Utilizarea ultrasunetelor în industria alimentară

1.Introducere

Ultrasunetele reprezinta un camp de cercetare care se extinde rapid si care isi gaseste tot mai multe utilizari in domeniul alimentar atat pentru analize cat si pentru modificarea produselor alimentare.Varietatea de sunete de care dispunem poate fi divizata in frecventa inalta,ultrasunete de joasa energie si frecventa joasa,ultrasunete cu energie ridicata.Aceasta este folosita ca o tehnica analitica non-distructiva pentru asigurarea calitatii si controlul procesului cu referinta particulara la proprietatile fizico-chimice cum ar fi compozitia,structura, starea fizica a alimentului.

In zilele de azi,puterea ultrasunetelor este considerata a fi o tehnologie in avansare si promitatoare pentru procesarea industriala a produselor alimentare.Utilizarea ultrasunetelor in procesare creaza noi si interesante metodologii care sunt adesea complementare tehnicilor clasice.Diverse arii au fost identificate ca avand un mare potential pentru dezvoltarea ulterioara: cristalizarea , degazarea ,uscarea ,extractia , filtrarea,congelarea,omogenizarea,,tindalizarea carnii,sterilizarea etc.

Exista un spectru larg pentru cercetari ulterioare in folosirea ultrasunetelor atat din punct de vedere industrial cat si din punct de vedere academic.

2.Informatii generale

Ultrasunetul este o forma de energie generata de undele de sunet la frecvente care sunt prea inalte pentru a fi detectate de urechea umana,de exemplu peste 16kHz[Jayasooriya,2004].

Cand sunetul este propagat prin strucutri biologice induce compresii si depresiuni a particulelor medii si o mare cantitate de energie poate fi impartita.Depinzand de frecventa folosita si de amplitudinea undei de sunet aplicata,un mare numar de efecte chimice,fizice si biochimice pot fi observate,care activeaza o mare varietate de aplicatii.Ultrasunetele au fost folosite pentru o mare varietate de scopuri care includ arii diverse cum ar fi :comunicatiile cu animale(fluierele pentru caini),detectia de deficiente in blocurile din beton,sinteza substantelor chimice pure si tratamentul unor boli.In ciuda vastelor sale utilizari si a dezvoltarii spectaculoase,studiul ultrasunetelor este o stiinta tanara.Cea mai veche aplicatie,exploatarea ultrasunetelor dateaza doar de la inceputul secolului XX si ultrasunetul in procesare alimentara este inca si mai nou ca origine[Mason 2003].

In natura,liliecii si delfinii folosesc ultrasunete de joasa intensitate pentru a localiza prada;in timp ce anumite animale marine folosesc pulsuri de intensitate inalta ale ultrasunetelor pentru a-si ameti victimele inainte de a le captura.

Orientarea liliecilor, spre exemplu, se bazeazã pe faptul cã acestia emit semnale ultrasonore scurte de frecvenþe între 30 – 60 kHz. Liliacul în zbor emite în medie cca. 30 semnale pe secundã. O parte din acestea sunt recepþionate de urechile mari ale liliacului sub formã de semnale ecou, dupã un timp cu atât mai scurt cu cât obstacolul este mai aproape. Pe mãsura apropierii de obstacol liliacul emite din ce în ce mai multe semnale într-o secundã ajungând ca de exemplu la un metru de obstacol sã emitã pânã la 60 semnale pe secundã. Aceasta permite liliacului sã simtã precis poziþia sa faþã de obstacole.

Importanþa practicã a ultrasunetelor este legatã de lungimea de undã micã a acestora. Din aceastã cauzã, de exemplu, ultrasunetele pot fi emise si se propagã ca si razele de luminã sub formã de fascicule, spre deosebire de sunetele obisnuite care se împrãºtie în toate direcþiile. Astfel se constatã experimental cã dacã lungimea undei emise este mai micã decât dimensiunile liniare ale sursei unda se va propaga în linie dreaptã sub formã de fascicul. În afarã de aceasta, datoritã lungimii de undã mici, fenomenul de difracþie (ocolirea obstacolelor) nu apare decât pentru obstacolele de dimensiuni foarte mici în timp ce sunetele obisnuite ocolesc practic aproape orice obstacol întâlnit în cale.

Ultrasunetele suferã reflexia si refracþia la suprafaþa de separare a douã medii diferite la fel ca undele luminoase. Folosind acest fenomen au fost construite oglinzi concave sau lentile speciale care sã concentreze într-un punct fascicule de ultrasunete.