Ultrasound in Food Processing: Recent Advances

بخش اول: مبانی اولتراسوند
این بخش اصول اصلی تولید و انتشار اولتراسوند و پدیده‌های مربوط به کاربردهای اولتراسوند با شدت کم و زیاد را پوشش می‌دهد. مکانیسم های دخیل در تجزیه و تحلیل مواد غذایی و نظارت بر فرآیند و در تشدید فرآیند غذا نشان داده خواهد شد.

بخش دوم: کاربردهای اولتراسوند با شدت کم
کاربردهای اولتراسوند با شدت پایین برای تجزیه و تحلیل مواد غذایی غیر مخرب به عنوان استفاده شده است. و همچنین برای نظارت بر فرآیند. تکنیک های اولتراسونیک بر اساس تجزیه و تحلیل طیف سرعت، تضعیف یا فرکانس ممکن است سریع، ساده، قابل حمل و مناسب برای اندازه گیری های آنلاین در نظر گرفته شوند. اگرچه کاربردهای صنعتی اولتراسوند با شدت کم، مانند ارزیابی لاشه گوشت، برای دهه‌ها در صنایع غذایی مورد استفاده قرار گرفته است، این بخش جدیدترین کاربردها را پوشش می‌دهد که می‌تواند برای کاربردهای آینده در صنایع غذایی بسیار مرتبط باشد. فصل‌هایی که به این موضوع می‌پردازند به سه زیر بخش تقسیم می‌شوند: (1) کنترل غذا، (2) نظارت بر فرآیند، (3) روندهای جدید.

بخش سوم: کاربردهای اولتراسوند با شدت بالا
سونوگرافی با شدت بالا. کاربرد راهی برای تشدید بسیاری از فرآیندهای غذایی است. با این حال، تولید کارآمد و کاربرد اولتراسوند برای دستیابی به یک اثر موفق ضروری است. این بخش از کتاب با فصلی آغاز می شود که به اهمیت طراحی سیستم های کاربردی اولتراسونیک کارآمد می پردازد. این رسانه برای دستیابی به انتقال کارآمد ضروری است، و به همین دلیل چالش‌های خاص استفاده از اولتراسوند در رسانه‌های مختلف بررسی خواهد شد.
بخش بعدی این بخش یک چشم‌انداز به‌روز از استفاده از شدت بالا را تشکیل می‌دهد. سونوگرافی در فرآیندهای غذایی فصل‌ها با توجه به رسانه‌ای که در آن ارتعاش اولتراسوند از مبدل‌ها به محصول تحت درمان منتقل می‌شود، به چهار بخش تقسیم می‌شوند. بنابراین از محیط های جامد، مایع، فوق بحرانی و گاز برای انتشار فراصوت استفاده شده است. کتاب‌های قبلی که به کاربردهای فراصوت در فرآوری مواد غذایی می‌پردازند، بر اساس خود فرآیند بوده‌اند، بنابراین فصل‌ها در انتقال جرم و گرما، غیرفعال‌سازی میکروبی و غیره تقسیم‌بندی شده‌اند. نظر) مرتبط ترین عامل موثر بر کارایی کاربردهای اولتراسوند: محیطی که اولتراسوند در آن منتشر می شود. بسته به محیط، پدیده اولتراسونیک می‌تواند کاملاً متفاوت باشد، اما بر پیچیدگی تولید، انتشار و کاربرد اولتراسونیک نیز تأثیر می‌گذارد. کربوهیدرات‌ها و لیپیدها نیز پوشش داده خواهد شد، زیرا این نوع اطلاعات در کتاب‌های قبلی به طور عمیق مورد مطالعه قرار نگرفته است. این نکته نیز بسیار حائز اهمیت است زیرا در چند سال اخیر، محققان تلاش زیادی برای ادغام سیستم‌های فراصوت کاملاً خودکار و کارآمد در خطوط تولید مواد غذایی انجام داده‌اند، اما در برخی موارد رضایت‌بخش نبوده است. در این راستا شناسایی و بررسی مشکلات اصلی مرتبط با تولید و انتقال کارآمد اولتراسوند، افزایش مقیاس، کاهش هزینه، صرفه جویی در مصرف انرژی و تضمین تولید مواد غذایی ایمن، سالم و با ارزش افزوده بالا ضروری است.

Part I: Fundamentals of ultrasound
This part will cover the main basic principles of ultrasound generation and propagation and those phenomena related to low and high intensity ultrasound applications. The mechanisms involved in food analysis and process monitoring and in food process intensification will be shown.

Part II: Low intensity ultrasound applications
Low intensity ultrasound applications have been used for non-destructive food analysis as well as for process monitoring. Ultrasonic techniques, based on velocity, attenuation or frequency spectrum analysis, may be considered as rapid, simple, portable and suitable for on-line measurements. Although industrial applications of low-intensity ultrasound, such as meat carcass evaluation, have been used in the food industry for decades, this section will cover the most novel applications, which could be considered as highly relevant for future application in the food industry. Chapters addressing this issue will be divided into three subsections: (1) food control, (2) process monitoring, (3) new trends.

Part III: High intensity ultrasound applications
High intensity ultrasound application constitutes a way to intensify many food processes. However, the efficient generation and application of ultrasound is essential to achieving a successful effect. This part of the book will begin with a chapter dealing with the importance of the design of efficient ultrasonic application systems. The medium is essential to achieve efficient transmission, and for that reason the particular challenges of applying ultrasound in different media will be addressed.
The next part of this section constitutes an up-to-date vision of the use of high intensity ultrasound in food processes. The chapters will be divided into four sections, according to the medium in which the ultrasound vibration is transmitted from the transducers to the product being treated. Thus, solid, liquid, supercritical and gas media have been used for ultrasound propagation. Previous books addressing ultrasonic applications in food processing have been based on the process itself, so chapters have been divided in mass and heat transport, microbial inactivation, etc. This new book will propose a revolutionary overview of ultrasonic applications based on (in the authors’ opinion) the most relevant factor affecting the efficiency of ultrasound applications: the medium in which ultrasound is propagated. Depending on the medium, ultrasonic phenomena can be completely different, but it also affects the complexity of the ultrasonic generation, propagation and application.
In addition, the effect of high intensity ultrasound on major components of food, such as proteins, carbohydrates and lipids will be also covered, since this type of information has not been deeply studied in previous books.
Other aspects related to the challenges of food industry to incorporate ultrasound devices will be also considered. This point is also very important since, in the last few years, researchers have made huge efforts to integrate fully automated and efficient ultrasound systems to the food production lines but, in some cases, it was not satisfactory. In this sense, it is necessary to identify and review the main related problems to efficiently produce and transmit ultrasound, scale-up, reduce cost, save energy and guarantee the production of safe, healthy and high added value foods.