超聲波分離技術

時間：2022-01-11

近年來，頻率**過400 kHz的高頻超聲波已被廣泛用于各種應用中，作為提高多組分混合物中食品材料回收率的手段。超聲波分離的前提是在不改變食品物理或化學完整性的情況下實現(xiàn)分離過程的顯著增強。超聲波駐波的應用導致單個液滴或顆粒在反應器中的壓力節(jié)點或鄰位角處的特定定位，這增加了它們較快地積累或聚結成較大實體的可能性。增加的粒徑促進了浮選或沉降，從而增強了材料混合物分離的趨勢。本章將詳細介紹該技術背后的主要原理，以及如何將其應用于現(xiàn)有的食品加工生產線。它將展示該技術在食品加工中的應用，棕櫚油加工業(yè)的商業(yè)成功以及乳制品和生物制品的未來潛力。

超聲波分離

超聲波分離簡介

食品的超聲波加工已經研究了很多年，應用主要集中在20-100kHz的頻率范圍內。這個區(qū)域通常被稱為"功率超聲波"區(qū)域。在這里，可能存在一種稱為聲空化的現(xiàn)象。超聲波將壓力波施加到液體上，導致溶液中現(xiàn)有的溶解氣體形成膨脹和收縮的氣泡。由于聚結和傳質，這些氣泡會隨著時間的推移而通過，并在達到稱為共振大小的氣泡直徑時坍塌。坍塌事件的強度往往很高，導致溫度上升到10，000 K，在坍塌氣泡的局部空間中產生數百個大氣壓沖擊波。這些物理效應可有效用于強剪切、混合和加熱，適用于乳化、均質化、萃取或熱處理等食品加工應用。

超聲波分離技術通常使用高頻超聲波（>0.4 MHz到幾MHz）來分離懸浮在液體中的食物液滴和/或顆粒。在這些較高的頻率下，劇烈空化氣泡破裂造成的剪切力增加和物理損傷幾乎可以忽略不計。首先，空化閾值隨著超聲頻率的增加而增加，從而降低了發(fā)生塌陷事件的概率。此外，氣泡破裂的共振大小也與聲波的頻率成反比。隨著共振大小的減小，氣泡坍縮事件的動量減小，因此當頻率大于1mhz時，這些坍縮事件變得相對良性。因此，超聲波分離不同于典型的超聲波加工應用。其目標是通過避免劇烈的氣泡破裂來實現(xiàn)"良性"處理。

食品系統(tǒng)中的分離技術

傳統(tǒng)的食品分離工藝包括離心、沉淀或澄清、化學誘導絮凝和膜過濾。這些分離過程是經過驗證且穩(wěn)定的操作方法。

盡管如此，他們仍然存在一些潛在的問題，包括但不限于以下內容：

1.能耗高;

2.過度剪切可能會損害產品的完整性;

3.產品污染限制了產量或需要大量的清潔;

4.分離速度慢;

5.過度使用化學品。

超聲波分離可以單獨使用，也可以與這些技術結合使用，以提高工藝效率。

在食品工業(yè)中，超聲波分離在三個主要方面較有效：

首先是絮凝或聚集增強，即在現(xiàn)有的澄清或化學絮凝系統(tǒng)中應用超聲波駐波可以顯著提高分離發(fā)生的速率，從而減少停留時間和/或化學要求。它可以降低成本，增加吞吐量并減少生態(tài)足跡。

*二種方法是對上游食品配料進行預處理或預處理，然后進行分離操作。該策略在處理異質性食品時特別有效，例如含有固體，液體和液體產品的食品。例如，壓碎的棕櫚果的果皮材料。超聲波的應用不僅啟動了材料的聚合，在下游澄清過程中分離速度較快，而且超聲波提供的溫和物理剪切可以幫助釋放更多的產品。這可以提供較高的固相產品回收率，并通過較快，較高效的下游分離來降低潛在的能源需求。結合離心分離等現(xiàn)有分離，可以節(jié)省大量能源。

最后，可以調整**音速分離參數（如頻率、功率水平和停留時間），以選擇性地去除特定大小的顆粒。因此，它可以用作分散在連續(xù)相中的食品配料的分餾工具。通過分餾成具有較高營養(yǎng)或結構益處的流，可以添加的成分包括：脂肪，蛋白質，碳水化合物和纖維。因此，超聲波分離技術是對現(xiàn)有膜分離工藝的補充。

詞條
詞條說明
使用超聲波實驗室分散設備中所需要注意的事項介紹
? ? ? 超聲波實驗室分散設備是利用物理技術，在化學反應的介質中產生一系列接近于惡劣的條件。這種能量不僅能夠激發(fā)或促進許多化學反應、加快化學反應速度，甚至還可以改變化學反應的方向，產生一些效果?？蓱糜趲缀跛械幕瘜W反應，如萃取與分離、合成與降解、生物柴油生產、降解有毒**污染物、治理微生物、生物降解處理、生物細胞粉碎、分散和凝聚等等。那么在使用超聲波實驗室分散設備
超聲脫氣工作原理及應用范圍
工作原理:超聲波是一種頻率較高的機械振波。振波在液體中產生大量的近真空微泡，氣泡在膨脹時吸入更多的氣體，在收縮時釋放出來，因此體積迅速增大。當振波產生時，?充有分子氣體的空氣被壓縮，?其中的分子氣體不會離解和溶解。由于反復振動的結果，氣體便可連續(xù)不斷地從液擴散到空穴中去，使其逐漸變大為氣泡，而后排除液面，達到除氣的目的。應用范圍：超聲波脫氣廣泛應用于常見生活用品，如除去水中的水
超聲波乳化的原理分析
? ? ? 超聲波乳化是由空化作用引起的。穿過液體的超聲波使其連續(xù)地進行壓縮和膨脹。高強度的超聲波提供了分散液相所需的能量。當達到較大壓力時，在內聚力較弱的點處，產生液體破裂。這種破裂之后，在發(fā)生破裂的點處出現(xiàn)**壓，并發(fā)現(xiàn)存在一些空腔。在這些空洞中，液體溶解的氣體以氣泡的形式在短時間后爆炸。? ? ? ?乳化簡介不同的行業(yè)，乳液
什么是超聲波霧化？
? ? ? ?霧化器利用高頻聲波（**出人類聲音感知范圍）產生霧化。圓盤形壓電陶瓷換能器接收來自寬帶超聲波發(fā)生器的高頻電能，并將其轉化為同頻率的振動機械運動。兩個帶傳感器的鈦圓柱體可增強機械振動。換能器形成的沖擊波沿噴嘴的長度產生連續(xù)的聲波。聲波的振幅到達霧化面，也就是位于噴嘴**的小直徑部分。一般來說，高頻噴嘴的尺寸較小，產生的液滴也較小，而低頻噴嘴的流量較