超声波分离技术

1、Word文档 超声波分离技术 近年来，频率超过400kHz的高频超声波已被广泛用于各种应用中，作为提高多组分混合物中食品材料回收率的手段。超声波分别的前提是在不转变食品物理或化学完整性的状况下实现分别过程的显着增加。超声波驻波的应用导致单个液滴或颗粒在反应器中的压力节点或邻位角处的特定定位，这增加了它们更快地积累或聚结成更大实体的可能性。增加的粒径促进了浮选或沉降，从而增加了材料混合物分别的趋势。本章将具体介绍该技术背后的主要原理，以及如何将其应用于现有的食品加工生产线。它将展现该技术在食品加工中的应用，棕榈油加工业的商业胜利以及乳制品和生物制品的将来潜力。 超声波分别简介 食品的超声波加工已

2、经讨论了许多年，应用主要集中在20-100kHz的频率范围内。这个区域通常被称为功率超声波区域。在这里，可能存在一种称为声空化的现象。超声波将压力波施加到液体上，导致溶液中现有的溶解气体形成膨胀和收缩的气泡。由于聚结和传质，这些气泡会随着时间的推移而通过，并在达到称为共振大小的气泡直径时坍塌。坍塌大事的强度往往很高，导致温度上升到10，000 K，在坍塌气泡的局部空间中产生数百个大气压冲击波。这些物理效应可有效用于强剪切、混合和加热，适用于乳化、均质化、萃取或热处理等食品加工应用。 超声波分别技术通常使用高频超声波（0.4 MHz到几MHz）来分别悬浮在液体中的食物液滴和/或颗粒。在这些较高的

3、频率下，猛烈空化气泡裂开造成的剪切力增加和物理损伤几乎可以忽视不计。首先，空化阈值随着超声频率的增加而增加，从而降低了发生塌陷大事的概率。此外，气泡裂开的共振大小也与声波的频率成反比。随着共振大小的减小，气泡坍缩大事的动量减小，因此当频率大于1mhz时，这些坍缩大事变得相对良性。因此，超声波分别不同于典型的超声波加工应用。其目标是通过避开猛烈的气泡裂开来实现良性处理。 食品系统中的分别技术 传统的食品分别工艺包括离心、沉淀或澄清、化学诱导絮凝和膜过滤。这些分别过程是经过验证且稳定的操作方法。 尽管如此，他们仍旧存在一些潜在的问题，包括但不限于以下内容： 1.能耗高; 2.过度剪切可能会损害产品

4、的完整性; 3.产品污染限制了产量或需要大量的清洁; 4.分别速度慢; 5.过度使用化学品。 超声波波分别可以单独使用，也可以与这些技术结合使用，以提高工艺效率。 在食品工业中，超声波分别在三个主要方面有效： 首先是絮凝或聚集增加，即在现有的澄清或化学絮凝系统中应用超声波驻波可以显着提高分别发生的速率，从而削减停留时间和/或化学要求。它可以降低成本，增加吞吐量并削减生态脚印。 其次种方法是对上游食品配料进行预处理或预处理，然后进行分别操作。该策略在处理异质性食品时特殊有效，例如含有固体，液体和液体产品的食品。例如，压碎的棕榈果的果皮材料。超声波的应用不仅启动了材料的聚合，在下游澄清过程中分别速度更快，而且超声波供应的温柔物理剪切可以关心释放更多的产品。这可以供应更高的固相产品回收率，并通过更快，更高效的下游分别来降低潜在的能源需求。结合离心分别等现有分别，可以节约大量能源。 最终，可以调整超音速分别参数（如频率、功率水平和停留时间），以选择性地去除特定大小的颗粒。因此，它可以用作分散在连续相中的食品配料的分馏