روش استخراج فراصوت Ultrasonic Extraction

امواج فراصوت امواج مکانیکی:

فراصوت امواج مکانیکى است که براى پراکندگى به محیط الاستیک و صداهایى با فرکانس موجى متفاوت نیاز دارد. امواج فراصوتی با بسامد کمتر از 100 کیلوهرتز و توان بیشتر از یک وات بر سانتیمتر مربع به امواج فراصوتی قدرتی معروف اند. این امواج کاربرد وسیعی در صنایع غذایی دارند و شامل برش، گاززدایی، فیلتراسیون، خشک کردن، همونیژاسیون، ترد کردن گوشت، تعیین کیفیت تخم مرغ، تشکیل امولسیون، تمیز کردن سطوح، استریلیزاسیون تجهیزات، کریستالیزاسیون چربی ها، تسریع واکنش های اکسیداسیون، مهار فعالیت آنزیمها و می کروبها و استخراج ترکیبات مولد عطر و طعم می باشد.

همچنین امروزه از فناوري های صوتی در ارزیابی مواد غذایی، تردي، سفتی و بافت (تعیین خواص فیزیکی) اندازه، شکل، حجم و رطوبت، درجه بندي و جداسازي مواد غذایی، مورد استفاده قرار می گیرد.

ساز وکار اصلی استخراج با امواج فراصوت به پدیده کاویتاسیون مربوط می شود. همانطورکه یک موج صوتى از می ان یک محیط الاستیک عبور می کند، باعث جابه جایى طولى ذرات شده، به عنوان یک پیستون در سطح محیط عمل کرده و در نتیجه یک توالى مراحل انقباض و انبساط صورت می گیرد. این نتایج در یک توالی ناشی از (منقبض) فشرده و (منبسط) حجیم شدن فاز درون محیط است. هنگامی که پیستون در موقعیت باز خود قرار دارد، باعث فشرده سازي محیط و هنگامی که در موقعیت اولیه خود قرار دارد یک فاز حجم (انبساط) را ایجاد می کند. هر محیط یک فاصله مولکولی بحرانی دارد. در محدوده کمتر از این مقدار بحرانی، مایع دست نخورده باقی می ماند، اما بیشتر از این فاصله، مایع از هم می پاشد (تجزیه می شود) و می تواند حفره هایی به وجود آید.

در شرایطی که امواج فراصوت در چرخه انبساط (حجیم شدن) به اندازه کافی قوي باشد، فاصله بین مولکول های مجاور می تواند به فاصله مولکولی بحرانی مایع و یا بیشتر از آن برسد. حفره های  ایجاد شده در محیط همان حباب های  کاویتاسیون هستند که واکنش اثر فراصوتی می باشند. در واقع این حباب های کاویتاسیون قابلیت بزرگ شدن در طول فاز حجیم (انبساط) و کوچک شدن در چرخه فشرده هستند. هنگامی که اندازه این حبابها به نقطه بحرانی می رسد در طول چرخه فشرده از هم می پاشند و مقدار زیادي انرژي آزاد می سازند.

دما و فشار در لحظه فروپاشی حباب کاویتاسیون و در نزدیکی آن تا 5000 درجه کلوین و 2000 اتمسفر در روش حمام فراصوت برآورد شده است. این پدیده به طور چشمگیري باعث ایجاد نقاط داغ درون محیط می شود که قادر است به واکنش شیمیایی سرعت بخشد. هنگامی که این فروپاشی حباب بر روي سطح یک ماده جامد رخ می دهد، دما و فشار بالاي ایجاد شده، میکروجتهایی مستقیم به سمت سطح جامد تولید می کند. این میکروجتها مسئول اثر پاكسازي چربی و مواد زائد توسط فراصوت از سطوح فلزي هستند که به طور گسترده براي شستشوي مواد استفاده می شود.

سایر کاربردهای میکروجتها:

کاربرد دیگر میکروجتها در صنایع غذایی استخراج ترکیبات گیاهی است. همانطورکه در شکل2 نشان داده شده است، یک حباب کاویتاسیون می تواند نزدیک سطح ماده گیاهی تشکیل شود.