1_ کاربرد اولتراسوند با شدت بالا
2_ کاربرد اولتراسوند با شدت پائین
امواج با شدت بالا:
دانلود پاورپوینت اثر اولتراسونیک بر روی نگهداری مواد غذایی
1_ کاربرد اولتراسوند با شدت بالا
2_ کاربرد اولتراسوند با شدت پائین
امواج با شدت بالا:
بهره برداری از فن آوری های جدید و فن آوری انتقال موثر عوامل حیاتی رقابت طولانی مدت همه سازمان ها است، اساس اصطلاح «جدید» هنگام استفاده، استفاده کننده در متن جدید است تا در علم جدید. مرور اجلالی خلاصه بعضی از آماده سازی های ایجاد شده اخیر مانند گرم کردن اهمیک استرلیزه کردن با مایکروویو و روشها تازه آلایشی زدائی گیاهان ادویه ای و ادویه جات، روند شروع اثرگذاری روی صنعت غذائی را آماده می کند. پیشرفت های برجسته فن آوری ها و بحث های دلایل فشار بالا، آنتراسوندع زمین الکتریکی و نور شدید با هم با بخش کردن روشهای جدید با توجه به توانائی های بالقوه آنها برای آماده سازی غذا در قرن بعدی رفتار می کنن.
کلمات مهم:
غذا، صنعت غذائی؛ ژاپن؛ نگهداری؛ فرایند نوآوری؛ فن آوری؛ بریتانیا.
آلتراسوند (ultra sound) به عنوان یک فرایند جانبی
در صحبت کردن ما از ترتیب سطوح قدرت صــدای استفــاده می کنیم که یک دریل گازی (dB110) سطوح قدرتی برابر با دارد. با قدرت بالای آلتراسوند به را در قدرتها می بینیم. انرژی خروجی قدرت آلتراسوندی ورقه آلومینیوم را در 30 ثانیه سوراخ می کند فشارهائی به زیادی اتمستمر و دماهای محلی 1000 به 1500 را می توان در مناطق فشرده تجربه کرد.
آلتراسوند قدرت زیاد می تواند مقداری تغییرات در غذاها تولید کند؛ اثر اصلی آلتراسونلی روی میکروارگانیسم ها به خاط فشارهای متناوب سریع فیزیکی و اثرات پوکی است. به هر حال، انرژی آزاد شده همچنین می تواند موجب واکنش های شیمیائی در طول خلق رادیکال های آزاد شود، و اعضای سلولی می توانند نسبت به مواد مضر نفوذپذیرتر و حساس تر شوند. آلتراسوند موقعیت مناسب کاربردی مختلفی را در بخش غذائی یافته است که، وقتی با فن آوری های به وجود آمده جمع شدند، پیشرفت ها در راندمان های آماده سازی و کیفیت تولید رخ داده است. مثالهایی مانند کریستالی کردن فضاها، هیدروژنی کردن روغن ها، تسریع مدت و سپس مشروبات الکلی، مالش گوشت، تسریع فیلتر کردن، انتقال دی هیدراته کردن [کاهش آب] و گرما از این قبیل هستند [10، 9]. آلتراسوند به خشک کردن که شامل مجموع هوای گرم و حساسیت بالا و فرکانس صدای کم است کمک می کند، که آب را از غذاها سریع تر از خشک کردن هوای سنتی می گیرد؛ پروتوئین سویا، رب گوجه فرنگی و انواع تخم جانوران را با استفاده از این روش با موفقیت خشک کردند.
یک مشکل در استفاده از آلتراسوند در غذاها تولید رادیکال های آزاد است. این قضیه می تواند برای بعضی غذاها مزیت باشد. اما بیشتر به نظر می رسد که اثر زیان آوری روی طعم بعضی آب میوه ها و غذاهای خیلی چرب مانند تولیدات لبنی دارد. آماده سازی آلتراسوندی در مجموعه هائی با فن آوری هایی که روی اثرات مهلک و فیزیکی تاکید می کند مفید خواهد بود، در حالی که زیان های ناخواسته واکنش اکسیدشدن کاهش می یابد؛ ترکیب فن آوری آلتراسوند سازی گرمائی مثالی از این نمونه است.
آلتراسوند سازی گرمائی
برای چند سال اکنون مقدار زیاد توجه در استفاده و بهره برداری از مجموعه های دستگاه های نگهداری، شامل عوامل فیزیکی، شیمیائی و زیستی بوده است. روی عوامل خودشان، دستگاه ها ممکن است برای اطمینان از تولید امنیت و پایداری کافی نباشند، به هر حال، هنگام جمع شدن آنها می توانستند امنیت و پایداری محصولات را ایجاد و از آن نگهداری کنند. این اثر همکاری با مجموعه های فن آوری های مختلف توانائی بالقوه برای نزدیک شدن به «فن آوری هر دل Hurdle [بر دشواری چیره شدن] اثبات می کند، که فرایندهای مهلک فرعی مختلف می توانند برای دادن فرایند امنیت با توجه به پاتوژنها مانند [13، 12، 11] جمع شوند. فن آوری های جدید مختلف (فشار زیاد، مایکروویو، آلتراسوند، آماده سازی فرابنفش) امکانات بسیار جالبی را برای بهبود کیفیت غذا پیشنهاد می کنند و نمونه عالی آن ترکیب آلتراسون با گرما است.
اثر آلتراسوند روی مقاومت گرمائی میکرواورگانیسم ها و آنزیم های معین گاهی شناخته شده اند؛ در این کار اولیه آلتراسوند را اغلب قبل از گرم کردن به منظور حساس ساختن میکروارگانیزمها به رفتار گرمائی متعاقب به کـار می بردند. به هر حال، فقط روی این اثر که ترکیبات همزمان گرما با آلتراسوند و در بعضی موارد هم فشارهای روی محیط تحقیق و گزارش شده تا اثر نماشی روی مقاومت گرمائی باکتری معین و آنزیم ها داشته باشد[14].
اغلب دانشمندان دانشگاه زاراگوزا، اسپانیا، ترکیب فشار، گرما و آلتراسوند را به صورت فرایند مونو Mano – ترمو Thermo سونیکیشن [فشار –گرما-صداسازی] (MTS) برمی گردانند [17، 16، 15]. در ابتدا به گرم کردن انواع غذا با رفتار آلتراسونیک و بدون آن فقط در دماهای پاستوریزه کردن توجه کردند. نتایج افزایش اثر مهلک (کاهش مقاومت گرمائی) روی باسیلیوس سالتلیس وا (Bacilliussubtillisva) را نشان داد. هنگامی که نیجر (niger) با ترکیب گرما و آلتراسوند فقط بیش از گرما افزوده شد، نتایج مشابهی با افزودن استافیلوکوس آریوس در فسفات بافر و شیر UHT بدست آمده. به هر حال، این افزایش اثر مهلک با افزایش دما کاهش یافت و در طول نقطه جوش آب، احتمالاً به علت کاهش پدیده پوکی با افزایش فشار بخار آب ناپدید شد. تصور می کردند که فشار خارجی تغییرات در فشار بخار آب را جبران می کند و همچنین و گرمای برای دمای استرلیزه کردن را مجاز می کند. به تازگی، مقاومت گرمائی باسیلیوس سابتیلیتس، مخمرهای ناشناخته و بعضی آنزیم ها (پروکسیداز «Peroxidase» و لیپوکسی جنا «Lipoxygenase» را تا دمای 140، استفاده از فرکانس آلتراسونیک kHz20، بیشترین قدرت w340 و به کار بردن فشار bar3 را بررسی کردند. این کار با واسطه های میانگیر شده (بافر) مختلف انجام شد. این موقعیت می توانست در محیط های غذائی واقعی و کارآینده برای شیر و انواع آب میوه برنامه ریز شود. به صورت مشابه، حضور جامدات ممکن است خرابی سلول را که در نتیجه آلتراسوندسازی یا استلزام افزایش در قدرت آلتراسوندسازی است تقلیل دهد. تصور می کنند که سلول خراب را این کاهش در مقاومت گرمائی به وسیله آلتراسوند تولید می کنند.
میکروارگانیزم ها MTS لازم زمان نهفتگی طولانی را سپری می کند و به نظر می رسد نسبت به عوامل میکرومحیطی (micro – environmental) حساس
شامل 45 صفحه فایل WORD قابل ویرایش
فرمت فایل word: (لینک دانلود پایین صفحه) تعداد صفحات : 105 صفحه
مقدمه
امروزه از نیروی فراصوت به عنوان یک تکنولوژی جدید ( از ابتدای قرن بیستم ) و امید بخش برای فراوری مواد غذایی در صنعت بهره برداری می شود. اولتراسوند در حقیقت شکلی از انرژی است که توسط امواج صوتی در فرکانس هایی که برای انسان قادر به تشخیص نیست ( بالاتر از 20000 هرتز) ایجاد می شود. اگرچه انسان نمی تواند امواج فراصوت را بشنود ولی اگر در مهرض آن قرار گیرد دچار سرگیجه، تهوع و سردرد می شود.
تولید امواج فراصوت
دستگاه های تولید امواج فراصوت از سه قسمت اصلی تشکیل شده اند
- ژنراتور: در ژنراتور نیروی الکتریکی لازم و فرکانس جریان الکتریکی که پارامترهای موثر بر شدت امواج فراصوت می باشد تنظیم میشود بایستی توجه داشت که جریان الکتریکی از نوع متناوب یا AC می باشد. در واقع ژنراتور ولتاژ لازم را برای فرکانس های بالاتر از 20 کیلوهرتز فراهم می کند و آن را به سمت مبدل انتقال می دهد
- مبدل: در واقع شامل پیزوالکتریک یا المنت های کریستالی است که با اتصال جریان الکتریکی مرتعش می شوند و درواقع نیروی الکتریکی را به نیروی مکانیکی تبدیل میکنند
- پروب: پروب در واقع رابط بین مبدل و محیط انتشار دهنده امواج فراصوت است که به مبدل متصل شده و بوسیله آن امواج تقویت می شوند.
معمولا نحوه ی اثر دهی امواج فراصوت به دو شکل می باشد
مستقیم Directly: که در آن پروب مستقیما در نمونه مورد نظر قرار می گیرد
غیرمستقیم Indirectly: که در آن پروب در تماس مستقیم نیست و انرژی آن از طریق یک محیط واسطه به نمونه انتقال می یابد. این روش برای نمونه های با حجم خیلی کم به کار می رود تا نمونه به بیرون پاشیده نشود
طبقه بندی اولتراسونیک:
معمولا برای طبقه بندی کاربردهای اولتراسوند میزان انرژی ایجاد شده ناشی از آن مدنظر قرار میگیرد.
-اولتراسوند کم انرژی یا غیرمخرب یا Non destructive (فرکانس های بالاتر از 100 کیلوهرتز): معمولا تغییرات فیزیکی و شیمیایی زیاد و شدیدی ایجاد نمی کند و انرژی زیر W/cm2 1 ایجاد می کند
-اولتراسوند با انرژی بالا یا مخرب یا Destructive (فرکانس های بین 20 تا 100 کیلوهرتز): که تغییرات فیزیکی و شیمیایی آن تا حدی است که حتی ساختار را نیز می تواند تغییر دهد
نکته: با افزایش فرکانس انرژی امواج صوتی کم می شود. معمولا با کوچک کردن قطر نوک پروب می توان شدت فرکانس را افزایش و انرژی حاصل را کم کرد.
کاربرد اولتراسوند غیرتخریبی یا کم انرژی
عمده ترین کاربرد اولتراسونیک غیر تخریبی یا کم انرژی در صنایع خوراکی استفاده آن از به عنوان یک تکنیک آنالیزی برای تعیین خصوصیات فیزیکو شیمیایی، ساختاری و حالت فیزیکی می باشد مانند:
- تشخیص وجود و یا عدم وجود یک ماده یا شی خارجی درون لوله، قوطی یا جایی که امکان دیدن آن وجود ندارد
- شمارش تعداد جسم های عبوری مانند شمارش روی نوار نقاله
- تعیین ضخامت مانند ضخامت لوله، لایه چربی در استیک ها و قطعات گوشت برای درجه بندی آن ، تعیین ترکیب یک ماده
- تعیین سطح مایعات در مخازن
- اندازه گیری سرعت جریان(تعیین سرعت جریان خود در رگ ها در موارد پزشکی)
- تعیین ترکیب و اجزاء تشکیل دهنده یک ماده غذایی
که اساس این کاربردها بر پایه:
تضعیف امواج فراصوت هنگام عبور از یک ماده خوراکی و یا زمانی که طول می کشد تا یک پالس عرض نمونه را طی می کند، می باشد
مزایای روش های انالیزی با اولتراسونیک:
سرعت بالا ، عدم تخریب ساختار، دقت بالا، بازدهی بالا
اولترسونیک تخریبی یا پرانرژی Destructive:
در اولتراسونیک های پرانرژی یا تخریبی تغییرات فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی به حدی است که ساختار را می تواند تغییر دهد این تغییر ساختار عمدتا ناشی از پدیده کاویتاسیون یا حفرگی می باشد
پدیده کاویتاسیون:
اولتراسوند هنگامیکه درون یک سیستم بیولوژیکی پخش می شود سبب فشرده شدن و باز شدن محیط به طور متناوب می شود که می تواند انرژی بالایی را پخش کند. اگر هنگام باز شدن یا به اصطلاح رقیق شدن محیط تنش کششی ایجاد شده از تنش کششی محیط آبی تجاوز کند حباب ایجاد می شود که به این پدیده کاویتاسیون یا حفرگی گویند. به بیان دیگر با ایجاد سیکل های انقباض و انبساط مداوم ملکول های آب مرتعش می شوند و در نتیجه با افزایش فاصله ملکول های آب بیش از حد بحرانی یا همان شعاع واندروالسی حباب هایی با فشار و انرژی درونی بالایی تولید شده که موقع ترکیدن انرژی زیادی ایجاد می کنند
کاربرد اولتراسونیک پر انرژی:
1 - گسستگی سلولی: شکستن بیولوژیکی دیواره سلول ها به منظور آزادسازی بهتر و استخراج ترکیبات موثر درآن. مثلا تحقیقاتی در زمینه استخراج بهتر سکارز از چغندر و نیشکر طی استخراج قند یا استخراج بهتر و موثرتر رنین از معده گوساله.
این روش نسبت به روش های مرسوم استخراج در دماهای کمتر صورت میگیرد و بازدهی بیشتری دارد
2 - امولسیفیکاسیون: اگر دو مایع غیرقابل اختلاط با هم تحت اثر نیروی حاصل از کاویتاسیون قرار گیرد می تواند طوری مخلوط شوند و ایجاد امولسیون هایی کنند که نسبت به امولسیون های ایجاد شده با سورفاکتانت ها پایدار تر هستند
-افزایش نفوذ حلال طی عصاره گیری: بواسطه تخریب دیواره سلولی و افزایش ضریب نفوذ
-کریستالیزاسیون: در رابطه با هسته دار کردن از طریق هم جهت کردن ملکول ها به عنوان هسته اولیه که در ادامه منجر به رشد یکنواخت کریستال ها می شود
3 - غیرفعال کردن میکروارگانیسم ها : معمولا غیر فعال کردن میکروارگانیسم ها و آنزیم ها به روش حرارتی صورت می گیرد که میتواند سبب ضایع شدن ترکیبات مغذی، از بین رفتن خواص کاربردی و ایجاد طعم های نامطلوب گردد. از اینرو اگر از هدف استریلیزاسیون و کاهش بار میکروبی به میزان زیاد باشد بایستی از نوع پر انرژی اولتراسونیک و زمان طولانی استفاده نمود. به همین دلیل برای این منظور معمولا فرآیند اولتراسونیک را همراه با سایر تکنیک ها مثل فرآیند فشار بالا(مانوسونیک)، حرارت(ترموسونیک) ، ترکیبی از هر سه (ترمومانوسونیک) و یا تغییرات pH انجام می دهند.
در این رابطه نوع میکروارگانیسم، زمان در معرض قرار دادن امواج فراصوت، حجم ماده خوراکی و ترکیب آن می تواند در غیرفعال کردن میکروارگانیسم ها موثر باشد.
البته در خیلی موارد پس از حذف امواج فراصوت امکان رشد مجدد میکروارگانیسم ها وجود دارد که نتایج محققین نشان داده نگهداری دما تا زیر 19 درجه سانتی گراد از فعال شدن مجدد باسیلوس های میله ای جلوگیری میکند
اثر عمده اولتراسونیک ایجاد حفرات در دیواره سلولی میکروارگانیسم ها می باشد
حساسیت میکروارگانیسم های مختلف به اولتراسونیک:
به جز چند مورد استثناء بطورکلی می توان گفت که سلول های بزرگتر حساستر از سلول های کوچکتر هستند و کوکسی ها مقاوم تر از باکتری های میله ای ، بعلاوه باکتری های گرم مثبت مقاوم تر از گرم منفی ها هستند و باکتری های هوازی نیز نسبت به غیرهوازی ها مقاوم ترند. وضعیت فیزیولوژیکی سلول ها نیز در این زمینه نقش دارند یعنی سلول های جوان تر حساس تر از سلول های مسن ترهستند . سلول های هاگی مقاوم تر از سلول های گیاهی هستند.
4 - زدودن آلودگی ها از سطوح: طی پدیده کاویتاسیون و ترکیدن حباب ها و آزاد شدن انرژی بالا بر سطوح مختلف آلودگی های مختلف من جمله رسوبات از سطح جدا می شوند. کاربرد بسیار مهم در این زمینه استفاده از اولتراسونیک در زدودن ناخالصی ها و ترکیباتی که منجر به گرفتگی در غشاء ها می شود، می باشد. پدیده گرفتگی یا Fouling در فرآیندهای غشایی موضوع بسیار مهمی است که این فرآیند جداسازی را تحت تاثیر قرار داده است.
5 - غیر فعال سازی آنزیم ها: که به واسطه انرژی بالا طی کاویتاسیون منجر به دناتوره شدن آنزیم ها و یا تغییر نقطه فعال آنزیم می شود و بیشتر در مورد آنزیم هایی که مقاومت حرارتی کمتری دارند صدق می کند مانند پلی فنل اکسیداز و لیپوکسی ژناز .
به طور کلی آنزیم هایی که نسبت به دما ناپایدارتر هستند نسبت به آن هایی که در برابر دما مقاوم هستند حساسیت بیشتری به فراصوت دارند . آنزیم های کوچکتر نیز نسبت به نوع بزرگتر مقاومت بیشتری دارند.
یکی از کاربردهای موفق در این زمینه غیرفعال کردن آنزیم پکتین متیل استراز است که نقش مهمی در تیرگی رنگ آب مرکبات دارد
کاربرد اولتراسونیک در صنایع گوشت:
برای اولین بار اولتراسونیک برای تشخیص بافت پیوندی در جگر گاو مورد استفاده قرار گرفت و امروزه در زمینه های مختلفی مانند ارزیابی باروری دام، ذبح دام، تشخیص کیفیت و قابلیت برش پذیری لاشه پس از ذبح کاربرد دارد.
یکی از مهمترین عوامل رضایتمندی مشتریان در مصرف گوشت تردی آن است که پس از ذبح معمولا به روش های مختلفی صورت می گیرد مانند:
- آویزان کردن لاشه - خرد کردن - استفاده از آنزیم
که فرآیند اولتراسونیک می تواند جایگزین مناسبی به جای فرآیندهای فوق باشد. در واقع فرآیند اولتراسونیک با پاره کردن سلول ها و آزاد کردن Ca++ از کمپلکس اکتین و میوزین جلوگیری می کند و از طرفی نیز با آزاد کردن آنزیم های طبیعی بافت گوشت مانند کاتپسین در تردی گوشت پس از ذبح موثر است. فرآیند اولتراسونیک با شکستن ساختار سارکومری در بافت ماهیچه ای ظرفیت نگهداری آب را افزایش می دهد
فاصله سنج مافوق صوت ( اولتراسونیک ) به کمک میکرو کنترلر PIC
53 صفحه در قالب word
فاصله سنج معرفی شده در این بخش از میکروکنترلر PIC16f873 استفاده میکند . فرکانس مافوق صوت مورد استفاده حدود KHz 40 است . در فاصله سنج معرفی شده ، ویژگی های زیر از PIC مورد استفاده قرار گرفته است :
مبدل A/D : سرعت انتشار صوت با دما تغییر می کند . از یک مبدل A/D برای اصلاح مقدار نمایش داده شده استفاده می شود .
بررسی مدار
سیگنال اولتراسونیک ( مافوق صوت ) که به وسیله حس گر ( سنسور ) دریافت می شود ، طبقه اول آن را 100 برابر ( db 40 ) و طبقه دوم آن را 10 برابر ( db 20 ( می کند . معمولاً از منبع تغذیه دوبل ( مثبت و منفی ) برای تقویت کننده های عملیاتی استفاده میشود. اما در اینجا تنها از یک منبع V 9 + برای تغذ یه آنها استفاده شده است . بنابراین به ورودی مثبت تقویت کننده های عملیاتی ، نصف ولتاژ تغذیه به عنوان ولتاژ بایاس اعمال می شود . بنابراین سیگنال جریان متناوب میتواند براساس ولتاژ مرکزی V 5/4 تقویت شود . هنگامی که تقویت کننده های عملیاتی دارای فید بک منفی هستند ، ولتاژ ورودی پایه مثبت و منفی آنها تقریباً باهم برابرند . این حالت را زمین مجازی می نامند . بنابراین ، با وجود ولتاژ بایاس ، طرف مثبت و منفی سیگنال جریان متناوب به طور یکسان تقویت می شود . اگر از ولتاژ بایاس استفاده نشود ، سیگنال جریان متناوب دچار اعوجاج[1] می گردد . از این روش ، هنگامی که تقویت کننده عملیاتی ( Op – amp ) از منبع دوبل به جای یک منبع تکی ، تغذیه می شود استفاده می گردد .
آشکار سازی با آشکار کردن سیگنال مافوق صوت دریافتی انجام می گیرد . این کار به وسیله یکسو کننده نیم موج که از دیود ها ی مسدود کننده شاتکی [2] استفاده می کند ، انجام میشود.
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است