超声波清洗技术简介(下)
日期:2025-09-10 来源: 鸭高创咨询公众号
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接续上文如下:
2、超声波清洗工艺参数
2.1 超声波频率
超声波频率决定空化泡破裂产生冲击波的强度,超声波清洗的频率一般在 20-100kHz之间。空化阈值和超声波的频率有密切关系,频率越高,空化阈越高。
2.2 声波功率密度
声波功率密度是指单位面积上的声功率,它对超声波清洗效果有着重要的影响。当超声波功率密度较低时,超声波清洗效果就会变差;当超声功率密度较高时,超声波清洗效果就会越好,但过高的功率密度会由于空化作用太强而引起金属表面的浸蚀(即空化腐蚀),这对于表面有镀层的金属件和精密件、表面光洁度要求高的产品危害较大。
2.3 超声波清洗液的性质
采用超声波清洗,一般采用两类清洗剂即化学溶剂和水基清洗剂。水基清洗剂利用本身良好极性溶剂的特点,通过添加表面活性剂改变溶剂表面张力从而达到对有机污垢进行乳化渗透的目的,但相对溶剂型清洗剂,稳定性较差,在一些条件下乳化渗透能力会发生变化,清洗效果也会受影响,例如低温、干燥环境下,清洗效果会差一些。清洗工艺较为复杂,需要进行多步操作。但是水基清洗剂价格低廉,安全性和环保性以及对人体健康方面较为友好。溶剂型清洗剂清洗效果较为稳定,受环境因素影响较小,工艺流程简单方便,清洗效率较高,但是其自身存在可燃性,挥发性更强,对人体健康影响较大。适用于不能接触水的零件清洗。
2.4 物品在声场中的位置
一般来说,最佳摆放位置是波幅处,因为单频清洗机受驻波场的影响,波节处振幅很小,波幅处振幅大造成清洗不均匀。
3、超声波清洗研究案例
3.1 超声波技术在果蔬清洗上的应用
新鲜食材预处理的第一步是清洁和去污,主要污染源是土壤、粪便、其他异物等杂质。清洁不仅需要清除这些杂质,还应该适当地消除新鲜食材表面的微生物。因此,有效清洁和去污是实现中央厨房产品生产的一项基本工序。随着微生物数量的减少,成品或半成品可以延长保质期并保持良好的营养品质。传统清洗、剥皮等方法难以达到预期效果,如普通水洗只能洗去果蔬原料表面灰尘等易去除的污染物,超声场中空化气泡的产生作用可以达到清洁果蔬表面的目的。研究发现超声波和臭氧联合对食物具有清洁作用。超声波有利于破坏致病微生物的细胞膜,使臭氧更充分地分散和溶解在细胞中,从而氧化并加速微生物的死亡。超声空化也有利于增强臭氧分解,产生大量自由基,从而增强有机物质的分解,同时提高臭氧的溶解速率。超声波使臭氧在更短的时间内达到清洁溶液中的较高浓度,这有利于农药残留的净化和降解。
3.2 超声波技术在厨房用具上的应用
在厨房中,由于烹制食品会产生很多油烟、油尾气等污染物,不仅造成厨房用具污染问题,同时影响到厨房的整洁效果,而且对人体产生很大危害。因此,考虑将超声波清洗技术应用到厨房用具的清洁方面。高强度低频超声波通常可以用于清洗中央厨房生产设备和管道,如油烟机和碗筷等,超声波洗碗机研究表明,装置结构简单,可以充分利用废热液、回收热水、空气源热水、太阳能热水作为洗碗机的热源,并且通过超声波震荡作用促进厨具上的油污乳化、食物残渣等分解脱落,其成本低,能耗低、清洗效果好,对清洗过程中餐具摆放无特殊要求,省时省力。因此,超声波技术应用于厨房用具的清洗方面具有很大的发展潜力。
3.3 超声波清洗处理对猪肉品质的影响
如下表1所示,猪肉基本营养成分包括水分、粗蛋白质、粗脂肪以及粗灰分,与猪肉的口感、经济以及营养价值等相关。由表1可知,生猪肉的水分质量分数为64.91%,粗灰分质量分数为1.02%,粗脂肪和粗蛋白质量分数分别为3.31%和22.26%,符合动物性食物营养成分要求,超声波清洗后的猪肉的水分、粗灰分、粗蛋白质以及粗脂肪质量分数与对照组的差异不显著。查阅文献可知,猪背最长肌含营养成分的分布范围较大,营养成分一般为水分质量分数60%~75%,灰分质量分数约1%,肌内脂肪质量分数1.5%~4.0%、粗蛋白质量分数20%~26%,本研究超声波处理组和对照组的猪肉营养成分皆在此范围内。综上,超声波清洗对猪肉中各类营养成分含量无显著影响(P>0.05),即采用超声波设备对生猪肉进行清洗并不会造成较大的营养损失。
通过电子鼻和HP-SPME-GC-MS分析结果显示,超声波清洗处理的猪肉整体风味和风味层次都得到改善,尤其是与醛、醇、酸类相关的风味。超声波清洗处理20min和30min都能显著提升猪肉的嫩度(P<0.05)。
4、展望
当前在屠宰行业追求标准化、智能化的趋势下,超声波清洗虽并非 “万能神技”,但超声波清洗技术无疑为清洁环节提供了一种高效、可控的新选择。从人工清洗到机械清洁,再到超声波技术的应用,每一次升级都是对食品安全与生产效率的双重赋能 —— 这或许正是技术革新对行业的真正价值。