超聲波技藝在食材作業(yè)時(shí)的運(yùn)用

　　超聲波無損檢測傳統(tǒng)的食品檢測過程，樣品采集后需要采用各種化學(xué)或物理方法對(duì)其進(jìn)行破壞性處理，一般操作繁瑣，數(shù)據(jù)獲得周期長，而且設(shè)備價(jià)格昂貴，無法很好地適應(yīng)現(xiàn)代食品生產(chǎn)所要求的全程實(shí)時(shí)監(jiān)控和無損檢測。
　　
　　然而，超聲波檢測設(shè)備能夠在較短時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)高濃度食品和光不透明材料的檢測，具有非破壞性、非介人性、及時(shí)性和性的特點(diǎn)，在食品檢測領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。
　　
　　這一技術(shù)的關(guān)鍵在于確定聲特性（聲速、衰減系數(shù)和聲阻抗）與產(chǎn)品特性（例如：成熟度、硬度等）間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)食品成分、結(jié)構(gòu)、相變和顆粒大小的測定。例如：劉東紅團(tuán)和湯偉陽通過對(duì)牛奶冰點(diǎn)、密度和摻水率的定量測定，成功研制了可以快速測定牛奶中主要營養(yǎng)成分的電子裝置；J.Alava問等對(duì)超聲波在面粉與面團(tuán)中的衰減參數(shù)，同面團(tuán)的流變學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，并建立了超聲波在面團(tuán)中的衰減參數(shù)同面粉與面團(tuán)的品質(zhì)成分的相關(guān)關(guān)系，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)面粉及其形成面團(tuán)的品質(zhì)檢測；clark切利用貯藏過程中果蔬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、水分、糖分或其它成分會(huì)發(fā)生變化的原理，觀察聲波通過西瓜時(shí)衰減時(shí)間的變化預(yù)測了水分、糖分等成分的含量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)西瓜成熟度的無損檢測。
　　
　　超聲波提取傳統(tǒng)的提取辦法是選取恰當(dāng)?shù)娜軇?，采用加熱并伴隨攪動(dòng)的方法，使相關(guān)成分溶出。將超聲波應(yīng)用于提取，其產(chǎn)生的瞬態(tài)空化作用，可以改善傳質(zhì)過程，縮短提取時(shí)間叭zui重要的是實(shí)現(xiàn)了較低溫度的率提取，有效地防止了提取的活性物質(zhì)變性，保存了高溫下易揮發(fā)的芳香物質(zhì)，改善了產(chǎn)品品質(zhì)。
　　
　　目前該技術(shù)已經(jīng)被用于生物糖昔類、生物堿、黃酮、蕙醒類、有機(jī)酸及多糖成分的提取氣此外，sinisteralo>等人的研究還表明，低強(qiáng)度超聲波在使細(xì)胞周圍形成微流的同時(shí)，還將在動(dòng)植物細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生胞內(nèi)環(huán)流，這些作用使細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的通透性大大提高，可以利用這一機(jī)理實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞中酶提取過程的強(qiáng)化。
　　
　　需要特別指出的是，用超聲波進(jìn)行提取強(qiáng)化，不同的物料需要采用不同強(qiáng)度的超聲波，只有對(duì)非活性物質(zhì)的提取，才可適當(dāng)加大功率，通過超聲波產(chǎn)生的瞬態(tài)空化效應(yīng)提高提取效率，而對(duì)于酶等活性物質(zhì)，只能夠采用較溫和的條件，聲功率不可過高，通過在生物細(xì)胞內(nèi)形成胞內(nèi)環(huán)流后改善細(xì)胞通透性，實(shí)現(xiàn)提取強(qiáng)化；否則，較大功率超聲波所產(chǎn)生的瞬態(tài)空化及瞬時(shí)熱效應(yīng)能，將導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)的破壞及蛋白質(zhì)的變性。
　　
　　超聲波控制結(jié)晶高能超聲波能夠通過以下幾種途徑對(duì)結(jié)晶過程起到輔助作用：首先是影響晶核的形成，因?yàn)槌暡ň哂袕?qiáng)烈的定向效應(yīng)，所以能夠補(bǔ)充和加強(qiáng)形成臨界晶核的波動(dòng)能，從而加速起晶過程p火其次通過控制結(jié)晶生長的速度，不但可以確保晶體細(xì)小均勻，而且能夠防止已經(jīng)形成的結(jié)晶表面被新形成的結(jié)晶污染問，這些作用對(duì)于大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)有重要價(jià)值。
　　
　　目前強(qiáng)化結(jié)晶過程已被證明是改變?cè)S多食品特性的有效工具，如膳食脂肪、巧克力、冰淇淋的特性修飾等lsjo超聲波結(jié)晶技術(shù)在食品領(lǐng)域另一極有價(jià)值的應(yīng)用，就是用于控制速凍食品冰晶的形成過程<14>。超聲波在凍結(jié)過程中對(duì)物料產(chǎn)生的作用，將確保晶核形成的快速一致，有效地防止由于冰晶生長而造成的細(xì)胞組織破裂，避免了解凍后的組織結(jié)構(gòu)軟化和細(xì)胞液外流問題問。
　　
　　另外，超聲波誘導(dǎo)結(jié)晶過程中的空化作用能夠持續(xù)清潔凍結(jié)過程中物料表面的覆蓋物，保證冷凍過程中的熱傳導(dǎo)效率。超聲波滅菌超聲波產(chǎn)生的空化作用能在細(xì)胞壁與細(xì)胞液等非均相間產(chǎn)生微射流和局部高熱、高壓，對(duì)細(xì)菌、病菌等微生物有強(qiáng)烈的殺滅作用。超聲波消毒的特點(diǎn)是速度快，無外來添加物，對(duì)人體無害，對(duì)物品無損傷，但也存在消毒不*的問題，雖然從1927年Wod開始超聲波消毒的研究，但目前進(jìn)展有限，相關(guān)的應(yīng)用仍主要集中于輔助消毒和協(xié)同滅菌。
　　
　　通過超聲波與壓力和熱處理的聯(lián)合使用，目前已經(jīng)出現(xiàn)了熱超聲波（熱+超聲波）、壓力超聲波（壓力+超聲波）、壓熱超聲波（熱和壓力+超聲波）等技術(shù)超聲波解凍傳統(tǒng)食品加工采用熱傳導(dǎo)使冰凍物料實(shí)現(xiàn)解凍，這一過程費(fèi)時(shí)，費(fèi)錢，費(fèi)力而且容易導(dǎo)致物料品質(zhì)的變化。而如果采用超聲波對(duì)冰凍的物料進(jìn)行解凍時(shí)，由于超聲波能量在冰凍組織中的衰減大大高于已解凍組織，這就使物料對(duì)超聲波的能量吸收集中于冰凍與解凍層的分界界面，并且通過對(duì)輸人超聲波頻率與能量的調(diào)整，能夠?qū)⒂沙暡ㄋp而產(chǎn)生的熱效應(yīng)穩(wěn)定在冰點(diǎn)附近，這樣解凍過程就會(huì)隨著物料的冰凍與解凍界面的推進(jìn)而持續(xù)進(jìn)行，避免了局部高溫的產(chǎn)生，達(dá)到了實(shí)現(xiàn)物料快速穩(wěn)定解凍的目的。
　　
　　安裝及改造方便：目前的超聲波系統(tǒng)的微型化和化，便于實(shí)現(xiàn)其在已有設(shè)備基礎(chǔ)上的安裝和改裝。生產(chǎn)實(shí)踐證明，由于上述的諸多優(yōu)點(diǎn)，超聲波技術(shù)在食品工業(yè)的實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益閱。如前所述，由于“超聲波技術(shù)”的*優(yōu)勢，其在食品工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有巨大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和技術(shù)潛力。