Ñaït SVTH:  Traàn Thò Ngoïc Laønh     CHÖÔNG 1: Toång quan veà kyõ thuaät sieâu aâm CHÖÔNG 2: ÖÙng duïng kyõ thuaät sieâu aâm trong thöïc phaåm 1. Khaùi nieäm cô baûn veà sieâu aâm  AÂm thanh laø keát quaû cuûa söï lan truyeàn naêng löôïng aâm trong vaät chaát döôùi daïng moät soùng taïo neân hieän töôïng neùn giaõn laäp ñi laäp laïi Vaäy: sieâu aâm laø nhöõng soùng dao ñoäng cô hoïc coù taàn soá cao treân 18 000 Hz, tai ngöôøi khoâng theå nghe ñöôïc. Sieâu aâm thöôøng ñöôïc öùng duïng trong thöïc phaåm laø vuøng 20 kHz – 100 kHz  2.Heä thoáng sieâu aâm  Goàm coù 3 phaàn cô baûn:    Maùy phaùt ñieän sieâu aâm Maùy bieán naêng sieâu aâm Heä thoáng truyeàn sieâu aâm Hình 3: Heä thoáng ñaàu 3.Cô cheá taùc ñoäng cuûa soùng sieâu aâm    Taïo ra haøng loaït caùc hoaït ñoäng neùn giaõn lieân tuïc, laøm chuyeån ñoäng caùc phaàn töû cuûa moâi tröôøng Hieän töôïng taïo boït: söï vôõ boït khí trong chaát loûng coù theå taêng nhieät ñoä quaù 10 0000F , vaø aùp suaát taêng quaù 10 000 PSI. Caùc vi doøng: Noù xaûy ra khi caùc boït khí dao ñoäng moät caùch maõnh lieät vaø taïo ra caùc doøng xoaùy maõnh lieät trong chaát loûng xung quanh chuùng Hình 1:Moät chu kyø phaùt trieån boït  Nhìn chung sieâu aâm coù hai öùng duïng chính trong coâng ngheä thöïc phaåm ñoù laø:   Naêng löôïng thaáp vaø taàn soá cao (100kHz– 2 MHz) noù ñöôïc söû duïng nhö laø moät kyõ thuaät phaân tích, qui trình ñieàu khieån, kieåm tra khoâng laøm phaù huyû caáu truùc Naêng löôïng cao vaø taàn soá thaáp(20100kHz) thì noù ñöôïc xem nhö laø moät phöông phaùp hoã trôï cho caùc quy trình khaùc ÖÙng duïng sieâu aâm naêng löôïng cao trong coâng ngheä thöïc phaåm Taùc duïng vaät lyù Quaù trình keát tinh Quaù trình baøi khí Quaù trình phaù boït Quaù trình trích ly Quaù trình loïc vaø saáy Quaù trình laïnh ñoâng Troän vaø ñoàng hoaù Laøm meàm thòt Xaùc ñònh kích thöôùt heä Taùc ñoäng hoaù hoïc vaø vi sinh Quaù trình oxi hoaù Laøm saïch vaø tieät truøng duïng cuï Öùc cheá enzym Tieâu dieät vi sinh vaät 2.1 Xaùc ñònh kích thöôùc heä nhuõ töông thöïc phaåm  Moâ hình thieát bò vaø nguyeân taéc Hình 4: Moâ hình thöïc nghieäm ño löôøng sieâu aâm Hình 5: Caùc kyõ thuaät ño tính chaát sieâu aâm thöôøng duøng 2.1 Xaùc ñònh kích thöôùc heä nhuõ töông thöïc phaåm  Öu nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp   Öu ñieåm:  Khoâng phaù huyû caáu truùc cuûa maãu  Coù theå aùp duïng cho heä nhuõ töông noàng ñoä cao vaø môø ñuïc  Deã ñieàu khieån Nhöôïc ñieåm  Khoâng söû duïng cho caùc heä nhuõ töông chöùa boït khí  Khoâng aùp duïng cho heä nhuõ töông raát loaõng (<0.5 wt%) 2.2 ÖÙng duïng sieâu aâm öùc cheá enzym  Theo taùc giaû Wiltshire, 1992    Nghieân cöùu: aûnh höôûng cuûa sieâu aâm (20 kHz, 371W/cm2) leân enzym peroxydase ñöôïc hoaø vaøo trong dung dòch ñeäm kali phoátphaùt 0.1M pH=7 ôû 200C Keát quaû: Caùc enzym peroxidase coù theå bò öùc cheá 90 % khi chieáu sieâu aâm trong 3 giôø. Hình 6: Söï giaûm hoaït Cô cheá: söï taïo boït  vôõ tính cuûa enzym peroxydase khi boït söû duïng sieâu aâm 2.3 ÖÙng duïng sieâu aâm trong quaù trình oxi hoaù    Caùc saûn phaåm leân men nhö röôïu vang vaø moät soá loaïi röôïu cao ñoä … Theo taùc giaû Rosenfeld vaø Shmidt,1984:  Thaønh coâng vôùi röïu Whisky, khi ñöôïc chieáu sieâu aâm 1Mhz trong giai ñoaïn uû chín  Keát quaû: giaûm thôøi gian uû chín coøn 1 naêm, so vôùi coâng ngheä truyeàn thoáng laø 4 naêm maø vaãn ñaûm baûo chaát löôïng Giaûi thích: 2.4 ÖÙng duïng sieâu aâm trong quaù trình laøm saïch vaø tieät truøng beà maët  Caùc nghieân cöùu    ví duï laøm saïch duïng cuï chöùa nhö: moùc treo hay roå ñöïng… trong coâng nghieäp xöû lyù gia caàm.   Laøm saïch vaø tieät truøng caùc duïng cuï trong coâng ngheä cheá bieán thöïc phaåm Laøm saïch tröùng Tieán haønh: nhuùng ngaäp duïng cuï vaøo boàn nöôùc nhieät ñoä töø 65 -700C coù chöùa chaát laøm saïch 1 – 2% töø 10s tôùi 1 phuùt, chieáu sieâu aâm 38 kHz Cô cheá: söï taïo boït Cô cheá laøm saïch tieät truøng cuûa sieâu aâm 2.5 Söû duïng sieâu aâm öùc cheá vi sinh vaät Ñeå tieâu dieät vi sinh vaät hieäu quaû, soùng sieâu aâm ñöôïc söû duïng keát hôïp vôùi: nhieät, aùp suaát, hoaëc caû nhieät vaø aùp suaát 200KPa 400KP 200KPa+  Taùc ñoäng treân Listeria a 64 C Sieâu aâm (117m, 20 4.3 1.5 1 0.34 monocytogenes kHz )  0 Baûng 2.2: Giaù trò D (phuùt) cuûa Listeria monocytogenes khi ñöôïc xöû lyù baèng sieâu aâm 2.5 Söû duïng sieâu aâm öùc cheá vi sinh vaät  Taùc ñoäng treân Salmonella spp 2.6 ÖÙng duïng sieâu aâm trong nhuõ hoaù  Nguyeân taéc:   Chính söï vôõ cuûa caùc boït khí gaàn bieân giôùi giöõa hai pha khoâng troän laãn vaøo nhau ñaõ taïo ra söï va chaïm soùng giuùp laøm taêng hieäu quaû ñaûo troän caùc lôùp. Nhöõng heä nhuõ töông naøy thì beàn vöõng hôn caùc heä nhuõ töông xöû lyù baèng caùc phöông phaùp truyeàn thoáng, ngoaøi ra noù ñoøi hoûi raát ít hoaëc khoâng caàn caùc chaát hoaït ñoäng beà maët (chaát nhuõ hoaù) 2.7 ÖÙng duïng sieâu aâm trong quaù trình trích ly  Trích ly caùc chaát tan trong laù traø Ñieàu kieän trích ly Chaát raén ñöôïc trích ly(% khoái löôïng) 38 Söû duïng nhieät ôû 1000C 28 Söû duïng nhieät ôû 33 0 60 C 40 Söû duïng sieâu aâm ôû Baûng 600C 2.3: Trích ly traø baèng soùng sieâu aâm ( 20 kHz, xöû lyù trong 10 phuùt) Sieâu aâm ôû 60  1000C Trích ly protein töø ñaäu naønh: 20kHz, 550W 2.7 ÖÙng duïng sieâu aâm trong quaù trình trích ly  Cô cheá cuûa soùng sieâu aâm giuùp laøm taêng khaû naêng trích ly cuûa caùc qui trình trích ly coå ñieån laø döïa treân:    Taïo ra moät aùp löïc lôùn xuyeân qua dung moâi vaø taùc ñoäng ñeán teá baøo vaät lieäu Taêng khaû naêng truyeàn khoái tôùi beà maët phaân caùch Phaù vôõ thaønh teá baøo treân beà maët vaø beân trong cuûa vaät lieäu, giuùp quaù trình thoaùt chaát tan ñöôïc deã daøng.