食物分野での低強度超音波技術の適用

食物分野での低強度超音波技術の適用

食物分野で使用される低強度の超音波技術の定性的測定は1940年代に始まりましたが、この技術は最近研究者の注目を集めました。食品産業における超音波分析と測定技術の適用は、主に、測定可能な超音波波のいくつかの主要な特徴的なパラメーター（音速、減衰係数、音響インピーダンス）に基づいており、食物システム（組成、質感、レオロジーなど）の物理的および化学的特性を反映できます。物理的特性）。この関係は2つの方法で確立できます。 1つは、測定された超音波特性パラメーターと食品の物理パラメーターを確立することにより修正された曲線を確立することであり、その他の方法は、媒体を通して超音波波の発生を理論的に説明することです。食品システムの性質の定性的変化。

1.培地の厚さを決定します

超音波機器は、培地の厚さを正確に決定できます。他の技術と比較して、培地の厚さの超音波測定は、テストするサンプルの一端に近い限りです。したがって、従来の技術を使用してサンプルの厚さを測定することが困難な場合、厚さを測定するためにウルトラソニックを使用するのが便利です。この技術は、キャンディーのチョコレートコーティングの厚さ、肉の厚さ、缶の液体層の厚さ、および卵殻の厚さの決定に使用されています。

2.食品中の異物を検出する

食品加工プロセスでは、多くの場合、メタルチップ、ガラスの破片、木製チップなどの異物があります。従来の光学検査技術は、光学的非透明システムには適用できません。この場合、超音波検出技術は非常に高速で便利です。測定の原則は、超音波パルスがサンプルに導入されると、遭遇した媒体のすべての表面からパルスが反射されることです。不純物と製品コンポーネントの音のインピーダンスの明らかな違いにより、超音波特性も大きく異なるため、不純物を検出できます。出てくる。

3.流量の決定

多くの食品加工では、食品の流量を制御することが重要です。研究者は、流量計などのパイプを介した食品の流れを測定するための一連のフローメーターを開発しました。超音波流量計の測定範囲は、毎秒数ミリメートルから数十メートルの範囲です。これらの超音波流量計は一般に、材料の平均流量を測定します。最近開発されたより洗練されたフローメーターを使用して、パイプを通る流体流の横断状態のパラメーターを定性的に決定できます。多くの超音波流量計を使用して、単一の液体の流量を決定することに制限されるのではなく、流体内の異なる成分の流量を正確に決定します。

4.食品組成の決定

食物組成を測定するための超音波技術の原理は、音速、減衰係数、音のインピーダンスなど、さまざまな成分の超音波特性の違いです。違いが大きいほど、食物の組成を識別するのが簡単になります。この技術は、さまざまなジュースや飲料の砂糖の濃度を測定するために成功裏に使用されています。

5.分散相の粒子サイズの決定

分散相粒子のサイズは、乳化、懸濁液、泡などの分散液の物理化学的特性に大きな影響を及ぼし、システムの安定性、外観、口当たりに影響します。従来の方法と比較して、超音波波はサンプル調製の前処理を排除し、分散相の粒子サイズを測定するときにオンライン検出操作を実現でき、非透明システムの検出にも適しています。

分散相粒子のサイズの超音波測定の原理は、超音波がシステムに入射するときに散乱が発生することです。散乱効果は、粒子の濃度とサイズに依存します。超音波波の音速と減衰係数は、散乱の程度によって表現できます。したがって、分散位相の粒子サイズに関するデータは、音の速度と減衰係数を測定することで得ることができます。実際、エマルジョンと懸濁液中の粒子のサイズと濃度は、周波数を測定することで決定でき、粒子サイズの分布は減衰係数を測定することで測定できます。この手法は、マヨネーズやマーガリンなどの食物システム粒子のサイズを決定するために使用されています。

6.エマルジョン成層の検出

オイルの密度は一般に水の密度よりも低いため、これにより水中乳剤の液滴が液体表面に浮かんで層状化されますが、対照的に、水中の油系の液滴は沈殿のために液体を層別化します。システム内の伝播速度または減衰波の減衰係数を決定するための超音波技術の適用は、製品システムの安定性を決定するための重要な参照データを提供できます。適切な数学方程式を使用して、超音波パラメーターを粒子濃度やサイズなどの目的の検出システムの物理的および化学的特性に変換することができ、複雑な食品システムでの泡立てと沈殿の発生を効果的に監視することができます。この技術は、ミルクエマルジョン、ジュース、マーガリン、ビールの泡、サラダクリームの安定性を研究するために使用されています。

7.位相遷移監視

相転移は、主に、砂糖、油、水分など、溶けたり結晶化する成分が含まれているためです。融解または結晶化プロセスシステムの超音波特性は大幅に変化するため、超音波技術を使用して相転移を監視できます。

固体の超音波速度は液体よりも大幅に大きいため、サンプルの成分が結晶化するにつれて、超音波の速度は大幅に増加します。超音波の速度は、溶けたときに大幅に減少します。実際の用途では、波動速度を測定してマヨネーズまたはマーガリンの位相分離が発生するかどうかを判断することにより、しばしば決定されます。

8、超音波開発技術

この手法は医学でより一般的に使用されており、現在は食品業界で使用されているいくつかの材料の内部構造の研究にも使用されています。外国文学には多くの文献と用途があり、動物を分類しています。超音波開発技術を使用して、エマルジョンと懸濁液の層別化を検出し、不純物の存在を検出し、食品で発生する結晶化の程度を決定することもできます。さらに、超音波開発技術機器のコストは徐々に低下しており、食品業界でさらに利用されると予想されています。