Metode Moderne de Procesare a Materiilor Prime Agroalimentare Procesarea cu Ajutorul Ultrasunetelor

1.ISTORICUL APARITIEI ULTRASUNETELOR

Ultrasunetele (US) sunt o forma de energie mecanica ce se propaga sub forma unor unde de frecventa superioara limitei de perceptie a urechii umane. Omul percepe sunete cu frecventa cuprinsa intre 16 si 20 000 Hz. Sunetele cu frecventa peste limita de audibilitate umana (20 MHz) se numesc ultrasunete, iar cele cu frecventa sub aceasta, infrasunete.

Daca o particula dintr-un mediu elastic executa o miscare inainte si inapoi fata de pozitia de echilibru, miscare numita oscilatie mecanica sau vibratie, are loc un transfer de energie in mediul care o inconjoara. Particula care oscileaza interacţioneaza cu cele vecine si astfel unda se propaga din aproape in aproape. Regiunea din spatiu in care se afla unde ultrasonice (altfel spus, campul de US) este reprezentata de oscilatii ciclice in spatiu si timp. Miscarea particulelor in jurul pozitiei de echilibru se repeta la anumite intervale de timp

Ultrasunetele au fost descoperite inainte de primul razboi mondial. In anii 1938-1940 au inceput sa fie folosite pentru constructia tuburilor electronice de putere mare. Dupa descoperirea tranzitoriului, au fost construite generatoare de ultrasunete de putere mare, permitand aplicatii industriale in mai multe domenii. Din 1970 ultrasunetele s-au utilizat pentru uscarea diferitelor produse.

Prin cerectarile realizate in ultimii 5 ani s-a stabilit ca industria alimentara constitue un nou domeniu de aplicare in diverse scopuri: controlul materiilor prime si a produselor finite, intensificarea unor transformari fizice, chimice si biochimice sau franarea activitatii microbiene, care conduce la asigurarea conservabiliatii produselor alimentare si asigurarea conservabilitatii produselor alimentare si asigurarea calitatii superioare a acestora.

Aceste trasnformari pot fi intesificate, controlate si dirijate pentru atingerea scopului propus, cu un consum de energie termica folosind tratamentul ultrasonic.

Tinand cont de faptul ca in literatura de specialitate sunt putine informatii despre utilizarea si perspective aplicarii ultrasuneteleor in diferitele domenii ale industriei alimentare, se impune prezentarea bazelor fizice ale ultrasunetelor, precum si aplicatii ale acestora in industria alimentara.

Ca urmare a efectelor ultrasunetelor asupra tesuturilor vii, incepand din anul 1932 apar primele indicatii in utilizarea acestora in terapie. Unele rezultate positive obtinute in primii ani de aplicare a metodelor curative ultrasonice au creat un puternic current pentru generalizarea folosirii ultrasunetelor in medicina.

Posibilitatea pe care o au ultrasunetele de a inlatura si cele mai rezistente pojghite de murdarie depuse pe o suprafat metalica a condus la utilizarea acestora pentru protejarea instalatiile folosite in industria alimentara.

Uscarea unui corp nu este altecva decat extragerea lichidului, de cele mai multe ori a apei din acel corp. In mod obisnuit aceasta operatie se efectueaza fie cu ajutorul unui procedeu termic, printr-o ridicare a temperaturii, fie cu ajutorul unui procedeu mechanic, cum ar fi centrifugarea. De curand, o noua metoda s-a adaugat celor existente. Este vorba de uscarea cu ajutorul ultrasunetelor.

Iradiind un corp cu ultrasunete, la suprafata de separatie a acestuia de mediul inconjurator au loc alternative mariri sau micsorari ale presiunii.

In industria aliemntara procedeul ultrasonic este folosit la uscarea fermentilor, care nu pot suporta incalziri la temperature mai mari de 400C. Operatia dureaza doar 14 minute, timp ce procedeul de uscare prin vid a aceluias produs dureaza 1 ora. Daca ultrasunetul are posibilitatea de a favoriza uscarea atunci el poate imbunatatii si procesul de ardere.

Prin cerectarile realizate in ultimii 5 ani s-a stabilit ca industria alimentara constituie un nou domeniu de aplicarea in diverse scopuri:

• F controlul materiilor prime si al produselor finite

• F intensificarea unor transformari fizice, chimice si biochimice sau franarea activitatii microbiene, care conduce la asigurarea conservabilitatii produselor alimentare

• F asigurarea calitatii superioare a acestora

Aceste transformari pot fi intensificate, controlate si dirijate pentru atingerea scopului propus, cu un consum redus de energie termica folosind tratamentul ultrasonic. Pentru utilizarea ultrasunetelor in mod rational si cu eficienta maxima este necesara cunoasterea bazelor stiintifice ale propagarii ultrasunetelor in diferite medii si efectele lor la interactiunea cu aceste medii, efecte care pot fi utilizate corect in diferitele operatii tehnologice.

Intensificarea operatiilor fizice, chimice si biochimice, consta in suprapunerea peste starea stationara a unui fluid sau solid, sau peste curgerea normala a fluidelor a unor miscari oscilatoii, create prin utilizarea vibratiilor ultrasonice.

Oscilatiile elastice sau vibratiile elastice reprezinta vibratiile periodice de stare ale mediului. Pentru propagarea oscilatiile elastice este necesara prezenta legaturii elastice intre particulele substantei.

Oscilatia poate avea diferite forme: sinusoidale, patratice, dinti de fierastrau, iar dupa modul de aplicare pot fi: longitudinale, cand directia oscilatiei este in lungula axei aparatului si trasnversale, cand directia este perpendiculara sau inclinata pe axa aparatului.

Tipuri de unde:

• unde sonore (limita superioara de frecventa 16kHz)

• unde ultrasonore (domeniul de frecventa 16 ÷ 106 kHz)

• unde hipersonice sau microunde (domeniul de frecventa de 16 ÷ 1011 kHz)

Ultrasunetele nu se mai supun legilor mecanicii clasice, nefiind necesara aplicarea legilor mecanicii cuantice.