Ultradźwięki jako technika wspomagania procesu suszenia owoców i warzyw

od Łukasz Zawada , 27 stycznia, 2017

Suszenie to jeden z najstarszych i najprostszych sposobów konserwacji żywności. W ciągu wieków opracowano i udoskonalono wiele jego metod. Obecnie wykorzystuje się coraz nowsze technologie, np. suszenie konwekcyjne z wykorzystaniem pary wodnej, suszenie sublimacyjne lub mikrofalowe. Kolejnym przykładem może być suszenie przy użyciu fal ultradźwiękowych.

Cele suszenia

Suszenie polega na odparowaniu nadmiaru wody, co pozwala na wydłużenie okresu przechowywania i przydatności surowców. Proces ten powoduje zmniejszenie aktywności wody, co wpływa na zahamowanie rozwoju drobnoustrojów oraz spowolnienie reakcji enzymatycznych i nieenzymatycznych zachodzących w produktach rolnych.

Suszenie a wartości odżywcze

W celu odparowania wody stosuje się głównie podwyższoną temperaturę, która negatywnie wpływa na zawartość niektórych składników i substancji odżywczych. W wyniku stosowania metod suszenia z wykorzystaniem wysokich temperatur dochodzi do zmniejszenia zawartości witamin poprzez ich degradację, utratę aminokwasów oraz obniżenie cech kształtujących pożądanie konsumenckie, tj. smaku, aromatu i barwy.

Czym są ultradźwięki?

Ultradźwięki (ang. ultrasound) określane są jako wibracja powietrza o wysokiej częstotliwości. Ich zakres znajduje się powyżej górnej granicy słyszalnej dla człowieka, czyli powyżej 20 kHz. Dotychczas używane są głównie w medycynie do uzyskania obrazu organów wewnętrznych lub w oczyszczaniu kamienia nazębnego. W przemyśle spożywczym wykorzystuje się je do analizy składu chemicznego i struktury produktów żywnościowych.

Wpływ ultradźwięków na jakość owoców i warzyw

Stosowanie ultradźwięków w procesie suszenia może nieść wiele pozytywnych efektów. W dostępnej literaturze znajdziemy dokładny i szczegółowo opisany proces działania ultradźwięków na tkankę rośliną. W zależności od stosowanego nośnika fal ultradźwiękowych możliwy jest wpływ na zmniejszenie zawartości szkodliwych substancji lub wzbogacenie surowca w określone substancje. Przykładem może być stosowanie jako nośnika roztworu osmotycznego glukozy i fruktozy o małym stężeniu. Fale dźwiękowe wykorzystane z takim typem nośnika spowodują dyfuzję związków niskocząsteczkowych z tkanek, co pozwoli na otrzymanie surowców o niskiej zawartości cukrów prostych. W celu wprowadzenia określonej substancji należy zastosować jako nośnik roztwór osmotyczny o wysokim stężeniu, co spowoduje zwiększenie tego czynnika w materiale.

Dodatkową zaletą stosowania ultradźwięków jest skrócenie czasu suszenia surowca oraz zmniejszenie temperatury, co pozwala na zachowanie wielu składników i substancji wrażliwych na działanie wysokiej temperatury. Ultradźwięki wywołują zjawisko zwane kawitacją, które powoduje nagły wzrost temperatury i ciśnienia wewnątrz surowca, czego efektem jest dezintegracja struktury komórkowej sprzyjającej usuwaniu wody. Dzięki takim właściwościom stosowania ultradźwięków suszenie produktu rolnego staje się możliwe w temperaturze otoczenia.

Trudności stosowania ultradźwięków na wyższą skalę

Pomimo wszystkich pozytywnych aspektów, wynikających ze stosowania wysokiej częstotliwości fal dźwiękowych, ograniczeniem staje się potrzeba indywidualnego dostosowania parametrów procesu do surowca lub produktu. Eksperymentalne urządzenia charakteryzują się niewielką wydajnością produkcyjną, co wymusza stworzenie nowych metod, które pozwolą na efektywniejsze dostarczenie fali dźwiękowej do określonego materiału.