Акустические методы обработки пищевых продуктов

К акустическим методам обработки пищевых продуктов относят обработку с использованием ультразвуковых и звуковых колебаний. Более широко используются ультразвук и низкочастотные колебания. Сравнительно недавно стала развиваться импульсная техника.

Ультразвук (УЗ) способен переносить значительные количества энергии: от нескольких ватт до десятков ватт на 1 см2 излучающей поверхности. Применяя фокусирующие системы, можно сосредоточить в центральной части фокального УЗ — пятна большую энергию порядка нескольких кВт/см2.

Интенсивность распределения УЗ в гомогенной среде зависит от длины волны УЗ и плотности среды. С возрастанием частоты УЗ и уменьшением плотности среды интенсивность распространения уменьшается и увеличивается поглощение энергии УЗ средой. Поглощение энергии препятствует распространению УЗ. При этом часть энергии УЗ превращается в тепло, часть расходуется на разрушение среды.

Так как величина поглощения энергии УЗ обратно пропорциональна плотности среды, газообразные среды мало пригодны в качестве переносчиков УЗ. Материалы с небольшой плотностью (некоторые высокомолекулярные вещества, порошки) имеют больше свойств изоляторов, чем переносчики УЗ. Хорошими переносчиками являются жидкости и металлы.

В гетерогенных средах, к которым относятся пищевые продукты, УЗ, переносимый непрерывной средой, отражается поверхностью раздела фаз, если прерывистая среда (например, дисперсные частицы) обладает большей плотностью, чем звукопереносящая среда.

Сила отражения зависит от разницы в звуковой жесткости звукопроводящей и отражающей сред (на поверхности раздела газ—плотная среда УЗ отражается почти полностью). Отражение звука тормозит его распространение. На пограничной поверхности, которая отражает УЗ, возникает звуковое давление. Звуковое давление, возникающее на достаточно большой поверхности, способно вызывать эффект переноса частиц жидкости.

Таким образом, при озвучивании гетерогенных систем можно ожидать одновременное течение противоположных процессов. Например, при воздействии на эмульсии наблюдается одновременное течение процессов диспергирования и коалесценции (коагуляции), причем превалирование одного процесса над другим зависит от физико-химического состояния среды.

При обработке молока ультразвуком, вибрациями и импульсным разрядом при температурах ниже 20°С превалирует процесс коалесценции с образованием масляного зерна, а при температурах свыше 50°С в основном идет процесс диспергирования.

Акустическая коагуляция — это процесс сближения и укрупнения взвешенных в газе или жидкости мелких твердых частиц, жидких капелек и газовых пузырьков под действием звуковых волн. При распространении звуковой волны возникают силы, под действием которых частицы сближаются, что способствует их слипанию.