Download luận văn đồ án tốt nghiệp với đề tài: Ứng dụng của sóng siêu âm trong công nghệ thực phẩm, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. MỤC LỤC
NỘI DUNG...................................................................................................1
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ SÓNG SIÊU ÂM VÀ THIẾT BỊ.........1
I. KHÁI NIỆM SÓNG SIÊU ÂM...........................................................1
II. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SIÊU ÂM ............................................4
1. Máy phát điện (Electrical Generator)...............................................5
2. Bộ chuyển đổi (Transducer).............................................................6
3. Bộ phận phát (Emitter) .....................................................................7
III. NGUYÊN LÝ TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM ......................8
1. Hiện tượng xâm thực khí..................................................................8
2. Hiện tượng vi xoáy...........................................................................9
IV. CÁC HIỆU ỨNG VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC KHI CHIẾU SIÊU ÂM
LÊN HỆ CHẤT LỎNG ...........................................................................10
1. Hiện tượng sủi bóng .......................................................................10
2. Hiện tượng vỡ bóng........................................................................10
3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình thành và vỡ bóng: ...10
CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM TRONG CHẾ
BIẾN THỰC PHẨM.................................................................................12
I. ẢNH HƯỞNG LÊN ENZYM THỰC PHẨM..................................12
1. Tác động: ........................................................................................12
2. Ứng dụng:.......................................................................................13
II. KHUẤY TRỘN, ĐỒNG HÓA, NHŨ HÓA .....................................14
1. Tác động: ........................................................................................14
2. Ứng dụng:.......................................................................................15
III. TÁC DỤNG PHÁ BỌT: ................................................................15
1. Tác động .........................................................................................15
2. Ứng dụng:.......................................................................................16
IV. QUÁ TRÌNH SẤY .........................................................................17

2. 1. Tác động .........................................................................................17
2. Ứng dụng:.......................................................................................18
V. TRÍCH LY.........................................................................................19
1. Tác động: ........................................................................................19
2. Ứng dụng:.......................................................................................19
VI. KẾT TINH......................................................................................20
1. Tác động: ........................................................................................20
2. Ứng dụng:.......................................................................................21
VII. LÀM SẠCH....................................................................................22
1. Tác động: ........................................................................................22
2. Ứng dụng:.......................................................................................23
VIII. ẢNH HƯỞNG LÊN VI SINH VẬT TRONG THỰC PHẨM ......23
1. Cơ chế vô hoạt vi sinh vật của siêu âm ..........................................23
2. Ứng dụng:.......................................................................................25
IX. ĐẢM BẢO CHẤT LƯỢNG ..........................................................28
1. Sản xuất phomai và đậu phụ...........................................................29
2. Đồ uống ..........................................................................................29
3. Bánh mì...........................................................................................30
4. Sự đồng nhất của sản phẩm............................................................31
X. RÃ ĐÔNG, LẠNH ĐÔNG ...............................................................32
XI. CẮT THỰC PHẨM .......................................................................33
XII. LỌC ................................................................................................36
1. Tác động .........................................................................................36
2. Ứng dụng ........................................................................................36
3. Yếu tố ảnh hưởng quá trình lọc siêu âm.........................................36
4. Màng lọc Membrane.......................................................................37
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................39

3. BẢNG PHÂN CÔNG

4. 1
NỘI DUNG
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ SÓNG SIÊU ÂM VÀ THIẾT BỊ
I. KHÁI NIỆM SÓNG SIÊU ÂM
Siêu âm bao gồm một loạt các sóng âm với tần số cao, bắt đầu tại 16 kHz, mà
là gần giới hạn trên của ngưỡng nghe được ở con người (Elmehdi et al., 2003;
Hecht, 1996). Khi cho một nguồn bức xạ âm thanh vào một môi trường gần đó
có khối lượng (ví dụ, không khí, chất lỏng, hoặc chất rắn), âm thanh lan truyền
dạng sóng hình sin. Môi trường phản hồi lại sự lan truyền của các sóng này và
cũng có thể duy trì chúng bằng cách dao động đàn hồi. Những sự rung động đàn
hồi của môi trường có hai dạng : sự ngưng tụ. và sự làm thoáng ( Hecht, 1996;
Knorr v.v...., 2004). Trong thời gian ngưng tụ, những phần tử của môi trường bị
nén (ví dụ như khoảng cách giữa các phần tử tích tụ lại), gây nên sức ép và mật
độ của môi trường tăng ( Gallego- Juárez v.v...., 2003; Hecht,. 1996). Trong thời
gian có sự làm thoáng, những phần tử trong môi trường chuyển dịch một phần, vì
thế mật độ và áp lực của môi trường giảm (American Heritage, 2002; Hecht,
1996)…
McClements (1995) mô tả sâu sắc trạng thái của sóng siêu âm bằng cách quan
sát sóng từ hai góc nhìn : thời gian và khoảng cách. Tại một vị trí cố định trong
môi trường, sóng âm có dạng hình sin theo thời gian. Như được thể hiện ở Hình
2.1, khoảng thời gian từ một biên độ đỉnh cao đến biên độ đỉnh cao khác là
khoảng thời gian τ của sóng hình sin . Điều này theo vật lý có nghĩa là mỗi phần
tử tại độ sâu nào đó trong môi trường (dọc theo đường cách đều nào đó) phải chờ
khoảng thời gian τ trước khi trải qua sóng âm khác bằng với một sóng âm vừa
trải qua. Tần số f của đường sin đại diện cho số lần hoàn tất một dao động trong
một đơn vị thời gian và là nghịch đảo của khoảng thời gian như trong phương
trình (2.1) (McClements, 1995):
f = 1/τ (2.1)

5. Hình 1 - Trạng thái của sóng siêu âm (McClements, 1995)
Khoảng cách xem xét hiệu ứng của sóng âm tại bất kỳ thời điểm cố định nào
trên các phần tử trong môi trường đều sâu hơn. Tại bất kỳ thời điểm nào, biên độ
của sóng âm được nhận thấy mạnh mẽ bởi những phần tử gần nguồn sóng âm,
nhưng những phần tử sâu hơn trong môi trường trải qua sóng âm thì kém mạnh
mẽ hơn. Sự giảm biên độ sóng âm thanh theo khoảng cách vì sự suy giảm từ môi
trường. Đường biểu diễn của khoảng cách biên độ sóng âm thật sự là một đường
hình sin theo hàm số mũ giảm dần, như thể hiện trong Hình 2.2. khoảng cách
giữa những đỉnh biên độ liên tiếp là bước sóng (λ).Bước sóng liên quan đến tần
số xuyên qua vận tốc ánh sáng c , theo phương trình (2.2) (McClements, 1995):
λ = c/f (2.2)
Hình 2 - Biểu đồ thể hiện sóng âm dạng hình sin , khoảng cách đối lập với
biên độ sóng âm

6. Kết quả là , những sóng siêu âm di chuyển xuyên qua môi trường với tốc
độ có thể đo được bởi việc tác dụng lên các phần tử (các hạt) của môi trường.
Những sóng tạo dao động tuần hoàn cho những phần tử (hạt) của môi trường tại
những vị trí cân bằng . Tại một thời điểm nào đó , những phần tử đổi chỗ qua lại
cho nhau . Sự thay đổi này gây ra sự tăng giảm tỷ trọng / mật độ và áp suất . Do
đó , chỉ có một loại năng lượng truyền vào môi trường từ sóng siêu âm là cơ học ,
nó được liên kết với sự dao động của các phần tử (hạt) trong môi trường (Hecht,
1996).
Với mong đợi đạt được năng lượng truyền , những quá trình xử lý sử dụng
sóng siêu âm tạo sự khác nhau với những quá trình xử lý có sử dụng sóng điện từ
phổ (electromagnetic –EM) , như các sóng từ tia cực tím (UV) , những sóng tần
số vô tuyến (radio frequency – RF), và vi sóng (microwaves – MV) ( Kardos và
Luche , 2001), cũng tốt như xung điện trường (pulsed electric fields – PEF).
Sóng điện từ phổ (EM) và xung điện trường (PEF) tạo ra năng lượng điện từ lên
môi trường , nó được hấp thu bởi các phần tử (hạt) của môi trường . Ví dụ như
ánh sáng UV từ mặt trời có thể truyền đủ năng lượng nguyên tử (4Ev) để phá hủy
liên kết carbon-carbon . Các sóng điện từ phổ (EM waves) tồn tại khi những
thành phần của nguyên tử thay thế - có phần điện tích dương và điện tích âm – di
chuyển tự do trong sự chuyển động không định hướng . Giữa các phần tử mang
điện tích âm và dương , lộ ra các vùng điện từ . Các vùng điện từ này đi vào môi
trường và tác động sâu vào các nguyên tử , các ion hoặc các phân tử trong môi
trường . Ví dụ, vi sóng xen vào các phân tử phân cực (có một đầu dương và một
đầu âm ) trong môi trường bởi việc làm cho chúng quay quanh và sắp xếp thẳng
hàng với các vùng mang điện liên kết với vi sóng . Trong các lò vi sóng , các
phân tử nước trong thực phẩm hấp thu nhiều bức xạ vi sóng , và những chuyển
động quay sau đó được chuyển thành năng lượng nhiệt (Hecht, 1996). Do đó ,
sóng điện từ phổ (EM) truyền năng lượng điện từ vào môi trường , trong khi sóng
âm chỉ truyền năng lượng cơ học .
Cũng rất quan trọng để ghi nhớ trong việc so sánh các sóng siêu âm với
ánh sáng là chỉ có sóng âm không chứa những phần tử (hạt) của chính nó. Sóng
âm chỉ làm gián đoạn sự yên tĩnh của môi trường để tạo dao động các phần tử

7. thuộc môi trường . Không như âm thanh , các nhà vật lý học dường như làm sáng
tỏ một điều bí ẩn chưa được giải quyết , sóng âm lan truyền đồng thời cả hai
dòng là dòng tập trung năng lượng giống phần tử (hạt) và những sóng không tập
trung . Sự khác biệt này trở nên hiển nhiên trong một khoảng không. Khi những
khoảng không không chứa những phần tử (hạt) môi trường , những sóng âm
không tập trung không thể truyền bởi vì chúng không thể tạo sự tập trung hay
phân tác các phần tử (hạt) .
Áp lực tác dụng lên tai người bởi những âm thanh lớn là rất nhỏ (<10Pa)
nhưng áp lực từ sóng siêu âm lên các chất lỏng có thể đủ cao (vài MPa) đủ để hỗ
trợ việc khởi đầu một hiện tượng gọi là xâm thực khí quán tính (inertial
cavitation), hiện tượng này có thể phá hủy môi trường (Hecht, 1996; Povey và
Mason , 1998). Sự xâm thực khí quán tính do hoạt động của bong bóng trong
chất lỏng và được tạo ra bởi những sóng siêu âm cường độ rất cao , chúng có thể
phá vỡ một phần những vi cấu trúc của môi trường và sinh ra những gốc tự do .
Hiện tượng xâm thực khí chủ yếu hướng đến việc phá hủy các tế bào vi sinh vật
và tạo ra các gốc tự do và các âm hóa học (sonochemicals) phản ứng hóa học với
môi trường lỏng (Chemat et al., 2004; Knorr et al., 2004). Những ứng dụng của
sóng siêu âm đó liên quan với việc phát hiện những tì vết / thiếu sót, như việc
đảm bảo chất lượng trong quy trình chế biến thực phẩm , phải được thiết kế để sự
xâm thực khí quán trính không thể xảy ra . Tuy nhiên , những ứng dụng khác của
sóng siêu âm dựa vào sự xâm thực khí quán tính có định hướng để tạo ra những
thay đổi mong muốn trong thực phẩm . Những thay đổi được tạo ra bởi hiện
tượng xâm thực khí bao gồm việc vô hoạt hệ vi sinh vật và trích ly dầu hoặc các
hợp chất dinh dưỡng thông qua việc ăn mòn những cấu trúc tế bào của thực phẩm
(Knorr et al. , 2004; Riera – Franco de Sarabia et al. , 2000). Do đó , hiện tượng
xâm thực khí được tránh trong một nhánh công nghệ chế biến thực phẩm có sử
dụng sóng siêu âm và được nghiên cứu trong những lĩnh vực khác khi cơ chế
thích hợp cho tất cả các hiệu quả mong muốn .
II. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ SIÊU ÂM
Bất cứ ngành công nghiệp hoặc ứng dụng nào liên quan , những thành
phần hệ thống cơ bản cần để sinh ra và truyền sóng siêu âm đều giống nhau .

8. Thiết bị siêu âm gồm có máy phát điện (electrical power generator) , bộ chuyển
đổi (transducer) và máy phát (emitter) , nó có nhiệm vụ phát sóng siêu âm vào
môi trường (Povey và Mason , 1998). Ngoại trừ “tiếng huýt từ chất lỏng”, chúng
sử dụng năng lượng cơ học thuần túy mà không có phát điện để sinh ra siêu âm
(Mason et al. , 1996) , và những hệ thống làm thoáng không khí (airborne
systems), chúng không yêu cầu có máy phát (Gallego – Juárez et al., 2003; Povey
và Mason, 1998).
Hai loại hệ thống siêu âm được báo cáo thường được sử dụng trong công nghệ
thực phẩm , một loại sử dụng thanh siêu âm (horn) như một máy phát âm thanh
và loại khác sử dụng bể (bath) . Loại bể được sử dụng một cách truyền thống
trong công nghệ thực phẩm vì dễ dàng sử dụng (Povey và Mason, 1998). Trong
nghiên cứu gần đây , hệ thống dùng thanh siêu âm được trích dẫn thường xuyên
như dạng bể (Aleixo et al. , 2004 ; Duckhouse et al., 2004; Mason et al. , 1996;
Neis và Blume , 2003; Patrick et al., 2004; Tian et al., 2004). Hệ thống sử dụng
thanh siêu âm được sử dụng tốt như dạng bể trong nhiều ứng dụng , từ quá trình
chế biến thực phẩm dùng siêu âm đến việc rửa các bề mặt của thiết bị chế biến
thức phẩm .
1. Máy phát điện (Electrical Generator)
Máy phát điện là một nguồn cung cấp năng lượng cho hệ thống siêu âm ,
nó phải làm cho bộ chuyển đổi (transducer) hoạt động (Povey và Mason , 1998).
Tóm lại , một máy phát điện sinh ra dòng điện với một mức năng lượng được xác
định rõ . Hầu hết những máy phát năng lượng được hiệu chỉnh một cách gián tiếp
qua việc cài đặt hiệu điện thế (V) và cài đặt cường độ dòng điện (I). Hiệu điện
thế biểu thị thế năng được dữ trữ trong các electron (đo bằng volts); cường độ
dòng điện biểu thị bằng điện tích của các electron di chuyển qua một đơn vị diện
tích trong một đơn vị thời gian (đo bằng amps); và năng lượng được tạo ra từ hai
giá trị trên được biểu thị trong phương trình (2.3) (Hecht, 1996).
P = IV [W] , [volt . amps ] , [VA] (2.3)
Các máy phát điện được thiết kế đặc biệt cho siêu âm chủ yếu tập trung
trong việc vệ sinh công nghiệp , và những ứng dụng để xứ lý , kết nối và những
ứng dụng khử trùng, và có tác dụng trong khoảng tần số thấp hơn (10-40 kHz).
Những tần số thấp thường không phải kiểm tra việc không phá hủy cấu trúc thực

9. phẩm , nhưng siêu âm năng lượng có nhiều ứng dụng tiềm năng trong quá trình
chế biến thực phẩm sẽ trình bày trong phần này.
2. Bộ chuyển đổi (Transducer)
Mọi hệ thống siêu âm bao gồm một bộ chuyển đổi như một chi tiết trung
tâm, vai trò của nó là để phát siêu âm thực tế. Bộ chuyển đổi chuyển điện năng
(hay cơ năng, trong trường hợp tạo tiếng huýt chất lỏng) thành năng lượng âm
thanh bằng việc rung động cơ học tại những tần số siêu âm (Povey và Mason
1998). Lee et al. (2003) giải thích rằng một bộ chuyển đổi được đính kèm với
một máy phát điện sẽ tạo ra sự chuyển đổi , ví dụ, 20 kHz được chuyển từ điện
năng của máy phát thành năng lượng siêu âm của cùng tần số bằng việc rung
động tại 20.000 chu kỳ cơ học trong mỗi giây .
Povey và Mason (1998) tổng kết ba kiểu bộ chuyển đổi chính: dẫn động
chất lỏng (liquiddriven), từ giảo (magnetostrictive), và áp điện (piezoelectric-
pzt). Những bộ chuyển đổi được điều khiển bởi chất lỏng dựa trên năng lượng cơ
học thuần túy để tạo ra siêu âm, nhưng những bộ chuyển đổi từ giảo và những bộ
chuyển đổi áp điện chuyển đổi điện năng và từ tính thành cơ năng, năng lượng
siêu âm. Trong khi việc tạo tiếng huýt trong chất lòng làm cho các quá trình trộn
và đồng hóa diễn ra tốt hơn, ngày nay đa số thiết bị siêu âm năng lượng sử dụng
những bộ chuyển đổi áp điện hay từ giảo ( Knorr et al., 2004; Povey và Mason,
1998).
Hình 3 - Máy phát từ giảo (Magnetostrictive transducer)

10. Bộ chuyển đổi áp điện (pzt) là kiểu chung nhất và được sử dụng trong hầu
hết những bộ xử lý và những bể phản ứng siêu âm và trích dẫn thường trong tài
liệu tham khảo ( Aleixo et al., 2004; Gallego- Juárez et al., 2003;. Povey và
Mason, 1998). Bộ phận biến đổi áp điện cũng có hiệu quả nhất, đạt được tốt hơn
95% hiệu suất, và nó được dựa trên một vật liệu ceramic trong suốt để đáp ứng
năng lượng điện.
Hình 4 - Máy phát điện áp (Piezoelectric transducer)
Tâm của máy phát điện áp là một hoặc hai đĩa mỏng làm từ vật liệu
ceramic . Vật liệu ceramic này bị đè nén giữa hai khối kim loại (một bằng nhôm ,
một bằng thép) . Khi điện áp được đặt vào ceramic , ceramic sẽ giãn ra , phụ
thuộc vào chiều phân cực , do những thay đổi trong cấu trúc lưới của nó . Chính
sự dịch chuyển vật lý này làm cho sóng âm lan truyền vào bên trong dịch được
xử lý .
3. Bộ phận phát (Emitter)
Mục đích của bộ phận phát là tỏa ra sóng siêu âm từ bộ chuyển đổi vào
trong môi trường. Những máy phát cũng có thể hoàn thành vai trò của việc
khuyếch đại những sự rung động siêu âm trong khi phát ra chúng. Hai dạng chính
của những bộ phận phát là bộ phận phát dạng bể và bộ phận phát dạng thanh (ví
dụ, những đầu dò); những máy phát dạng thanh thường được đính kèm một
sonotrode (Povey và Mason, 1998).
Những bộ phận phát dạng bể thông thường gồm có một bể (tank) với một
hoặc nhiều bộ chuyển đổi được gắn liền. Bể chứa mẫu cần xử lý và những bộ

11. chuyển đổi tỏa ra siêu âm trực tiếp vào trong mẫu (Povey và Mason, 1998).
Trong hệ thống dạng thanh , một thanh được gắn với bộ chuyển đổi đến bộ
khuyếch đại tín hiệu và truyền vào cho mẫu . Đầu của thanh , thường được gắn
riêng biệt được biết như là một sonotrode, phát ra sóng siêu âm vào trong mẫu .
Hình dạng của thanh tạo nên độ lớn của sự khuếch đại . Do đó , cường độ phát ra
siêu âm có thể được điều khiển bằng cách lựa chọn những thanh có hình dạng
khác nhau . Sự khác biệt chính trong thiết bị được sử dụng trong phòng thí
nghiệm so với thiết bị công nghiệp trên thị trường là loại bộ phận phát. Những bộ
phận phát mạnh hầu như không bị giảm dần chất lượng sau nhiều giờ sử dụng
được yêu cầu trong sản xuất thực phẩm
III. NGUYÊN LÝ TÁC ĐỘNG CỦA SÓNG SIÊU ÂM
1. Hiện tượng xâm thực khí
Khi sóng siêu âm được truyền vào môi trường chất lỏng, các chu trình kéo
và nén liên tiếp được tạo thành. Trong điều kiện bình thường, các phân tử chất
lỏng ở rất gần nhau nhờ liên kết hóa học. Khi có sóng siêu âm, trong chu trình
nén các phân tử ở gần nhau hơn và trong chu trình kéo chúng bị tách ra xa. Áp
lực âm trong chu trình kéo đủ mạnh để thắng các lực liên kết giữa các phân tử và
tạo thành những bọt khí nhỏ. Bọt khí trở thành hạt nhân của hiện tượng xâm thực
khí, bao gồm bọt khí ổn định và bọt khí tạm thời
Bọt khí ổn định là nguồn gốc của những bong bóng khí nhỏ, kích thước
của chúng dao động nhẹ trong các chu trình kéo và nén. Sau hàng ngàn chu trình,
chúng tăng thêm về kích thước. Trong suốt quá trìn dao động, bọt khí ổn định có
thể chuyển thành bọt khí tạm thời. Sóng siêu âm làm rung động những bọt khí
này, tạo nên hiện tượng “sốc sóng”và hình thành dòng nhiệt bên trong chất lỏng.
Bọt khí ổn định có thể lôi kéo những bọt khí khác vào trong trường sóng, kết
hợp lại với nhau và tạo thành dòng nhiệt nhỏ
Các bọt khí tạm thời có kích cỡ thay đổi rất nhanh chóng, chỉ qua vài chu
trình chúng bị vỡ ra. Trong suốt chu trình kéo/nén, bọt khí kéo giãn và kết hợp lại
cho đến khi đạt được cân bằng hơi nước ở bên trong và bên ngoài bọt khí. Diện
tích bề mặt bọt khí trong chu trình kéo lớn hơn trong chu trình nén, vì vậy sự

12. khuyếch tán khí trong chu trình kéo lớn hơn và kích cỡ bọt khí cũng tăng lên
trong mỗi chu trình. Các bọt khí lớn dần đến một kích cỡ nhất định mà tại đó
năng lượng của sóng siêu âm không đủ để duy trì pha khí khiến các bọt khí nổ
tung dữ dội. Khi đó các phân tử va chạm với nhau mãnh liệt tạo nên hiện tượng
“sốc sóng” trong lòng chất lỏng, kết quả là hình thành những điểm có nhiệt độ và
áp suất rất cao (5000o
C và 5x104kPa) với vận tốc rất nhanh 106 o
C/s
Hiện tượng xâm thực khí mở đầu cho rất nhiều phản ứng do có sự hình
thành các ion tự do trong dung dịch; thúc đẩy các phản ứng hóa học nhờ có sự
trộn lẫn các chất phản ứng với nhau; tăng cường phản ứng polymer hoá và
depolymer hóa bằng cách phân tán tạm thời các phần tử hay bẻ gãy hoàn toàn các
liên kết hóa học trong chuỗi polymer; tăng hiệu suất đồng hoá; hỗ trợ trích ly các
chất tan như enzyme từtế bào động vật, thực vật, nấm men hay vi khuẩn; tách
virus ra khỏi tế bào bị nhiễm; loại bỏ các phần tử nhạy cảm bao gồm cả vi sinh
vật
Hình 5 - Quá trình hình thành, phát triển và vỡ của bọt khí
2. Hiện tượng vi xoáy

13. Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào trong lòng chất lỏng sẽ gây nên sự
kích thích mãnh liệt. Tại bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha lỏng/rắn hay khí/rắn, sóng
siêu âm gây nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành những vi xoáy. Hiện tượng này
làm giảm ranh giới giữa các pha, tăng cường sự truyền khối đối lưu và thúc đẩy
xảy ra sự khuyếch tán ở một vài trường hợp mà khuấy trộn thông thường không
đạt được
IV. CÁC HIỆU ỨNG VẬT LÝ VÀ HÓA HỌC KHI CHIẾU SIÊU ÂM
LÊN HỆ CHẤT LỎNG
1. Hiện tượng sủi bóng
Sóng siêu âm được tạo ra bằng các dao động cơ học ở tần số cao hơn
15kHz. Khi truyền trong môi trường lỏng, các phần tử trong trường siêu âm trải
qua các chu trình nén (compression) và duỗi (rarefaction) và những dao động này
sẽ lan truyền cho các phần tử kế cận. Khi năng lượng đủ lớn, tại chu trình duỗi,
tương tác giữa các phân tử sẽ vượt quá lực hấp dẫn nội tại và các lỗ hổng nhỏ
trong lòng chất lỏng được hình thành. Hiện tượng trên còn được gọi là hiện
tượng sủi bóng. Những bóng sủi này sẽ lớn dần lên bởi quá trình khuếch tán một
lượng nhỏ các cấu tử khí (hoặc hơi) từ pha lỏng trong suốt pha dãn nở và không
được hấp thụ hoàn toàn trở lại trong quá trình nén.
2. Hiện tượng vỡ bóng
Khi chúng đạt đến một thể tích mà chúng không còn có thể hấp thu được
năng lượng, chúng vỡ ra một cách đột ngột và nhanh chóng. Trong suốt quá trình
vỡ, nhiệt độ và áp suất sẽ tăng lên rất cao (khoảng 4000K và 1000atm). Thể tích
chất lỏng bị gia nhiệt là rất nhỏ và nhiệt nhanh chóng bị tiêu tan, mặc dù nhiệt độ
tại vùng này thì rất cao trong vài µs. Mặt khác, nhiệt độ và áp suất cao tạo ra khi
nổbong bóng sẽ dẫn tới sự tạo thành các gốc tự do như là H+
và OH-
3. Một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hình thành và vỡ bóng:
Tần số: Sự hình thành các lỗ hổng hay bóng khí có thể bị giới hạn ở tần số
cao hơn 2,5 MHz. Kích thước bong bóng khí thu được ở tần số thấp hơn 2,5
MHz là tối đa và do đó những bong bóng khí này sẽ tạo ra năng lượng lớn khi vỡ

14. Biên độ của sóng siêu âm: Siêu âm với biên độ cao hơn sẽ hình thành hiện
tượng sủi bong bóng với cường độ mạnh hơn. Bong bóng được hình thành nhanh
hơn ở nhiệt độ cao hơn do tăng áp suất hơi và giảm sức căng. Tuy nhiên sức căng
hơi cao hơn sẽ làm yếu đi cường độ nổ bong bóng. Độ nhớt của chất lỏng cũng
ảnh hưởng đến hiện tượng sủi bong bóng
Độ nhớt của môi trường: Trong môi trường có độ nhớt cao, sự lan truyền
của các phần tử trong trường siêu âm bịcản trở và do đó làm giảm mức độ sủi
bong bóng. Trong trường hợp này, siêu âm có tần số thấp hơn và năng lượng cao
hơn có khả năng xuyên thấu vào thực phẩm tốt hơn là siêu âm có tần số cao hơn

15. CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM
TRONG CHẾ BIẾN THỰC PHẨM
I. ẢNH HƯỞNG LÊN ENZYM THỰC PHẨM
Tác động của sóng siêu âm đến enzyme: sóng siêu âm không chỉ có khả
năng làm tăng hoạt tính enzyme, vô hoạt enzyme mà trong một số trường hợp
hoạt tính enzyme không hề bị thay đổi
1. Tác động:
a) Tăng hoạt tính enzyme
Ở năng lượng tương đối thấp, khi mà các tác động vật lý tỏ ra ưu thế hơn
các tác động hoá học thì sóng siêu âm có tác dụng làm tăng hoạt tính của
enzyme. Nhờ quá trình sủi bóng mà tốc độ chuyển động của các phân tử nhanh
hơn dẫn đến tăng khả năng tiếp xúc của cơ chất đến trung tâm hoạt động của
enzyme làm tăng hoạt tính của enzyme:
 Đối với chế phẩm enzyme, sóng siêu âm làm tăng hoạt tính của
nhóm enzyme hydrolase do làm tăng sự đảo trộn từ đó:
Hình thành phức chất hoạt động enzyme-cơ chất
Các chất khuyếch tán tốt hơn
 Giảm sự kết tụ enzyme.
 Đối với enzyme thuỷ phân ở dạng thô, sóng siêu âm có tác dụng,
phá vỡ tế bào, giúp enzyme thoát ra ngoài tế bào, tiếp xúc với cơ chất dễ dàng
hơn và do đó hiệu suất thuỷ phân sẽ cao hơn.Thúc đấy quá trình trao đổi chất,
sinh tổng hợp nhiều enzyme hơn
Tuỳ vào bản chất của enzyme mà sóng siêu âm sẽ tăng hoạt tính của
chúng ở nồng độ cao hay thấp; sự thay đổi các thông số tối ưu như nhiệt độ, pH
b) Vô hoạt
Dưới tác động của sóng siêu âm, enzym bị bất hoạt do sự biến tính của
protein là chủ yếu bằng cách tạo các gốc tự do từ các phân tử nước (hóa học)
hoặc lực cắt do sự hình thành và sụp đổ của các bọt bóng (vật lý)

16. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 50914
DOWNLOAD: + Link tải: Xem bình luận
Hoặc : + ZALO: 0932091562