CHƯƠNG 3 Chiết xuất hỗ trợ siêu âm 3 1 Introduction Việc sử dụng siêu âm trong chế biến, chiết xuất và phân tích thực phẩm đã được nghiên cứu rộng rãi gần đây và số lượng bài báo được xuất bản trong h.
View Online CHƯƠNG Chiết xuất hỗ trợ siêu âm 3.1 Introduction Việc sử dụng siêu âm chế biến, chiết xuất phân tích thực phẩm nghiên cứu rộng rãi gần số lượng báo xuất hai thập kỷ qua tăng theo cấp số nhân.1 Cơng nghệ sử dụng gián tiếp, để giám sát quy trình giảm thiểu nhược điểm định nâng cao lợi ích định chế tạo sản phẩm trực tiếp, để biến đổi đặc tính sản phẩm cuối q trình Việc chiết xuất nguyên liệu thực vật thông thường phụ thuộc vào dung mơi hữu có thiếu sót khác dư lượng độc hại, biến đổi hóa học chất chiết xuất chất thải độc hại.5 Do đó, nhu cầu ngày tăng từ ngành công nghiệp phân tử tự nhiên sản xuất từ chiết xuất với dung mơi an tồn quan sát thấy Siêu âm trình bày số lợi View Online mặt rút ngắn thời gian trình, giảm thể tích dung mơi tăng suất chiết xuất so với phương pháp thông thường Trong chương này, số ứng dụng siêu âm lĩnh vực thực phẩm trình bày, ví dụ chiết xuất xanh Phần dành riêng cho việc trình bày siêu âm principles, ảnh hưởng đến thông số, thiết bị đo đạc ứng dụng cổ điển lĩnh vực chiết xuất thực phẩm Trong phần thứ hai, ứng dụng cụ thể việc khai thác carotenoids có hỗ trợ siêu âm trình bày, làm bật ưu điểm loại thủ tục so với kỹ thuật thông thường 3.2 Siêu âm hỗ trợ khai thác Nguyên tắc siêu âm Việc sử dụng siêu âm coi kỹ thuật sáng tạo đầy hứa hẹn kỷ 21, với nhiều ứng dụng lĩnh vực phar- maceutical, mỹ phẩm, hóa học thô sơ kể từ nửa sau kỷ 20 Siêu âm sóng học địi hỏi môi trường đàn · hồi để lan truyền qua khác với âm nghe tần số sóng (Hình 3.1) View Online Các tần số âm người bao gồm từ 16 Hz đến 20 kHz, tần số siêu âm nằm khoảng từ 20 kHz đến 10 MHz Từ phạm vi tần số lớn này, hai nhóm phân biệt hai sử dụng ngành cơng nghiệp thực phẩm: siêu âm chẩn đốn siêu âm điện Các thơng số vật lý đặc trưng cho siêu âm cơng suất (tính W), tần số (tính Hz) bước sóng (tính cm), từ cường độ siêu âm (I) tính tốn (tính W cm2) Siêu âm chẩn đốn (cịn gọi siêu âm tần số cao) nằm khoảng từ MHz đến 10 MHz (Io1W cm–2) sử dụng số lĩnh vực hình ảnh y tế chí để phát khuyết tật kiểm tra liên kết nhựa Siêu âm cơng suất thơng thường (cịn gọi siêu âm tần số thấp) nằm khoảng từ 20 kHz đến 100 kHz (I41W cm– 2) Một phạm vi mở rộng sử dụng sonochemistry (20 kHz đến MHz) phạm vi này, siêu âm tạo hiệu ứng vật lý / hóa học vào mơi trường để tạo điều kiện tăng tốc phản ứng hóa học chí cho View Online appli- cation khác ngành công nghiệp, chẳng hạn cắt hàn nhựa Công suất thấp Published on 24 May 2013 on http://pubs.rsc.org | doi:10.1039/9781849737579-00089 siêu âm tần số cao cách không phá hủy để đạt thông tin cấu trúc / hóa học phương tiện sử dụng Các tác động siêu âm mơi trường lỏng quy cho tượng xâm thực, xuất phát từ trình vật lý tạo ra, mở rộng nổ bong bóng vi mơ khí hịa tan chất lỏng Các phân tử mà từ môi trường lỏng tạo thành tổ chức Hình 3.1 Dải tần số Siêu âm hỗ trợ khai thác 91 lực hấp dẫn sóng siêu âm qua mơi trường đàn hồi, tạo dịch chuyển theo chiều dọc phân tử đó, hoạt động piston bề mặt, View Online liên tiếp pha nén (Hình 3.2) Các phân tử tạo thành chất lỏng tạm thời bị đánh bật khỏi vị trí ban đầu chúng chu kỳ nén chúng va chạm với phân tử xung quanh Trong giai đoạn rarefaction (hiếm), áp suất âm tạo ra, kéo phân tử xa Mức độ áp suất âm phụ thuộc vào tính chất độ tinh khiết chất lỏng Ở công suất đủ cao, lực hút chúng bị vượt quá, tạo khoảng trống chất lỏng Các khoảng trống tạo môi trường bong bóng cavitation hình thành từ khí hịa tan Trên thực tế, bong bóng cavitation (xâm thực) phát triển cách khuếch tán chỉnh lưu, (hoặc khí hịa tan mơi trường) vào bong bóng giai đoạn khơng bị trục xuất hồn tồn chu kỳ nén Khi kích thước bong bóng điểm quan trọng mà chúng sụp đổ chu kỳ nén và, sưởi ấm nhanh vận chuyển nhiệt, điểm nóng thời tạo Nhiệt độ áp suất View Online thời điểm sụp đổ ước tính lên đến 5000 K 5000 atm bồn tắm siêu âm nhiệt độ phịng, tạo điểm nóng tăng tốc đáng kể phản ứng hóa học mơi trường Khi bong bóng sụp đổ bề mặt vật liệu rắn, áp suất nhiệt độ cao giải phóng tạo vi phản lực sóng xung kích hướng bề mặt rắn Trong ngành công nghiệp thực phẩm, microjet hữu ích Hình 3.2 Các chu kỳ nén gây sóng âm Để chiết xuất hợp chất thực vật (Hình 3.3) Bong bóng xâm thực tạo gần bề mặt vật liệu thực vật (a) sụp đổ chu kỳ nén (b) microjet hướng bề mặt tạo (b c) Áp suất nhiệt độ cao liên quan đến trình phá hủy thành tế bào ma trận thực vật nội dung giải phóng vào mơi trường (d) Ví dụ, việc chiết xuất tinh dầu húng quế, nhận thấy tế bào nguyên vẹn tuyến tinh dầu (Hình 3.4A) so với tuyến tinh dầu rỗng sau ngâm thơng thường (Hình 3.4B) Tuy nhiên, xâm thực, tế bào húng quế bị phá hủy hồn tồn sau chiết xuất có hỗ trợ siêu âm, cho phép phục hồi toàn tinh dầu (Hình 3.4C) Thực tế có hai dạng bong bóng cavitation: ổn định thống qua Bong bóng xâm thực ổn định có tồn nhiều chu kỳ dao động thường phi tuyến tính xung quanh kích thước cân bằng, dạng thống qua tồn cho một, nhiều vài chu kỳ âm thanh, thời gian chúng mở rộng gấp đôi kích thước ban đầu chúng trước sụp đổ dội thành bong bóng nhỏ Động lực bong bóng cavitation thống Published on 24 May 2013 on http://pubs.rsc.org | doi:10.1039/9781849737579-00089 qua thể phương trình RayleighPlesset mật độ dung mơi, R bán kính bong bóng, Ph áp suất thủy tĩnh, Pa áp suất âm thanh, Pv áp suất khí, Pk áp suất tới hạn tạo mầm bong bóng, k Cp / Cv tỷ lệ nhiệt dung riêng y tham số phụ thuộc vào độ nhớt sức căng bề mặt chất lỏng Figure 3.3 Sụp đổ bong bóng cavitation giải phóng nguyên liệu thực vật Ultrasound-assisted Extraction 93 Figure 3.4 Photomicrography of basil leaves in the essential oil extraction (A, intact cells and essential oil glands, B, essential oil gland after conventional maceration, C, basil cells after ultrasound-assisted extraction) Table 3.1 So sánh giá trị đặc trưng 20 kHz 500 kHz trường hợp nước bão hòa khơng khí cường độ trung bình 10 W / cm2 Acous Colla Freq Ampli tic Wavel pse Bubble uenc tude ength durati average press y ure (kH (mm) (atm) z) 20 500 2.95 1.1 5.4 5.4 (cm) 7.42 0.29 on (ms) diameter, 10 0.4 R0 (mm) 330 13 The integration of Equation (3.1) allows the calculation of the size of a bubble Equation (3.2), and also the time of implosion Equation (3.3) as a function of ultrasound frequency: ... vực chiết xuất thực phẩm Trong phần thứ hai, ứng dụng cụ thể việc khai thác carotenoids có hỗ trợ siêu âm trình bày, làm bật ưu điểm loại thủ tục so với kỹ thuật thông thường 3.2 Siêu âm hỗ trợ. .. phẩm: siêu âm chẩn đốn siêu âm điện Các thơng số vật lý đặc trưng cho siêu âm cơng suất (tính W), tần số (tính Hz) bước sóng (tính cm), từ cường độ siêu âm (I) tính tốn (tính W cm2) Siêu âm chẩn... tăng suất chiết xuất so với phương pháp thông thường Trong chương này, số ứng dụng siêu âm lĩnh vực thực phẩm trình bày, ví dụ chiết xuất xanh Phần dành riêng cho việc trình bày siêu âm principles,