UNIVERSITATEA DE ŞTIINŢE AGRICOLE A BANATULUI „REGELE MIHAI I AL ROMÂNIEI„ DIN TIMIŞOARA

FACULTATEA TEHNOLOGIA PRODUSELOR AGROALIMENTARESPECIALIZAREA Aliment-Nutriție umană

DISCIPLINA: TEHNICI AVANSATE DE PROCESARE ALIMENTARĂ

Ing. Rus DanielaAnul I – Master

PROCESAREA CU AJUTORUL ULTRASUNETELOR

Conducător ştiinţific: Prof. Dr. Ing. Poiană Mariana-Atena

Timișoara 2015

CUPRINS

INTRODUCERE...........................................................................................................................3

CAPITOLUL I. ISTORICUL APARIȚIEI ULTRASUNETULUI....................................................................................................................4

CAPITOLUL II. NOȚIUNI GENERALE DESPRE ULTRASUNET....................................6

2.1 Noțiunea despre ultrasunet.........................................................................................................6

2.2 Proprietățile ultrasunetelui.........................................................................................................6

2.3 Parametrii de propagare a undelor............................................................................................7

2.4 Clasificarea ultrasunetelor.........................................................................................................7

CAPITOLUL III. ULTILIZAREA ULTRASUNETELOR IN INDISTRIA

ALIMENTARA ............................................................................................................................9

3.1 Aplicații ale ultrasunetelor în industria alimentară...................................................................9

CAPITOLUL IV. INACTIVAREA ULTRASONICA A MICROORGANISMELOR.......................................................................................................16

4.1 Mecanismul inactivării microbiene cu ultrasunete..................................................................17

4.1.1 Utilizarea ultrasunetului pentru inactivarea microbiana.................................................18

4.2 Procesarea ultrasonică în industria alimentară.........................................................................20

CAPITOLUL V. INTERACȚIUNEA ULTRASUNETULUI CU MATERIA....................................................................................................................................23

CAPITOLUL VI. APLICAREA ULTRASUNETULUI PRODUSUL ALIMENTAR...............................................................................................................................24

6.1 Ultrasunetul în tehnoogia cărnii................................................................................................24

CONCLUZIE…………………………………………………………………….……..…………28

BIBLIOGRAFIE……………………………………………………………….….………………29

2

INTRODUCERE

Procesarea minimă a alimentelor se definește ca o tendință de înlocuire a procedeelor clasice

de tratare termică cu procedee noi, atermice, inclusive cu procedee termice noi, mai blânde. 

Procesarea minimă constă într-o prelucrare simplificată, astfel că nu se percepe întotdeauna gradul

de prelucrare la care au fost supuse alimentele.  Tehnicile de procesare minimă pot fi aplicate

diferitelor etape ale prelucrării pe filiera depozitare materii prime agricole-produs gata prelucrat. 

Ultrasunetele reprezintă un câmp de cercetare care se extinde rapid care i găsește tot mai

multe utilizări în domeniul alimentar atât pentru analize cât pentru modificarea produselor

alimentare. Varietatea de sunete de care dispunem poate fi divizată în frecvență înaltă, ultrasunete

de joasă energie frecvență joasă, ultrasunete cu energie ridicată. Aceasta este folosită ca o tehnică

analitică non-distructivă pentru asigurarea calității controlul procesului cu referință particulară la

proprietățile fizico-chimice cum ar fi compoziția, structura, starea fizică a alimentului.

În zilele de azi, puterea ultrasunetelor este considerată a fi o tehnologie în avansare

promițătoare pentru procesarea industrială a produselor alimentare. Utilizarea ultrasunetelor în

procesare crează noi și interesante metodologii care sunt adesea complementare tehnicilor clasice.

Diverse arii au fost identificate ca având un mare potențial pentru dezvoltarea ulterioară:

cristalizarea, degazarea ,uscarea ,extracția , filtrarea, congelarea, omogenizarea, tindalizarea cărnii,

sterilizarea etc. Există un spectru larg pentru cercetari ulterioare în folosirea ultrasunetelor atat din

punct de vedere industrial cât din punct de vedere academic.

Conservarea produselor alimentare în scopul prelungirii duratei de valabilitate sau pentru

modificarea caracteristicilor senzoriale constitue o verigă importantă în asigurarea calității acestora.

Modalitățile prin care se realizează acest deziderat cuprind o gamă largă de tehnici de conservare. 

3

CAPITOLUL I. ISTORICUL APARIȚIEI ULTRASUNETELOR

Ultrasunetele au fost descoperite înainte de primul război mondial. În anii 1938-1940 au

început să fie folosite pentru construcția tuburilor electronice de putere mare. După descoperirea

tranzitoriului, au fost construite generatoare de ultrasunete de putere mare, permițând aplicații

industriale în mai multe domenii. Din 1970 ultrasunetele s-au utilizat pentru uscarea diferitelor

produse. Prin cerectările realizate în ultimii 5 ani s-a stabilit că industria alimentară constituie un

nou domeniu de aplicare în diverse scopuri: controlul materiilor prime a produselor finite,

intensificarea unor transformări fizice, chimice biochimice sau frânarea activității microbiene, care

conduce la asigurarea conservabiliății produselor alimentare asigurarea conservabilității produselor

alimentare asigurarea calității superioare a acestora.

Aceste transformări pot fi intesificate, controlate dirijate pentru atingerea scopului propus,

cu un consum de energie termică folosind tratamentul ultrasonic. Ținând cont de faptul că în

literatura de specialitate sunt puține informații despre utilizarea perspectivă aplicării ultrasunetelor

în diferitele domenii ale industriei alimentare, se impune prezentarea bazelor fizice ale

ultrasunetelor, precum aplicații ale acestora în industria alimentară. Ca urmare a efectelor

ultrasunetelor asupra țesuturilor vii, începând din anul 1932 apăr primele indicații în utilizarea

acestora în terapie. Unele rezultate pozitive obținute în primii ani de aplicare a metodelor curative

ultrasonice au creat un puternic curent pentru generalizarea folosirii ultrasunetelor în medicină.

Posibilitatea pe care o au ultrasunetele de a înlătura cele mai rezistente pojghițe de murdărie

depuse pe o suprafață metalică a condus la utilizarea acestora pentru a proteja instalațiile folosite în

industria alimentară. Uscarea unui corp nu este altecva decât extragerea lichidului, de cele mai

multe ori a apei din acel corp. În mod obișnuit aceasta operație se efectuează fie cu ajutorul unui

procedeu termic, printr-o ridicare a temperaturii, fie cu ajutorul unui procedeu mecanic, cum ar fi

centrifugarea. De curând, o noua metoda s-a adăugat celor existente. Este vorba de uscarea cu

ajutorul ultrasunetelor. Iradiind un corp cu ultrasunete, la suprafata de separație a acestuia de

mediul inconjurător au loc alternative măririi sau micșorării ale presiunii.

În industria alimentară procedeul ultrasonic este folosit la uscarea fermenților, care nu pot

suporta incălziri la temperaturi mai mari de 400C. Operația durează doar 14 minute, timp ce

procedeul de uscare prin vid a aceluiaș produs durează 1 ora. Dacă ultrasunetul are posibilitatea de a

favoriza uscarea atunci el poate imbunatăți procesul de ardere.

4

Prin cerectarile realizate în ultimii 5 ani s-a stabilit ca industria alimentară constituie un nou

domeniu de aplicarea în diverse scopuri:

controlul materiilor prime și al produselor finite ;

intensificarea unor transformari fizice, chimice și biochimice sau franarea activității

microbiene, care conduce la asigurarea conservabilității produselor alimentare ;

asigurarea calității superioare a acestora ;

Aceste transformari pot fi intensificate, controlate și dirijate pentru atingerea scopului

propus, cu un consum redus de energie termică folosind tratamentul ultrasonic. Pentru utilizarea

ultrasunetelor în mod rational și cu eficienta maxima este necesara cunoasterea bazelor stiintifice

ale propagarii ultrasunetelor în diferite medii și efectele lor la interacțiunea cu aceste medii, efecte

care pot fi utilizate corect în diferitele operatii tehnologice. Intensificarea operațiilor fizice, chimice

și biochimice, consta în suprapunerea peste starea stăționara a unui fluid sau solid, sau peste

curgerea normala a fluidelor a unor miscari oscilatoii, create prin utilizarea vibrațiilor ultrasonice.

Oscilațiile elastice sau vibrațiile elastice reprezintă vibrațiile periodice de stare ale mediului.

Pentru propagarea oscilațiilor elastice este necesară prezenta legaturii elastice intre particulele

substantei. Oscilația poate avea diferite forme: sinusoidale, patratice, dinti de fierastrau, iar dupa

modul de aplicare pot fi: longitudinale, când direcția oscilației este în lungula axei apăratului și

trasnversale, când direcția este perpendiculară sau inclinată pe axa apăratului.

5

CAPITOLUL II. NOȚIUNI GENERALE DESPRE ULTRASUNET

2.1 Noțiunea de ULTRASUNET

Ultrasunetele (US) sunt o forma de energie mecanica ce se propaga sub forma unor unde de

frecvență superioara limitei de percepție a urechii umane. Omul percepe sunete cu frecvență

cuprinsa intre 16 și 20 000 Hz. Sunetele cu frecvență peste limita de audibilitate umana (20 MHz)

se numesc ultrasunete, iar cele cu frecvență sub aceasta, infrasunete. Daca o particula dintr-un

mediu elastic executa o miscare inainte și inapoi fata de poziția de echilibru, miscare numita

oscilație mecanica sau vibrație, are loc un transfer de energie în mediul care o inconjoara. Particula

care oscilează interacţionează cu cele vecine și astfel unda se propaga din aproape în aproape.

Regiunea din spațiu în care se afla unde ultrasonice (altfel spus, campul de US) este reprezentata de

oscilatii ciclice în spatiu și timp. Miscarea particulelor în jurul poziției de echilibru se repeta la

anumite intervale de timp.

2.2 Proprietățile ultrasunetelor

Perioada (T) este timpul necesar unei particule pentru descrierea unei oscilatii complete și se

exprima în secunde.

Frecventa (f) este numărul de oscilatii efectuate în unitatea de timp (secunda). Unitatea de

frecvență este Hertz (Hz). O frecvență de 1 Hz corespunde unei oscilatii pe secundă (f=1/T).

Amplitudinea oscilației este valoarea absolută a distantei maxime parcurse de particula în

jurul poziției de echilibru.

Lungimea de unda este distanta dintre două maxime sau dintre două puncte succesive aflate

în aceeasi faza.

Viteza ultrasunetelor exprima distanta parcursa de US în unitatea de timp. Se masoara în

m/s. Viteza de propagare a US este de 331 m/s în aer, de 1430 m/s în apă și mult mai mare în

corpurile solide, fiind dependenta de densitatea și elasticitatea mediului. Undele sonore nu se

propaga în vid, iar în gaze se propaga destul de greu, datorită distantei mari dintre molecule.

6

Energia acustica. Unda ultrasonică transporta și cedează o parte din energie mediului

strabatut determinând oscilatii ale particulelor din mediu. Se masoara în Jouli (J).

Intensitatea ultrasunetelor este cantitatea de energie care strabate unitatea de suprafata în

unitatea de timp. Se exprima în W/cm2.

Intensitatea US scade proportional cu distanta parcursa, atenuarea acustica fiind cu atat mai

mare cu cat frecvență este mai ridicată. Deci pe măsura ce creste frecvență scade adancimea de

penetrare. La o frecvență data, adancimea de penetrare a US este limitata de scaderea intensități.

2.3 Parametrii de propagare a undelor.

absorbția energiei undelor (atenuarea undelor)

atenuarea undelor acustice în gaze (numai în cazul undelor cu intensități mari)

atenuarea undelor acustice lichide (atenuate de catre vascozitate, conducție termică)

atenuarea undelor acustice solide

temperatura (ex: faina uscata cu ultrasunete la 210C a produs o creștere a vitezei de

uscare cu 20%, la 940C creșterea a fost de 6%)

intensitatea acustica (130-145dB)

frecvență ultrasunetelor (rol importanta insa depinde de proprietățile mediului în care se

realizează difuziunea în camp sonor).

direcția de propagare a ultrasunetelor

pulsația undelor

proprietățile mediului

Ultrasunetele sunt utilizabile în toate etapele unui proces tehnologic, de la conditionarea

materiei prime până la controlul procesului.

2.4 Clasificarea ultrasunetelor

În industria alimentară,o diviziune similară în două categorii distincte ale aplicațiilor

ultrasunetelor este facuta clasificarea aplicațiilor ultrasunetelor cantitatea de energie generata de

campul de sunet,caracterizată prin putere(W),intensitate a sunetului(W∙m-2) sau densitatea energiei

sunetului(Ws∙m-3),este cel mai important criteriu.

7

Utilizările ultrasunetelor sunt clasificate în două grupuri:

Aplicatii ale energiei joase(putere joasă sau intensitate joasă) implica folosirea frecventelor

mai inalte de 100 kHz la intensități sub 1 W∙cm-2.Ultrasunetele de joasă intensitate folosesc un

nivel al puterii atat de mic încăt undele ultrasonice nu cauzează modificari chimice sau fizice în

proprietățile materialului prin care trece,asta insemnând ca este în general non-distructiv.

Sunt folosite cu succes pentru monitorizarea non-invazivă a procesarii alimentului.Cele mai

raspândita aplicații ale ultrasunetelor de joasă frecvență în industria alimentară reprezinta o tehnica

analitica ce furnizează informatii despre proprietățile fizico-chimice ale alimentului cum ar fi

compoziția,structura și starea fizica.Ultrasunetele au avantajul fata de alte tehnici analitice

traditionale prin faptul ca măsuratorile sunt rapide,non-distructive,precise,automatizate și pot fi

realizate fie în laborator fie pe linia fluxului.Una din cele mai raspândite și ami utilizate tehnici

analitice este cea pentru măsurarea compoziției.Viteza ultrasunetelor în tesuturile pestilor,cărnii de

pasare și a cărnii proaspete poate fi redată cu ajutorul unor ecuatii empirice.

Cealalta clasificare este a ultrasunetelor de energie înaltă care foloseste intensitati mai mari

de 1 W∙cm-2 la frecvente intre 18-100 kHz .Efectele fizice,chimice și mecanice ale undelor

ultrasonice sunt capăbile să modifice proprietățile materialului(rupere fizica,accelerarea anumitor

reactii chimice etc).Ultrasunetele de mare intensitate au fost folosite multi ani pentru a genera

emulsii,sa distruga celule și să disperseze materialele agregate.Recent alte arii au fost descoperite ca

având un mare potențial pentru dezvoltare ulterioară ,de exemplu modificarea și controlul

cristalizării,degazarea produselor alimentare lichide,inactivarea enzimelor,uscarea avansata și

filtrarea și inducerea de reactii de oxidare.Beneficiul utilizării energiei sunetului se realirează prin

diverse efecte pe care ultrasunetul le generează în mediul în care se transmite.

Efectele fizice,chimice și mecanice ale ultrasunetelor la acest nivel sunt capăbile să modifice

proprietățile materialului prin generarea unei presiuni imense și a unui gradient de temperatura mare

în mediul în care se propaga.În timpul procesului de sonificare,undele longitudinale create atunci

când un un val sonic intalneste un mediu lichid,creând astfel regiuni de compresie alternativa și

expansiune.Aceste regiuni de presiune cauzează apăriția cavitatilor și a bulelor de gaz.Aceste bule

de gaz au o suprafata mult mai mare în timpul ciclului de expansiune,ceea ce creste difuzia

gazului,provocând extinderea bulei.Se ajunge la un punct unde energia ultrasonică furnizată nu este

suficienta pentru a retine faza gazoasa în bula;de aceea se intampla condensarea rapida.Moleculele

condensate se lovesc violent,creând valuri de soc. Aceste unde de soc crează regiuni de mare

temperatura și presiune,ajungând până la 5500°C și 50 MPa.Cavitățiile pot rezulta în urma

microemiterii care e capăbila să mareasca transferul de caldură și masa.

8

Abilitatea ultrasunetelor de a crea cavități depinde de caracteristicile

ultrasunetului(frecvență,intensitate) , proprietățile produsului (tensiune de suprafata,vascozitate) și

condițiile de ambient(temperatura,presiune).Intensitatea ultrasunetului cerută pentru a cauza

cavitația creste apreciabil cam peste 100 kHz.

CAPITOLUL III. UTILIZAREA ULTRASUNETELOR IN INDUSTRIA

ALIMENTARĂ

În prezent, sunt raportate tot mai multe utilizări ale ultrasunetelor în diferite aplicații

industrial din domeniul alimentelor. Evaluarea nedistructivă a calității interne și a defectelor latente

pentru fructe și legume intregi; Imbunatățirea monitorizării proceselor de producere a alimentelor

prin accelerarea difuziunii; Măsurarea texturii, viscozității și concentrației multor alimente solide

sai lichide; Determinarea compoziției oualelor, cărnii , fructelor, produselor lactate și a altor

produse; Măsurarea consistentei, debitului și temperaturii pentru monitorizarea și controlul mai

multor procese; Imbunatățirea unor procese cum sunt: Curatirea suprafetelor; Desicarea, uscarea și

filtrarea; Inactivarea microorganismelor și enzimelor; Degazarea lichidelor; Aceelerarea trasferului

termic și a proceselor de extractive; Din aceste exemple,este evident ca tehnologia ultrasunetelor

are mai maulte aplicații în industria alimentară, iar în viitor utilizarea lor se va intensifica.

3.1 Aplicatii ale ultrasunetelor în industria alimentară

Dezvoltarea aplicațiilor ultrasunetului în procesarea alimentară au inceput în anii ce

precedau al doilea razboi mondial când a fost investigat pentru o serie de tehnologii incluzând

emulsificarea și curațarea suprafetei.

Prin anii 1960 utilizările industriale ale puterii ultrasunetului au fost acceptate pentru a fi

folosite pentru sudarea și curațarea plasticului care și acum continua să fie mari aplicații

Posibilitatea utilizării ultrasunetului de joasă intensitate pentru a caracteriza produsele

alimentare s-a realizat prima data acum peste 60 de ani;totuși ,doar recent s-a realizat utilizarea

ultrasunetului la cel mai mare potențial

9

Exista un mare număr de motive pentru utilizarea ultrasunetului în procesarea

alimentară.Industria alimentară devine din ce în ce mai mult consțienta de importanta dezvoltării

unor noi tehnici analitice pentru a studia materialele complexe alimentare și pentru a monitoriza

proprietățile alimentului pe durata procesarii; tehnicile ultrasonice sunt ideal potrivite pentru aceste

două aplicații. Instrumentele ultrasonice pot fi pe deplin automatizate și fac măsuratori rapide și

precise. Ultrasunetul nu este distructiv sau invaziv,poate fi usor adaptat pentru aplicații online și

folosit pentru a analiza sisteme care optic sunt opace.

În tehnologiile alimentare putem gasi foarte multe exemple de procesari la care ultrasunetul

poate fi aplicat..Pana recent majoritatea aplicațiilor ultrasunetului în tehnologia alimentară implica

analize non-invazive cu referinta particulara la evaluarea calității. Asemenea aplicații folosesc

tehnici care sunt similare cu acelea dezvoltate pentru diagnosticele din medicina,folosind ultrasunte

de putere joasă și frecvență înaltă.Exemple ale utilizării acestor tehnologii se gasesc la localizarea

corpurilor straine din aliment,analiza marimii picaturii în emulsii de grasimi comestibile și uleiuri și

la determinarea gradului de cristalizare a picaturilor dispersate în emulsie.

Relația dintre proprietățile alimentului ce pot fi măsurate ultrasonic(velocitate,atenuarea

coeficientului și impedanta) și proprietățile fizico-chimice(compoziția,structura și starea fizica)

reprezinta baza analizelor ultrasonice. Aceasta relație poate fi stabilita fie empiric prin pregatirea

unei curbe de calibrare referitoare la proprietatea care ne interesează să o măsuram ultrasonic,fie

teoretic folosind ecuatii ce descriu propagarea ultrasunetului prin materiale.Prin monitorizarea

atenuarii unui puls ultrasonic s-a dovedit ca e posibil să determini gradul de omogenizare a grasimii

din lapte. Măsurarea velocității ultrasunetuluiin conjuncție cu atenuarea poate fi folosit pentru a

estima gradul de emulsificare în asemenea materiale.Este posibil să determini factori cum ar fi

gradul de cremozitate al unei probe,miscarea particulelor solide/grasimi la suprafata.Asemenea

informatii dau detalii,de exemplu,asupra stabilității pe termen lung a sucurilor de fructe și

stabilitatea emulsiilor cum ar fi maioneza.Combinarea măsurarii velocității și a atenuarii promite a

fi o metoda de analiza a grasimilor comestibile și a uleiului de asemenea și pentru determinarea

gradului de cristalizare și topire a picaturilor dispersate în emulsii.

În anii recenti tehnologii alimentari si-au indreptat atenția spre folosirea puterii

ultrasunetului în procesare.Istoria să poate fi urmarita încă din 1927 când un ziar numit “Efectele

chimice ale undelor de înaltă frecvență I.Studiu preliminar.” Efectele fizice,chimice și mecanice ale

undelor ultrasonice la acest nivel sunt capăbile să modifice proprietățile materiei(sa distruga

integritatea fizica,accelerarea anumitor reactii chimice) prin generarea unei presiuni imense și a

unui gradient de temperatura în mediul în care se propaga.Aplicațiile ultrasunetului de putere înaltă

10

depinde în general de efecte complexe de inducere a vibracuratai în mediul de propagare,care

produce cavității în lichide sau tesuturi biologice.Pe langa cavități,ultrasunetul e capăbil să

slabeasca structura fizica a materialului sau mediului,furnizând dimensiuni ale mediului care sunt

similare cu cele ale undelor de ultrasunet folosite. Una din aplicațiile de importanta majora folosita

la nivel industrial a puterii ultrasunetului este curațarea și s-a dovedit a fi o tehnologie extrem de

eficienta.

Curatarea suprafetei este aplicabila unui mare număr de discipline și aplicații (senzori, filtre,

substraturi, reactoare,catalizatoare și schimbatoare de caldură).

Ultrasunetul s-a dovedit a fi foarte eficace la curațarea în situ în conjuncție cu tratamentul

chimic și ofera avantaje cum ar fi :reduce consumul de substante chimice,reduce timpul de contact

direct al muncitorului cu substante chimice periculoase,viteza mare de curatare-activitatea

ultrasonică este micro în natura și ajunge toate ariile de configurație complexa pentru o curatare

uniforma,operatii automatizate și economii de control în consturile energiei,mana de lucru și spatiu

de lucru.

Aplicatii posibile ale ultrasunetului în industria alimentară sunt foarte văriate.Una din cele

mai recente utilizări ale puterii ultrasunetului în procesare a fost în emulsifiere.Emulsiile generate

de ultrasunet sunt adesea mult ami stabile deat acelea produse în mod conventional și cer adesea

foarte putin sau chiar deloc agenti de suprafata.

Investigațiile au aratat ca folosirea ultrasunetelor ca ajutor în procesare pot reduce timpul de

producere al iaurtului cu până la 40%. Mai mult decat atat,sonicarea reduce dependenta normala a

procesului de originea laptelui și imbunatateste de asemenea consistenta și textura produsului.S- a

aflat de asemenea ca icrele de peste expuse la ultrasunet de frecvență 1MHz pentru 35 minute de

trei ori pe zi a redus la reducerea timpului de incubare a grindelului de la 72 la 60 ore.Cateva

rapoarte din literatura sugerează ca tratamentul cu ultrasunete a semintelor inainte de semanat este o

metoda eficace de imbunatățire a rândamentului recoltei.

Una din utilizările originale ale puterii ultrasunetului în biochimie a fost aceea de a distruge

peretii celulelor pentru a elibera continutul. Ulterior s-a aratat ca puterea ultrasunetului poate fi

folosita pentru a activa enzime imobilizate prin creșterea transportului de substrat catre enzime.În

ceea ce priveste enzimele ultrasunetul poate fi folosit și ca o metoda de inhibare. Chambers a

raportat ca pepsina pura a fost inactivata prin sonicare probabil ca un rezultat al cavităției.Aplicând

sunetul peste trei ore,activitatea inițiala a peroxidazei,responsabila pentru dezvoltarea aromelor și

pigmentilor maro a fost progresiv redusa cu 90%.

11

Utilizarea puterii ultrasunetului imbunatateste semnificativ extracția compusilor organici

continuti în corpul sau în semintele plantei.Efectele mecanice ale ultrasunetelor furnizează o mai

mare patrundere a solventului în materialele celulare și imbunatateste transferul de masa.Beneficii

aditionale rezulta din distrugerea peretilor celulari pentru a facilita eliberarea

continutului.Combinata cu acest efect este transferul de masa marit datorita efectului

microstreaming care rezulta intr-o metoda mult mai eficienta pentru extragerea zaharului.Sonicarea

accelerează difuzia zaharului și da un nivel mai mare de continut de substanta uscata și continut de

zahar în suc.in unele cazuri folosirea ultrasunetelor a crescut eficienta extracției la temperaturi joase

producând un compus mult mai pur intr-un timp mai scurt.

Prin folosirea ultrasunetului extragerea compusilor de ceai din frunze s-a imbunatățit cu

20%.Autorii au observat ca majoritatea materialelor s-au extras în primele 10 minute.Zayas a

raportat ca s-a obținut o mare cantitate de enzima rennin din stomacul de vitel prin folosirea

ultrasunetului.Mai mult decat atat,activitatea de extracție cu ultarasunet s-a dovedit a fi usor

crescuta fata de tehnologiile normale. Puterea ultrasunetului s-a dovedit a fi extrem de folositoare în

procesul de cristalizare.Are un mare număr de roluri în inițierea ,formarea și creșterea

cristalului.Ultrasunetul a fost aplicat de asemenea și la filtrare.Ca rezultat,continutul de uniditate din

noroi continând 50% a fost redus rapid la 25%;in timp ce prin filtrarea conventionala s-a ajuns la o

limita de 40%.

Alt exemplu de aplicare a ultrasunetului de mare importanta și un mare potențial comercial

este uscarea acustica.Uscarea avansata cu ajutorul ultrasunetului poate fi condusa la temperaturi

mici fata de metodologia conventionala care reduce probabilitatea de oxidare și degradare a

materialului.Folosind ultrasunetul transferul de caldură dintre o suprafata solida încălzita și un

lichid e crescuta cu aproximativ 30-60%.

Puterea ultrasunetului s-a dovedit eficace la congelarea alimentelor și beneficiile sunt destul

de mari. În adiția aplicației traditionale de accelerare a procesului de formare a ghetii poate fi de

asemenea aplicata la procesele de concentrare și uscare prin congelare pentru a controla distribuția

marimii cristalului în produsele congelate. Se aplica la procesul de congelare a produselor

alimentare proaspete,ultrasunetul duce nu numai la creșterea ratei de congelare ci și la

imbunatățirea calității produselor congelate.Se mai aplica și la procesul de fabricare a inghetatei

prin reducerea marimii cristalelor,prevenind incrustarea la suprafata. Printre alte aplicații se număra

imbunatățirea în procesele de extracție a aromelor ,filtrare ,amestecare și omogenizare și la

precipitarea pulberilor de origine aeriana,distrugerea spumei care în general cauzează dificultăți în

proces,cum ar fi la fermentare.Noi aplicații cum ar fi oxidarea uleiurilor nesaturate,imbatranirea

12

bauturilor alcoolice,hidratarea acetilenei,decalcifierea oaselor,hidroliza esterilor sunt în curs de

dezvoltare.

Tabelul 1

Aplicatii Metode

conventionale

Principiul

ultrasunetelor

Avantaje Produse

Gatire Cuptor; baie de

aburi

Transfer uniform

de caldură

Durata mică de

procesare;

calități senzoriale

și transfer de

caldură

imbunatățite

Carne;

leguminoase;

Congelare/

cristalizare

Congelator;

congelator prin

imersie; prin

contact

Transfer uniform

de caldură

Durata mai mică

de procesare;

cristale mai mici

de difuzie

imbunatățita;

scadere rapida de

temperatura;

Carne;

leguminoase;

fructe, produse

lactate;

Uscare

Atomizare în

curent de gaz

cald;congelare

prin pulverizare

Transfer uniform

de caldură

Durata mică de

procesare;

calități senzoriale

și transfer de

caldură

imbunatățite

Produse

deshidratate( fruc

te, leguminoase)

Durata de

13

Filtrare Filtre Vibratii procesare mai

mică; filtrare mai

buna

Lichide( sucuri)

Distrugerea

spumei

Tratament

termic; chimic;

electric; mecanic.

Fenomenul de

cavităție

Durata de

procesare mai

mică; igiena

imbunatățita

Bauturi

carbonante;

produse

fermentate

Emulsionare Tratament

mecanic

Fenomenul de

cavităție

Durata de

procesare mai

mică

Emulsii( maione

za)

Filtrarea folosind ultrasunetele

Operația de distrugere a spumei

Emulsionarea

14

Congelare

15

CAPILTOLUL IV. INACTIVAREA ULTRASONICA A

MICROORGANISMELOR

Cea mai comuna tehnica folosita curent pentru inactivarea microorganismelor în produse

alimentare sun conventionalele procese de pasteurizare și sterilizare.Procesarea termică ucide

microorganismele vegetative și unii spori;totuși ,eficacitate lor este dependenta de temperatura și

timpul de tratare.Totusi,magnitudinea tratamentului, timpul și temperatura procesului este de

asemenea proportionala cu cantitatea de nutrienti pierduta,dezvoltarea de arome indezirabile și

deteriorarea propritaților functionale ale produsului alimentar.

Ultrasunetul de mare putere este cunoscut pentru faptul ca distruge celulele. Din nefericire

este nevoie de intensități foarte mari daca ultrasunetul este folosit singur pentru sterilizarea

produsului. Totusi,folosirea ultrasunetului în combinație cu alte tehnici de decontaminare,cum ar fi

presiunea,caldură sau extremele pH-ului este promitatoare. Tratamentele termosonice,manosonice

și manotermosonice sunt cele mai bune metode pentru inactivarea microorganismelor. Avantajele

folosirii ultrasunetului în defavoarea caldurii pasteurizării includ:minimizarea pierderilor de

aromă,omogenitate mai mare și economii mari de energie.

Eficacitatea tratamentului depinde și de tipul de bacterie testată. Dupa testele lui Lillard

Salmonella atasata pielii de pui a fost redusa prin sonicare în peptona timp de 30 min la 20 kHz.În 16

urma cercetarilor s-a aratat ca ultrasunetul are o mare aplicabilitate în industria cărnii. Exista o mare

aplicabilitate a ultrasunetului de mare intensitate în cadrul industriei alimentare,având un mare

potențial fie la modificarea fie la caracterizarea proprietăților produselor alimentare.În multe

cazuri,tehnicile bazate pe ultrasunete s-au dovedit a avea mult mai multe avantaje decat alte

tehnologii existente.

4.1 Mecanismul inactivării microbiene cu ultrasunete

Inactivarea microorganismelor prin ulrasunte se produce prin trei mecanisme:

Cavităție

Încalzire locală

Formare de radicali liberi

Cavităția se produce la trecerea undelor ultrasonore printr-un lichid și consta în apăriția de

bule de gaz. Cavităția poate fi tranzitorie sau stabile, ceea ce afectează diferit microorganismele.

Cavităția tranzitorie se produce când undele ultrasonore au frecvență redusa. În timpul cavităției

tranzitorii, dimensiunea bulelor de gaz creste rapid în decursul a catorva cicluri oscilatorii. Bulele

mari colapsează, generând pesiuni locale foarte mari (până la 100 MPa) și temperature mari (până

la 5000 K). Presiunile produse când bulele colapsează sunt capăbile să determine ruperea

structurilor celulare, în timp ce temperaturile locale mari pot provoca deteriorari termice (ex:

denaturarea proteinelor și enzimelor).

Aplicarea de ultrasunete unui lichid poate conduce și la formarea de radicali liberi, care

actionează asupra AND-ului,fragmentându-l. Cavităția stabila se produce ca urmare a oscilării

undelor ultrasonore cu frecvență ridicată, ceea ce determina formarea în lichid de bule de gaz fine.

Pentru ca bulele sa-si mareasca dimensiunile este nevoie de mii de cicluri oscilatorii ale undelor

ultrasonore. Printre factorii critici care influentează tratamentul cu ultrasunete se număra: frecvență

și amplitudinea undelor ultrasonice, durata de expunere sau contact a microorganismelor la

ultrasunete, tipul microorganismului și starea lui, volumul de produs alimentar supus tratamentului,

17

compoziția produsului și temperatura de lucru. La utilizarea ultrasunetelor în combinatii cu alte

tehnici trebuie să se tina seama de toti acesti factori.

Frecventa ultrasunetelor influentează marimea de gaz. La frecvente reduse, de până la20

kHz, bulele care se formează au dimensiuni mari, ceea ce face ca la colapsul lor să fie pusă în

libertate o cantitate mare de energie. La frecvente mai mari de 20 kHz formarea bulelor devine mai

dificila și la frecvente mai mari, de peste 2,5 MHz, se formează bule cu dimensiuni mici(cavităție

stabila).Amplitudinea ultrasunetelor influentează intensitatea fenomenului de cavităție. Daca

enevoie de o cavităție mai intensă, atunci se utilizează o amplitudine mare.Intensitatea cu care

colapsează bulele depinde și de temperatura mediului în care segasesc microorganismele,

vascozitatea s și frecvență ultrasunetelor. Pe măsura ce temperature creste, bulele de cavităție se

dezvolta mai rapid, dar intensitatea colapsurilor se reduce. Acest lucru are drept cauză creșterea

presiunii de vapori. Efectul generat de creșterea temperaturii poate fi depășit prin aplicarea unei

supra presiuni în sistemul tratat.

Combinarea presiunii cu ultrasunete și încălzire creste amplitudinea undelor ultrasonore si,

implicit, eficienta inactivării microbiene. Presiuni de până la 200 kPa combinate cu ultrasunete cu

frecvență de 20 Hz și o temperatura de 30° C au condus la descreșterea timpului de reducere

decimala (valoarea D) până la 90% pentru mai multe microorganisme. Sensibilitatea

microorganismelor la ultrasunete este diferita, unele fiind mai susceptibile decat altele. S-a

demonstrate ca, în general, celulele cu dimensiuni mari sunt mai sensibile decat cele cu dimensiuni

mici, deoarece au o suprafata mai mare decat este supusă la presiunile inalte produse în timpul

cavităției, ceea ce le face mai vulnerabile. Bacteriile cu forma sferica sunt mai rezistente la

ultrasonare decat cele cilindrice, iar cele sub forma de spori sunt mai rezistente decat cele sub forma

vegetative. În general, bacteriile cunoscute ca fiind termorezistente prezinta rezistente similar la

ultrasunete. Tratamentul cu ultrasunete cu frecvență de 1 MHz asupra unei culture de

Escherichiacoli a evidențiat o rezistență la ultrasunete mai mare în cazul celulelor aflate în faza

staționarade creștere decat a celor aflate în faza exponențial de creștere. Autorii nu au avut intenția

de realiza o tehnologie de conservare cu ultrasunete, ci de a investiga efectul ultrasunetelor asupra

bacteriilor și , eventual, de a realiza o metoda de tratare a apei potabile.

Rezistenta microorganismelor la ultrasonare este mai mică în medii de laborator decat în

alimente. Spre exemplu, în alimentele cu continut ridicat de grasime, gradul de omorire a

microorganismelor este redus. Pentru a facilita penetrarea ultrasunetelor în produse vascoase,se

prefer utilizarea de ultrasunete cu putere mare și frecvență joasă, deoarece nu sunt dispersate în

18

soluție, asa cum se intampla cu ultrasunetele cu frecvență ridicată, când are loc o reducere a

intensității energiei lor.

4 .1.1 Utilizarea ultrasunetelor pentru inactivarea microbiana

Ultrasunetele pot fi utilizate singure (ultrasonare), sau în combinație cu alte procedee pentru

omorarea microorganismelor din alimente, în special din cele lichide, în operatii denumite

corespunzator: termosonare (combinarea încălzirii cu ultrasonare) și manotermosonare (combinarea

presiunii, încălzirii și ultrasonarii). De asemenea ultrasunetele se mai pot utiliza în combinație cu

acidifierea sau cu tratamentele chimice.

Ultrasonare

Produse de origine animala precum carnea de pasare și laptele au fost supuse tratamentului

cu ultrasunete pentru inactivarea patogenilor enteric Gram negativi, în mediullichid, permitând

obținerea urmatoarelor rezultate:

reducerea populațiilor de Salmonella sp. cu circa 4-log în apă pe ptonatala un tratament cu

ultrasunete timp de 10 minute;

reducerea Salmonella. în lapte cu cacao cu doar 0,8-log în urma unui tratament cu

ultrasunete timp de 30 de minute ceea ce a condus la concluzia ca laptele cu ciocolata asigura o

protecție semnificativă fata de inactivarea microbiana;

Termosonarea

Procedeul combinarii ultrasunetelor cu caldură, la presiune atmosferica, în vederea

inactivării microorganismelor și enzimelor din alimente poarta denumirea de termosonare.

Laaplicarea lui, atat celulele vegetative ale microorganismelor, cat și sporii sunt inactivati cu

vitezemai mari decat daca s-ar insuma viteza de inactivare determinate separat la

acțiuneatemperaturii sau ultrasunetelor, deoarece intre cele două tipuri de tratament apăre

unsirnegism.

În tabelul 2 sunt prezentate valorile D pentru inactivarea unor bacterii prin tratament termic,

ultrasonare și termoultrasonare. Valorile D pentru inactivarea unor bacterii cu ajutorul caldurii și al

ultrasunetelor.

19

Tabelul 2

Microorganisme Temperatura°C

Valoarea D minima

Încalzire termoultrasonare ultrasonare

Bacillus subtilis 81.5 257 149 ----

Bacillus licheniformis 99.0 5 2.2 Fara efect

Bacillus cereus 110 12 1 Fara efect

Salmonella typhimurium 50 50 30 Fara efect

Staphylococcus aureus 52.5 19.5 7.3 ----

Combinarea ultrasunetelor cu tratamentele termice

Substantele chimice, de tipul clorului, sunt utilizate pentru decontaminarea suprafetelor. În

combinație cu ultrasunetele, clorinarea devine mai eficienta. Acest lucru a fost demonstrat pentru

bacterii din genul Salmonella prezente pe carcase de pui. Aplicarea unui tratament cu ultrasunete a

determinat detasarea bacteriilor de pe suprafata carcaselor și a facilitat patrunderea clorului în

celule, pentru a-si exercita efectul. Tratamentul cu ultrasunete pentru reducerea Salmonella de pe

suprafata cărnii depasare a condus la o reducere cu 1-1,5-log numai cu ultrasunete, respectiv cu 2,5-

4-log atunci când ultrasunetele au fost combinate cu imersare în apă clorinata refrigerata.

Ultrasunetele pot contribui și la obținerea unei mai bune dispersii a celulelor bacteriene în

suspensie, ceea ce le face mai susceptibile la acțiunea agentilor de sanitizare. Acest lucru permite

utilizarea de concetratii mai mici de sanitizanti sau dezinfectanti sau reducerea timpului de contact.

4.2 Procesarea ultrasonică în industria alimentară

Procesarea ultrasonică se utilizează în industria alimentară în urmatoarele scopuri:

controlul procesului tehnologic pe faze de fabricație și controlul materiilor prime și al

produselor finite

intensificarea proceselor fizice, chimice, biochimice și biologice

franarea proceselor chimice și biochimice

În industria alimentară procedeul ultrasonic este folosit la uscarea fermentilor, care nu pot

suporta încălziri la temperaturi mai ridicate de 400C. Operația durează doar 14 mninute,, timp ce

procesul de uscare în vid a aceluiasi produs durează aproximativ o ora. Daca ultrasunetul are

posibilitatea de a favoriza procesul de uscare, el poate imbunatăți și procesul de ardere. Folosind

ultrasunetele în loc de caldură, exista posibilitatea desfasurarii reacțiilor chimice la temperature

20

obisnuita sau temperature camerei. Ultrasunetele isi pot gasi o larga aplicare în industria

colorantilor. O substanta folosita mai cu seama în industria farmaceutica și a colorantilor este

aldehida acetica. Ea poate fi obținută din acetilena prin introducerea unei nolecule de apă în

molecula de acetilena. Procesul este accelerat atunci când intervin ultrasunetele.

Aplicând tratarea ultrasonică în scopul conservării vinului, cercetatorii au putut face o

constatare foarte interesanta: compoziția vinului se modifica, dându-i o limpezime, o aromă și un

gust pe care le are numai vinul vechi. Prin folosirea ultrasunetelor se obțin emulsii mai stabile și

mai omogene decat în urma folosirii metodelor mecanice obisnuite. Experienta a aratat ca în decurs

de 6 zile nu s-a produs nici o modificare vizibila a unor emulsii preparate prin ultrasunete, în timp

ce emulsiile preparate prin intermediul mijloacelor mecanice uzuale, separarea lichidelor incepuse

să se produca dupa cateva ore. Ultrasunetul si-a dovedid utiliztatea și în conservarea laptelui.

Undele ultrasonice intense pot produce în lapte, pe langa un effect de omogenizare și un effect

bactericid, ceea ce face ca durata de conservabilitate a lichidului să se mareasca de 2 -3 ori.

Produse agroalimentare care pot fi tratate prin ultrasonare:

extracția ultrasonică a compusilor fenolici din structuri vacuolare prin descojirea,

decorticarea fructului sau legumei procesate.

extracția ultrasonică a betacianinei (pigmentul roșu din sfecla roșie) și betaxantina

(pigmentul galben).

extracția ultrasonică a lipdelor și proteinelor din seminte din plante precum soia

imbunatățirea extracției uleiului din seminte cu ajutorul ultrasunetelor

permeabilizarea membranei tesutului celular la fructe precum struguri, prune, mango

procesarea ultrasonică a sucurilor de fructe: sucuri de portocale, mango, struguri, prune

pireuri

sosuri: paste de tomate, paste de asparagus, paste de ciuperci

produse dietetice

Exemple de extractii asistate de ultrasunete

Tabelul 3

Produsul Componentul extrax Observatii

Ceai Componente de aromă Baie de US, 20°C

Vin

Compusi volatili Baie de US,40

KHZ,extractive la 60°C,40

min

21

Frunze de menta Mentol Baie de US,extractive de

60 min în hexan

Flori de citrice și miere linaool Baie de US ,25°C,5 g/30

ml n-pentan: dietiler (1:2)

sau 22 ml apă+15 ml

solvent, timp de extractive

10 min.

Zmeură Antociani

Corn cu US,650 w, mai sus

de 40°C, 60g/240ml de 1.5

m HCL-95g%.

Piper Capsaicina

Corn cu US,360 w, 50°C,

1g/25 ml methanol pt 10

min.

22

CAPITOLU V. INTERACTIUNEA ULTRASUNETELOR CU

MATERIA

La trecerea undelor ultrasonore printr-un mediu sint posibile trei mecanisme de

interacțiune:

mecanismul termic

cavităția

mecanismul de stress

  Mecanismul termic: Când ultrasunetele interactionează cu materia, o parte din energia

fasciculului poate fi absorbita de mediu și transformata în caldură.

Cantitatea de caldură generata pe unitatea de volum a mediului este proportionala cu

intensitatea acustica și cu coeficientul de absorbție și invers proportoala cu densitatea mediului și cu

caldură lui specifica. Se apreciaza ca dupa o creștere inițiala, temperatură va tinde catre o valoare de

echilibru.

Un corp mic supus uniform ultrasunetelor va suferi o creștere mică dar rapida, în timp ce un

corp mare, expus uniform unui camp ultradonor de aceeasi intensitate va atinge o temperatură finala

mai înaltă, dar intr-un interval de timp mai mare.

 Cavităția: prin acțiunea mecanica, chimică și termică se pot produce intr-un mediu lichid

bule (cavități) cu sau fara continut de gaze sau vapori. Producerea acestor cavități și efectul pe care

acestea il au asupra mediului în care sunt produse poarta denumirea de cavităție. Cavităția poate fi

stabila sau temporara. Spre deosebire de cavităția stabila, cavităția temporara este mai violenta și

apăre la niveluri ale intensității ultrasonore mai mari. Cavităția este puternic distructivă pentru

organismele vii , datorita efectelor chimice, mecanice și termicegenerate în tipmpul exploziei

cavităționale.

Mecanismul de stress: în sisteme eterogene supuse actiunii campului ultrasonor par forte

rezultate sau stress-uri, clasificate astfel:

forte ascensionale , care sunt oscilatorii

forte de radiație sau de deplasare

forte de văriație a vascizității

23

CAPITOLUL VI. APLICAREA ULTRASUNETULUI IN PRODUSUL ALIMENTAR.

CARNEA

6.1 Ultrasunetul în tehnologia cărnii

Folosirea ultrasunetelor în prezicerea continutului de grasime și muschi la vitele vii sunt

folosite încă din anii 50. Astazi ultrasunetele sunt folosite în mod comun în industria cărnii de vita

pentru identificarea datelor referitoare la vitele care urmează a fi sacrificate, predictii asupra

calității, capăcitatea de impartire pe segmente anatomice a carcasei.

Una dintre cele mai importante atrubute calitățive când vine vorba de satisfacerea

consumatorului și percepția pozitivă a cărnii este fragezimea acesteia. Inconsistenta fragezimii

cărnii de vita este considerata una dintre marile probleme ale industriei cărnii.

În ciuda cercetarilor indelungate referitoare la atingerea unei calități alimentare consistente,

aceasta încă ramane un tel greu de atins în industria cărnii. Fragezimea este influentata de

organizarea structurala și integritatea muschiului scheletal. Frăgezimea cărnii este determinată de

două componente ale muşchiului scheletic: ţesutul contractil, care este în mare parte fracțiunea

miofibrilă fracțiunea ţesutului conectiv. În mod tradiţional îmbătrânirea se bazează pe protează

endogenă, dar aceasta necesită timp eficacitatea văriază între diferite specii de animale.

Frăgezimea cărnii poate fi controlată prin manipularea „pre–” „post–” sacrificare prin

folosirea de metode fizice, cum ar fi stimularea electrică suspensia peliculară a animalului mort.

Frăgezimea cărnii rigor mortis poate fi de asemenea îmbunătăţită prin metode mecanice: tehnologia

sub presiunea înaltă sau procesul hidrofil. Atât metode chimice sau biochimice mai pot fi folosite la

frăgezirea cărnii. Importanţa frăgezimii cărnii este determinată de acceptabilitate, iar necesitatea

îmbunătăţirii proceselor în favoarea atingerea unei frăgeziri rapide consistente face necesară

evaluarea altor procese.

O posibilitate o reprezintă folosirea ultrasunetelor care duc la o dereglare fizică a materiei

prin mecanisme legate de cavităție cum ar fi presiune, temperatura crearea unor radicali liberi.

Aplicarea ultrasunetelor pentru a provoca schimbări ale proprietăţilor fizice ale cărnii produselor

din carne au atras atenția cercetătorilor în ultimele câteva decenii pentru că e vorba de o tehnică pur

fizică, oferind o alternativă la mijloacele chimice termale de procesare.

24

Ultrasunetele au fost testate datorită abilităţii lor de a induce dereglarea membranei celulare

ceea ce creşte frăgezimea cărnii fie în mod direct, prin slăbirea fizică a structurii musculare, ori

indirect, prin activarea proteolizei, ori prin eliberarea de catepsină din lizozomi a ionilor de Ca++

din depozitele intercelulare ceea ce poate activa „the calpains”.

Tratamentul cu ultrasunete a produs nişte efecte inconsistente în frăgezirea cărnii, anumite

tratamente nu produc efecte de frăgezire în timp ce altele fie cresc, fie scad frăgezimea. Parametrii

acustici (frecvență, intensitatea, durata tratamentului, temperatura determină rata de reută a

sanicării. Unele studii arată o creștere a frăgezimii în timpul tratamentului cu ultrasunetele de joasă

frecvenţă (22–50 k Hz). Zayas Gorbatow (1978) au raportat o îmbunătăţire a frăgezimii cărnii

expuse la sonificare la o frecvenţă de 22 Hz 1.5–3 W*cm-2 . Experimente efectuate asupra

muşchiului semi - membranos au arătat că tratamentul cu ultrasunete (frecvenţa de 25 kHz,

intensitate de 2W*cm-2) în timpul perioadei de rigor mortis (până la 25 de ore post mortem) au dus

la o îmbunătăţire a frăgezimii cărnii în timpul procesului de îmbătrânire.

Schimbările structurii sarcomerilor corelate au fost observate la mostre de carne sonificată.

Alterări în structura musculară în special pierderea structurii miofibrilare tipice au fost au observate

la muşchiul semi–membranos de cal sonificat. Tratamentul cu ultrasunete a cauzat fragmentarea

miofibrilozei dezintegrarea altor componente celulare. Procesul de amestecare al cărnii asistat

ultra–sonic a îmbunătăţit semnificativ frăgezimea prospeţimea produsului finit.

Alte studii au arătat că ultrasunetele nu ar frăgezi mostrele de carne. Aceasta se poate datora

intensităţii relativ mici a băii de ultrasunete (0.29 - 1.55 W*cm-2), sau ultrasunetelor de intensitate

ridicată (62 W*cm-2) aplicate unor regiuni individuale pentru a scurta perioada tratamentului (15

sec), ceea ce este insuficient pentru a produce efecte de frăgezire. Smith (1991) a expus muşchi

semi – tendonial la o sursă de ultrasunete de 25.9 k Hz, într-o bie de apă. Mostrele care au fost

tratate pentru 2 până la 4 min au avut valori mult mai mici de efort tangențial decât mostrele

netratate. Totu, efortul tangențial a crescut după 8 min de tratament, deci o creştere a frăgezimii în

tratamentele scurte (până la 4 min), dar o descreștere frăgezimii la tratamente mai lungi (8 – 16

min).

Într-un studiu asupra efectului ultrasunetelor de înaltă frecvenţă asupra texturii cărnii, carnea

„pre–” „post–” rigor mortis, a fost tratată cu ultrasunete de frecvenţă intensitate ridicată (2.6 M

Hz, 10 W*cm-2). Tratamentele „pre–” „post–” rigor au avut efecte slabe asupra texturii cărnii

crude, carnea tratată cu ultrasunete având o textură ceva mai moale după 6 zile de îmbătrânire.

Diferenţele între carnea tratată cea netratată, când vine vorba de textură, au dispărut după 14 zile de

îmbătrânire.

25

Toate rezultatele diferitelor studii nu sunt comparabile datorită diferitelor tipuri de muşchi

folosiţi, vârstei animalelor, echipamentul ultrasonic folosit, intensitatea, frecvență durata

tratamentului.

Cercetările ultimului deceniu arată beneficii potențiale ale tratamentului cu ultrasunete ca

tehnologie alternativă pentru modificarea proprietăţilor cărnii produselor din carne. Industria cărnii

va beneficia de alte cercetări dezvoltări în domeniul aplicațiilor cu ultrasunete în scopul

modificării proprietăţilor fizice chimice ale cărnii.

26

CONCLUZIE

Ultrasunetul a atras un mare interes în stiinta și tehnologia alimentelor datorita efectelor

promitatoare în procesarea și conservarea produselor alimentare.Ca una din cele mai avansate

tehnologii alimentare poate fi aplicata la dezvoltarea atenta dar directionata a anumitor procese

pentru a imbunatăți calitarea și siguranta alimentelor procesate și ofera un mare potențial pentru

imbunatățirea proceselor existente și pentru dezvoltarea unor noi optiuni de procesare.Exista un

mare număr de procese industriale care utilizează puterea ultrasunetelor ca și ajutor incluzând

materialele amestecate,formarea sau distrugerea spumei,aglomerarea și precipitare pulberilor din

atmosfera,imbunatățirea eficacității filtrarii,uscarii și extracției în materiale solide și extracția

avansata a compusilor valoroși din legume și alte produse.Ultrasunetele pot fi o tehnologie versatila

și specializată în numeroase aplicații din procesarea alimentară .Procesarea ultrasonică este o stiinta

încă tanara care cere un mare număr de cercetari ulterioare pentru a se putea dezvolta ca tehnologie

la nivel industrial și pentru a elucida complet efectele ultrasunetelor asupra proprietăților

alimentelor.

Ultrasunetele longitudinale și plane au efecte complexe asupra materiilor prime și

produselor aliementare. Parametrii care influentează operațiile care intervin în procesul tehnologic

sunt: frecvență, undele acustice, energia acustica, intensiattea, presiunea acustica, impedanta,

coeficientul de atenuare și cavitatea acustica.  Frecventa undelor ultrasonice contribuie la

intensificarea transformarilor fizice, chimice sau biochimice, sau franează desfasurarea lor în

funcție de valorile ei mai ridicate sau mai coborate, cuprinse în intervalul de frecvență 16÷106 kHz.

Frecventa optimă la care se obține eficienta maxima diferă cu natura mediului de propagare. 

Intensitatea acustica contribuie la intensificarea proceselor de transfer de impuls de caldură și de

substanta, dar pentru aceasta ea trebuei să depașească o valoare de prag sis a nu depașească o

valoare maxima. În afara acestor limite ea poate avea efecte negative, de aceea sunt necesare

cercetari pentru stabilirea acestor limite su a optimului de acțiune pentru dirijarea și controlul

trabsformarilor, având în vedere ca aceste limite diferă de la un mediu la altul. 

Presiunea acustica contribuie la intensificarea proceselor de transfer de impuls de caldură și

de substanta și este în inderdependenta cu ceilalti parametrii. Coeficientul de atenuare și valoarea

lui este funcție de proporțiile mediului în care se propaga undele, de aceea el poate fi utilizat în

aprecierea calității produselor.

27

Pe baza fenomenelor de atenuare a undelor se pot constrii apărate pentru controlul caliatății

materiilor prime și a produselor finite.  Cavităția acustica este un fenomen complex cu efecte

multiple asupra materialelor prin care se propaga undele.

  Cavităția, prin efectele ei biologice poate inactivă sau distruge unele micrororganisme

favorizând pasteurizarea și sterilizarea atermică a produselor alimentare. Tratamentele atermice cu

ultrasunete constituie tehnici de prelucrare cu perspective multiple, dar sunt necesare cercetarile în

diverse ramuri ale industriei aliemnater pentru stabiliarea condițiilor de utilizare.

28

BIBLIOGRAFIE

1. http://securitatealimentară.myforum.ro/-vp14.html

2. Danciu, M., Cercetări actuale privind îmbunătăţirea proceselor biotehnologice prin

aplicarea ultrasunetelor în industria alimentară și scăderea impactului de mediu (referat), În

Lucrările celei de a 7-a Conferinţe naţionale pentru protecția mediului prin mijloace biologice

biotehnice a celei de a 4-a Conferinţe naţionale de Ecosanogeneză BIOTASAS 2005, 27-28 mai

2005, Braşov, p. 1051 – 1056, ISBN 973-85051-9-4.

3. Danciu, M., Constantin A. M., Researches concerning influence processing time,

frequency ând intensity of the ultrasound waves about distillates cruel wine, în Buletinul

Conferinţei Internaţionale “Research people ând actual tasks on multidisciplinary sciences”,

Lozenec, Bulgaria, vol. II, 6-8 June 2007, p. 31 – 35, ISBN 978 – 954 – 91147 – 3 – 7

4. Danciu M., Ultrasound technical equipment used for the ripening of wine distillates, în

Revista tehnico – ştiinţifică “Mecanizarea Agriculturii” Nr. 3/2007, p. 1-3, Bucureşti, ISSN 1011-

7296.

29