超声波技术在食品中的应用

超声波技术在食品中的应用 沈洋 16090308 摘要：概述了超声波技术的概念；超声波技术产生原理；超声波的两个主要参数；同时着重介绍了超声波技术ESL奶中的应用，研究了超声波结合热杀菌技术对鲜乳处理后，4℃贮藏条件下牛乳货架期间的品质变化情况。经测定牛奶的茵落总数、大肠杆菌及酸度等多种指标后，结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明用频率为50kHz，温度为60℃超声波对牛乳杀菌60 s后，再用温度为76℃的热处理杀菌15 min后牛奶的品质保持最好，且在4℃贮藏条件下，牛乳的贮藏期达18d左右；以及超声波技术目前存在的问题。 关键词：超声波；作用机理；ESL奶；货架期 Ultrasonic technology used in food SHEN Yang Abstract : an overview of the ultrasonic technology concept; ultrasonic technique to generate ultrasonic principle; the two main parameters; and emphatically introduces the application of ultrasonic technology in ESL milk, study on ultrasonic combined with heat sterilization technology for fresh milk processing,4 ℃storage conditions during milk shelf quality changes. The determination of milk Yin fall, Escherichia coli and total acidity and other indicators, the results show that the frequency of 50kHz, temperature is 60 ℃ultrasonic on the sterilization of milk after 60 s, and76 ℃heat sterilization after 15 min of milk to maintain the quality of the best, and stored at 4 ℃, milk the storage period of about 18D and ultrasonic technique; existing problems. Key words: ultrasonic; mechanism; ESL milk; shelf life 1 前言 所谓超声波，是指人耳听不见的声波。正常人的听觉可以听到20赫兹（Hz）-20千赫兹（kHz）的声波，低于20赫兹的声波称为次声波或亚声波，超过20千赫兹的声波称为超声波。超声波是声波大家族中的一员，和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动，通常以纵波的方式在弹性介质内传播，是一种能量和动量的传播形式，其不同点是超声频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。目前人们常用的超声波基本上分为2类：一类是高频超声波：另一类是低频超声波。杀菌一般用低频超声波，频率为20~100kHz。超声灭菌技术已在美、日、欧洲等发达国家获得了广泛使用，主要适合于果蔬汁饮料、酒类、牛奶、矿泉水、酱油等液体食品，目前国内也常有超声波用于食品灭菌的报道[1]。另外，超声波已广泛应用于化学(如分析化学、物理化学、聚合物化学、电化学、光化学、环境化学等[2~5])、医学[6]、食品工业[7~9]、工业焊接[10]、废水处理[11]和材料的改性等方面。大量的文献报道和许多实验结果表明：超声波不仅可以改善反应条件，加快反应速度和提高反应产率[12，13]，还可以使一些难以进行的化学反应得以实现。超声波辐射能加速各种有机均相及异相反应，特别是金属参与的反应[14]。近几年来国外学者研究发现超声波能产生核聚变现象，已引起广大学者的极大关注[15]。 2 超声波技术产生的原理 超声波在媒质中的反射、折射、衍射、散射等传播规律，与可听声波的规律没有本质上的区别。但是超声波的波长很短，只有几厘米，甚至千分之几毫米。与可听声波比较，超声波具有许多奇异特性：传播特性──超声波的波长很短，通常的障碍物的尺寸要比超声波的波长大好多倍，因此超声波的衍射本领很差，它在均匀介质中能够定向直线传播，超声波的波长越短，该特性就越显著。功率特性──当声音在空气中传播时，推动空气中的微粒往复振动而对微粒做功。声波功率就是表示声波做功快慢的物理量。在相同强度下，声波的频率越高，它所具有的功率就越大。由于超声波频率很高，所以超声波与一般声波相比，它的功率是非常大的。空化作用──当超声波在液体中传播时，由于液体微粒的剧烈振动，会在液体内部产生小空洞。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用，从而使两种不相溶的液体（如水和油）发生乳化，且加速溶质的溶解，加速化学反应。这种由超声波作用在液体中所引起的各种效应称为超声波的空化作用。 3 超声波技术的主要参数 频率：F≥20KHz（在实际应用中因为效果相似，通常把F≥15K的声波也称为超声波）； 功率密度：p=发射功率(W)/发射面积(cm2);通常p≥0.3w/cm2; 在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35w/cm2，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污垢撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。太小的声强无法产生空化效应。 4 超声波技术在食品中的应用实例—ESL奶 4.1主要材料[16] 鲜牛乳，培养基及试剂，营养琼脂培养基，乳糖胆盐发酵培养基(单料)，伊红美蓝琼脂平板，乳糖发酵管，乳糖，蛋白胨，灭菌生理盐水。 4.2主要仪器[16] TXQ．SG41．280杀菌锅，SW—Cl—IBU无菌操作台，KQ一3200E超声波发生机，AR5120电子天平。 4.3实验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 [16] 试验分组如表1所示，每组取牛孚L600mL。处理后的各组保存在4℃的条件下，每3d测1次指标，共测7次。超声波处理条件参见文献[17]，热处理条件参见文献[18]。 表1处理方法 处理 处理方式 对照组 生乳f未经任何处理) 处理组1 超声波处理(50kHz，60 处理组2 热处理(76℃．15min) 处理组3 超声波处理(50kHz，60℃，60 s)+热处理(76℃，15min)     4.3.1 感官评定[17] 采用评分法．分别从气味、色泽、黏稠度等总体可接受性打分。最高分为10分，最低分为0分。10～8分表示颜色为乳白色、正常鲜牛乳气味、均匀流体、无凝固，完全可以接受；7～6分表示略有些发酸、颜色变黄、粘稠、产生凝块；5～0分表示已发酸变味，颜色变黄、粘稠度很高、产生大量凝块，蛋白质分解变质。 4.3.2酸度测定[19] 准确吸取混匀的乳样10mL置于50mL锥形瓶里。加入20mL经煮沸冷却的蒸馏水，及3～5滴酚酞指示剂，混匀。用浓度为0.1mol／L的NaOH 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 液滴定到初现粉红色．且30S内不褪色即为终点。新鲜生牛乳的酸度为16-18°T，消毒牛乳不得超过18°T。 乳酸度(°T)=V1/V×l00％ 式中：V1为滴定所消耗的0.1mol／L氢氧化钠标准溶液体积(mL)；V为乳样体积。 4.3.3 菌落总数测定[19] 取不同处理的样品。按不同的烯释度。用营养琼脂培养基。37℃培；3养48h。 4.3.4 大肠菌群测定[19] “单料乳糖胆盐发酵管”，培养基，37℃培养24h，查MPN(最大近似数)表。 4.3.5乳脂肪测定法 采用巴布考克法参见GB5409-85。 4.4 结果分析 4.4.1 感官评定[19] 从牛奶的色泽、气味和组织状态3个方面以评分方法对牛奶进行感官评定。图1为气味变化曲线。从图1可以看出，气味滋味方面．鲜乳气味在3d后就已产生酸败味．超声波组在9d后产生酸败味。热处理组在12d后产生酸败味。超声波加热处理组贮藏18d后没有异味．呈消毒奶固有的气味。图2为色泽变化曲线。从图2可以看出，色泽上，在18d贮存期间，各组的色泽均有所变化。生乳在6d以后，颜色开始发黄。超声波组在储藏12d后，颜色开始发黄，失去商品价值。热处理组在第15d略有变色。牛奶上面的一层膜呈淡黄色。超声波加热处理组．在贮藏18d后颜色没有发黄仍呈乳白色。图3为组织状态变化曲线。从图3可以看出，组织形态上，生乳在第3d后变得黏稠并有凝块产生。超声波组在第9d后产生絮状凝块。热处理组在第12d后产生絮状凝块。超声波加热处理组贮藏18d后仍呈均匀流体，具有鲜奶固有的组织状态。超声波加热处理灭菌组无论在外观、气味还是组织状态方面都变化平缓，品质保持最好。 4.4.2酸度变化[16] 图4为酸度变化曲线。图4表明在刚杀菌冷却后。各组酸度并没有很大差别，基本稳定处于16°T左右。4组样品在4℃的环境下贮藏18d期间。酸度变化具有很大差异。照组CK在3d后就发生了酸败。酸度高于18°T。超声波组在第9d时酸度高于18°T，第12d生乳与超声波组发生严重酸败。酸度高达30°T以上，在以后的贮藏中这两组已失去测酸度的价值。可见不经任何方法杀菌的乳制品很容易变质。经超声波处理组能保存6d以上，在第9d检测时，酸度超过18°T。发生酸败。说明仅超声波处理对抑制原料乳酸败变质有一定作用，但贮藏时间较短。热处理组和超声波加热处理组都保存超过12d，在15d时，热处理组发生酸败，不能食用，但酸度变化不大。经超声波结合热处理的样品到第18d酸度仍不大于18°T。 4.4.3菌落总数[16] 刚杀菌冷却的成品中各组的细菌总数有明显的差异，其中热处理组和超声波加热处理组杀菌效果较明显。对照组(生乳)在贮藏3d内细菌总数便已超过了国家零售标准(≤500000mL—1)，贮藏过程中菌落总数不断增加，第9d时菌落总数已达15×10^5mL-1，在以后的贮藏中无需再测菌落总数，其菌落总数一定超过15×10^5mL-1。超声波处理组在第9d，检测的结果超过国家零售标准，在第12d菌落总数严重超标。后两组在20d的贮藏期内细菌总数均未超过国家零售标准,超声波加热处理组的细菌总数始终低于热处理组的细菌总数. 4.4.4 大肠杆菌[16] 大肠杆菌国标为≤0.40g-1(最大近似数)。根据实验所得数据，鲜牛乳对照组在第3d取样时就已超标,超声波对照组在6d后大肠杆菌数量也超标了,热处理 和热处理结合超声波组在试验期间大肠杆菌数量未超标，处于0.30g-1,(最大近似数)以下。 4.4.5 乳脂肪值[16] 每组取牛乳60mL，测3次重复，结果如表2所示。 表2乳脂肪值 实验组 对照组 巴氏加超声波灭菌组 1 3.2 3.6 2 3.5 3.3 3 3.4 3.8       通过对对照组和热处理加超声波组进行对比实验，两组乳脂肪平均数在3.5左右，并无明显差别．可见，超声波结合热处理灭菌对乳脂肪的影响较小。 5 超声波灭菌技术存在的问题 超声波单独作用时不如超声波协同其他技术灭菌效果好，但依然存在着问题。超声及其协同其它技术的联合灭菌绝大部分仍停留在实验室研究阶段，处理量较小，目前还不能用于工业化生产，阻碍了超声协同其它灭菌技术的发展；超声波对食品中微生物的影响，及其最终导致的潜在安全性问题研究不足，因此对于大规模应用于液体食品杀菌也有一定的距离。 6 结论 (1)原料乳经超声波结合热处理杀菌后，4℃条件下可贮藏18d，其保存时间超过单独超声波处理或单独热处理后乳的保存时间。 (2)经超声波结合热处理杀菌的原料乳，杀菌率、酸度、感官及各项营养指标均符合巴氏杀菌乳的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 。 (3)超声波技术在灭菌方面应用是个新兴技术，其单独灭菌效果有限，实际应用是可与其他灭菌技术协同使用，如巴氏杀菌，以提高灭菌率。 (4)由于超声波技术在灭菌发面的作用机理在理论上还有待进一步研究，因此其想取代传统灭菌技术还有很长一段路要走，我们发挥科研探索精神，不断完善超声波技术，使其在食品领域内有更广的发挥空间。 参考文献 [1]赵旭博，董文宾，于琴，等．超声波技术在食品行业应用新进展BI食品研究与开发2005，26(1)：3-7． [2]赵逸云，鲍慈光．声化学研究的新进展[J]．化学通报，1994(8)：26—29． [3]张喜梅，丘泰球，李月花．声场对溶液结晶过程动力学影响的研究[J]．化学通报，1997(1)：44—46． [4]MONNIER H ，WILHELM A M，DEIMAS H．Influence of ultrasound on mixing on the molecular sacle for water and viscous liquids [J]．Ultrasonics Sonochemistry，1999，6(1—2)：67—74． [5]PANDIT A B，SENTHIL KUMAR P，SIVE KUMA M．Improve reactions with hydrodynamic cavitation[J]．chemical Engineering Progress，1999，95(5)：43． [6]ASAN0 J，OHE T，KAWSAKI N，et a1．Enhacedmnent of transdermal Absorption of drugs by plused0u output ultrasound[J]．Drug Delivery Syst，1998，13(3)：185一189． [7]JULLEN D，MC ,CLEMENTS A．Advances in the application of ultrasoun in food analysis and processing[J]．Trends in Food&Technology，1995，22(6)：293—299． [8] HAEGGTROM E，LUUKKALA M.Utrasound detection and identification of foreign bodies in food products[J]．Food control，200l，12(1)：37—45． 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