Акустические методы

К акустическим методам обработки пищевых продуктов относят обработку с использованием ультразвуковых и звуковых колебаний.

Ультразвук способен переносить значительное количество энергии: от нескольких ватт до десятков ватт на 1 см² излучающей поверхности.

При действии ультразвука на микроорганизмы бактерии претерпевают существенные изменения, утрачивают вирулентность и погибают.

Хорошие результаты дает использование ультразвука для мойки фруктов, отмывания частиц крахмала, изготовления шоколада.

С помощью ультразвуковой фильтрации можно разделить жидкие неоднородные системы. Подаваемая на ультразвуковой фильтр суспензия подвергается воздействию ультразвука от магнитострикционного преобразователя. Под действием звуковых волн твердые частицы суспензии коагулируют и в виде осадка собираются в нижней части аппарата. Жидкая фаза вытекает через штуцер в верхней части аппарата.

Колебательные возмущения среды ускоряют процесс тепло- и массообмена. Механизм воздействия акустических колебаний в основном сводиться к воздействию на ламинарно движущуюся жидкость и на пограничный слой при турбулентном движении. Под действием колебаний ламинарный поток деформируется, происходит его турбулизация. Что приводит к усилению теплообмена.

При ламинарном режиме движения воздействие акустических колебаний на теплообмен проявляется более сильно. Это объясняется тем, что колебания создают дополнительное возмущение потока и способствуют образованию турбулентных пульсаций. У турбулентного потока стоячие волны размываются, в результате чего воздействие колебаний на теплоотдачу значительно меньше.

С увеличением частоты колебаний теплоотдача увеличивается. Это связано с тем, что толщина пограничного слоя с увеличением частоты несколько уменьшается. В потоке с развитой турбулентностью толщина пограничного слоя мала, поэтому и действие колебаний проявляется слабее.

Однако акустические колебания не всегда улучшают теплообмен. Так, в случае кипения жидкости коэффициент теплопередачи больше зависит от амплитуды, а не от частоты.

Процесс массообмена под действием акустических колебаний ускоряется в результате следующих факторов: перемешивание взаимодействующих фаз, образование циркуляционных токов внутри каждой фазы и устранение застойных зон вблизи поверхностного фазового контакта. Так как воздействие ультразвука сопровождается термическим воздействием на продукт, то общий эффект интенсификации теплообмена складывается из воздействия механического и теплового факторов.

С помощью ультразвука можно существенно интенсифицировать диффузиозные процессы. Например, при посоле сельди обработка ультразвуком с помощью магнитостирикционных излучений значительно ускоряет процесс проникновения соли.

Под действием ультразвука проницаемость оболочек клеток фруктов и овощей, что облегчает процесс извлечения сока.

С помощью ультразвука заметно ускоряется процесс сушки. Воздействие ультразвука приводит к турбулизации среды, нарушению пограничного слоя, а также периодическому созданию вакуума в фазе разрежения звуковой волны. Эти факторы приводят к ускорению процесса сушки. Использование ультразвука позволяет вести процесс сушки с той же скоростью при более низкой температуре. Это имеет значение для сушки термолабильных пищевых продуктов.

___________