 Недавно ученые из Суинбернского технологического университета в Австралии и организации по научным и промышленным исследованиям впервые совместно продемонстрировали разделение натурального цельного молока на литровых масштабах с помощью ультразвуковых стоячих волн -новую, быструю и неразрушающую технику разделения, обычно используемую только в меньших масштабах.
Проект позволил создать проверенную технику ультразвукового разделения жировых шариков из молока с высоким объемом производительности до 30 литров в час, открывая двери для обработки молочных и биомедицинских частиц в промышленном масштабе.
Исследователи успешно создали условия для работы и ограничения в конструкции для разделения жира из натурального цельного молока в ультразвуковой системе. Посредством настройки параметров системы в соответствии с акустическими основами, метод может быть использован для выбора конкретных жировых шариков молока различных размеров в собранных фракций, достигая желаемых результатов фракционирования для конкретного молочного продукта.
Когда звуковая волна отражается на себя, отраженная волна может накладываться на оригинальные волны, образуют стоячую акустическую волну. Такие волны характеризуются областями минимального местного давления, где происходит деструктивная интерференция в узлах под давлением, и областями с высоким локальным давлением, где конструктивное наложение происходит в пучности волны давления.
Когда поле акустической стоячей волны поддерживается в жидкости, содержащей частицы, волна будет взаимодействовать с частицами и производить то, что известно как первичное акустическое излучение силы. Эта сила действует на частицы, заставляя их двигаться в направлении узла или пучности стоячей волны, в зависимости от их плотности. Расположенный таким образом отдельные частицы затем быстро агрегируются в более крупные узлы или пучности.
На сегодняшний день ультразвуковое разделение в основном применяется для настройки в более мелких масштабах, таких как микрофлюидные устройства для биомедицинских применений. Немногие демонстрации предоставляют объемный масштаб, имеющий отношение к промышленному применению, за счет ослабления сил акустического излучения на больших расстояниях.
Чтобы исправить это, исследователи разработали систему, состоящую из двух полностью погружных пластинчатых преобразователей, размещенных на обоих концах перестраиваемого, прямоугольного реакционного сосуда, который может содержать до двух литров молока.
Для работы с одной пластиной, одна из пластин производит один или два мегагерца ультразвуковых волн, в то время как другая пластина действует как отражатель. Для работы с двумя пластинами, обе пластины были включены одновременно, обеспечивая большую мощность к системе и повышая поддерживаемые акустические силы излучения.
Для установки оптимальных условий работы, исследователи испытывали различные проектные параметры, такие как уровень входной мощности, время процесса, расстояние от датчика до рефлектора и конфигурация одного или двух преобразователей и т.д.
Они обнаружили, что разделение заставляет верхние потоки молока содержать большую концентрацию больших жировых шариков (крем), а нижние потоки более мелких жировые шарики (обезжиренное молоко), по сравнению с обычными методами. Эти потоки можно затем фракционировать, чтобы получить меньшие и большие по размеру жировые шарики, которые могут быть использованы для получения новых молочных продуктов с улучшенными свойствами. Исследования показали, что сыры из молока с более высоким соотношение мелких жировых шариков имеют превосходный вкус и текстуру, в то время как молоко или сливки с более крупными жировыми шариками могут привести к более вкусному маслу.
По словам исследователей, ультразвуковой процесс разделения занимает около 10 до 20 минут на литровом масштабе - гораздо быстрее, чем традиционные методы осаждения природного жира осаждения и обработки плавучести, обычно используемые сегодня для производства пармезана в Северной Италии, которое может занимать более шести часов.
Следующий шаг исследователей заключается в работе с небольшими сыроделами, чтобы продемонстрировать эффективность методики в производстве сыра.
|
