4. Application of power ultrasound

4. Application of power ultrasound in freeze drying
Freeze drying is one of the best methods used to produce high quality dehydrated foods. Due to the absence of liquid water and relatively low temperature in the freeze-drying process, most physicochemical reactions are inhibited or sufficiently decelerated [49]. The freeze drying process comprises three steps: freezing, primary drying or sublimation and secondary drying or desorption. Freezing is a critical step in freeze drying because it determines the size and distribution of ice crystals in frozen materials both of which greatly affect efficiency of drying process and the quality of freeze dried products [42]. In general, the size and distribution of ice crystals are closely related to the freezing rate. Slow freezing generally produces large ice crystals in extracellular spaces, while the rapid freezing produces small crystals evenly distributed all over the tissue. Power ultrasound was used by some researchers to improve the freezing step [29], [49], [50] and [51]. Nakagawa et al. [29]used an ultrasound system to improve the freezing step of an industrial freeze drying process. The results showed that higher nucleation temperatures induced by power ultrasound led to formation of relatively larger and directional ice crystals while numerous small ice crystals were observed at lower nucleation temperatures (spontaneous nucleation) (Fig. 10). In addition, the controlled nucleation brought about by the power ultrasound also increases the primary drying rate. As shown in Fig. 11, at a given temperature, the primary drying rates was approximately the same values with or without power ultrasound treatments; however, power ultrasound allowed nucleation to occur at much higher temperatures, which can result in the increase of primary drying rate. For instance, the primary drying rate of 10% sucrose doubled when the nucleation temperature increased from −8 to −2 °C (Fig. 11). This is because the alteration of the morphology of ice crystals brought about by power ultrasound increased the permeability of water vapor, thus increased the drying rate during sublimation stage. Passot et al. [52] observed 14% decrease in primary drying time (and hence increase in drying rate) in a model protein (catalase) solution in which nucleation was induced by power ultrasound. Hottot et al. [50]suggested that shorter drying times can be achieved by producing relatively larger ice crystals. However, in the secondary drying period, the size of crystals must be small enough to generate a large surface area in the dried product to allow an easy desorption of unfrozen water from the solid matrix. Thus, the power ultrasound notably accelerates the primary drying rates during the freeze drying process, improves the quality of dried products (rehydration, water vapor permeability, etc.), and reduces the operating costs associated with freeze drying.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

4. ใช้เครื่องอัลตราซาวด์พลังงานในการอบแห้งแช่แข็งFreeze drying is one of the best methods used to produce high quality dehydrated foods. Due to the absence of liquid water and relatively low temperature in the freeze-drying process, most physicochemical reactions are inhibited or sufficiently decelerated [49]. The freeze drying process comprises three steps: freezing, primary drying or sublimation and secondary drying or desorption. Freezing is a critical step in freeze drying because it determines the size and distribution of ice crystals in frozen materials both of which greatly affect efficiency of drying process and the quality of freeze dried products [42]. In general, the size and distribution of ice crystals are closely related to the freezing rate. Slow freezing generally produces large ice crystals in extracellular spaces, while the rapid freezing produces small crystals evenly distributed all over the tissue. Power ultrasound was used by some researchers to improve the freezing step [29], [49], [50] and [51]. Nakagawa et al. [29]used an ultrasound system to improve the freezing step of an industrial freeze drying process. The results showed that higher nucleation temperatures induced by power ultrasound led to formation of relatively larger and directional ice crystals while numerous small ice crystals were observed at lower nucleation temperatures (spontaneous nucleation) (Fig. 10). In addition, the controlled nucleation brought about by the power ultrasound also increases the primary drying rate. As shown in Fig. 11, at a given temperature, the primary drying rates was approximately the same values with or without power ultrasound treatments; however, power ultrasound allowed nucleation to occur at much higher temperatures, which can result in the increase of primary drying rate. For instance, the primary drying rate of 10% sucrose doubled when the nucleation temperature increased from −8 to −2 °C (Fig. 11). This is because the alteration of the morphology of ice crystals brought about by power ultrasound increased the permeability of water vapor, thus increased the drying rate during sublimation stage. Passot et al. [52] observed 14% decrease in primary drying time (and hence increase in drying rate) in a model protein (catalase) solution in which nucleation was induced by power ultrasound. Hottot et al. [50]suggested that shorter drying times can be achieved by producing relatively larger ice crystals. However, in the secondary drying period, the size of crystals must be small enough to generate a large surface area in the dried product to allow an easy desorption of unfrozen water from the solid matrix. Thus, the power ultrasound notably accelerates the primary drying rates during the freeze drying process, improves the quality of dried products (rehydration, water vapor permeability, etc.), and reduces the operating costs associated with freeze drying.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

4.
การประยุกต์ใช้อัลตราซาวนด์การใช้พลังงานในการอบแห้งแช่แข็งอบแห้งตรึงเป็นหนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดที่ใช้ในการผลิตอาหารแห้งที่มีคุณภาพสูง เนื่องจากขาดน้ำและอุณหภูมิที่ค่อนข้างต่ำในกระบวนการแช่แข็งแห้งปฏิกิริยาทางเคมีกายภาพส่วนใหญ่จะยับยั้งหรือชะลอตัวลงอย่างพอเพียง [49] แช่แข็งกระบวนการอบแห้งประกอบด้วยสามขั้นตอนการแช่แข็งแห้งหลักหรือระเหิดและการอบแห้งรองหรือคาย การแช่แข็งเป็นขั้นตอนสำคัญในการอบแห้งแช่แข็งเพราะกำหนดขนาดและการกระจายตัวของผลึกน้ำแข็งในวัสดุแช่แข็งซึ่งทั้งสองอย่างมากส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพของกระบวนการอบแห้งและคุณภาพของผลิตภัณฑ์แช่แข็งแห้ง [42] โดยทั่วไปขนาดและการกระจายตัวของผลึกน้ำแข็งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอัตราการแช่แข็ง แช่แข็งช้าโดยทั่วไปผลิตผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ในพื้นที่นอกในขณะที่แช่แข็งอย่างรวดเร็วผลิตผลึกขนาดเล็กกระจายทั่วเนื้อเยื่อ อัลตราซาวนด์พาวเวอร์ถูกใช้โดยนักวิจัยบางคนเพื่อปรับปรุงขั้นตอนการแช่แข็ง [29], [49], [50] และ [51] นาคากาวา et al, [29] ใช้ระบบอัลตราซาวนด์เพื่อปรับปรุงขั้นตอนการแช่แข็งของกระบวนการอบแห้งอุตสาหกรรมแช่แข็ง ผลการศึกษาพบว่าอุณหภูมิที่สูงขึ้นนิวเคลียสที่เกิดจากการอัลตราซาวนด์อำนาจนำไปสู่การก่อตัวของค่อนข้างใหญ่และผลึกน้ำแข็งจำนวนมากขณะที่ทิศทางผลึกน้ำแข็งขนาดเล็กถูกตั้งข้อสังเกตที่ลดอุณหภูมิของนิวเคลียส (นิวเคลียสที่เกิดขึ้นเอง) (รูปที่. 10) นอกจากนี้นิวเคลียสควบคุมโดยนำเกี่ยวกับพลังงานอัลตราซาวนด์ยังเพิ่มอัตราการอบแห้งหลัก ดังแสดงในรูป 11 ที่อุณหภูมิที่กำหนดอัตราการอบแห้งหลักประมาณค่าเดียวกันมีหรือไม่มีการรักษาพลังงานอัลตราซาวนด์; แต่พลังงานอัลตราซาวนด์ที่ได้รับอนุญาตนิวเคลียสที่จะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมากซึ่งจะส่งผลในการเพิ่มขึ้นของอัตราการอบแห้งหลัก ยกตัวอย่างเช่นอัตราการอบแห้งหลักของน้ำตาลซูโครส 10% เป็นสองเท่าเมื่ออุณหภูมินิวเคลียสเพิ่มขึ้นจาก -8 ถึง -2 องศาเซลเซียส (รูปที่. 11) เพราะนี่คือการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางสัณฐานวิทยาของผลึกน้ำแข็งมาเกี่ยวด้วยอัลตราซาวนด์พลังงานที่เพิ่มขึ้นการซึมผ่านของไอน้ำจึงเพิ่มอัตราการอบแห้งในระหว่างขั้นตอนการระเหิด Passot et al, [52] สังเกตลดลง 14% ในระยะเวลาการอบแห้งหลัก (และด้วยเหตุนี้การเพิ่มขึ้นของอัตราการอบแห้ง) ในรูปแบบโปรตีน (catalase) วิธีการแก้ปัญหาที่ถูกนิวเคลียสที่เกิดจากพลังงานอัลตราซาวนด์ Hottot et al, [50] แนะนำว่าเวลาในการแห้งสั้นสามารถทำได้โดยการผลิตผลึกน้ำแข็งค่อนข้างใหญ่ อย่างไรก็ตามในระยะเวลาการอบแห้งรองขนาดของผลึกต้องมีขนาดเล็กพอที่จะสร้างพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ในผลิตภัณฑ์แห้งเพื่อช่วยให้ง่ายต่อการคายน้ำ unfrozen จากเมทริกซ์ที่เป็นของแข็ง ดังนั้นพลังงานอัลตราซาวนด์ที่โดดเด่นช่วยเร่งอัตราการอบแห้งหลักในระหว่างขั้นตอนการอบแห้งแช่แข็งที่ช่วยเพิ่มคุณภาพของผลิตภัณฑ์แห้ง (คืน, การซึมผ่านไอน้ำ ฯลฯ ) และช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับการอบแห้งแช่แข็ง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

4 . การใช้พลังงานอัลตราซาวนด์ในเสบย
เจลเป็นหนึ่งในวิธีการที่ดีที่สุดที่ใช้ในการผลิตที่มีคุณภาพสูงอบแห้งอาหาร เนื่องจากการขาดของของเหลวและอุณหภูมิค่อนข้างต่ำในกระบวนการทำแห้ง ปฏิกิริยาและส่วนใหญ่จะยับยั้งหรือเกิดการชะลอตัวลง [ 49 ] กระบวนการอบแห้งแช่แข็งที่ประกอบด้วยสามขั้นตอน : แช่แข็งประถมศึกษาและมัธยมศึกษาระเหิดแห้งหรือแห้งหรือดูดซับ จะเป็นขั้นตอนในการทำให้แห้ง เพราะมันเป็นตัวกำหนดขนาดและการกระจายตัวของผลึกน้ำแข็งในการแช่แข็งวัสดุทั้งสองซึ่งมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพของการอบแห้งและคุณภาพของผลิตภัณฑ์แช่แข็ง [ 42 ] แห้ง โดยทั่วไปขนาดและการกระจายตัวของผลึกน้ำแข็งที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับอัตราการแช่เยือกแข็ง .แข็งช้าโดยทั่วไปสร้างผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ในและเป็น ในขณะที่การแช่แข็งอย่างรวดเร็วสร้างผลึกเล็ก ๆกระจายตัวทั่วเนื้อเยื่อ พลังงานอัลตร้าซาวด์ถูกใช้โดยนักวิจัยบางส่วนเพื่อปรับปรุงขั้นตอนการแช่แข็ง [ 29 ] , [ 49 ] , [ 50 ] และ [ 51 ] นากางาวะ et al . [ 29 ] ใช้อัลตราซาวด์ระบบเพื่อปรับปรุงขั้นตอนการแช่แข็งของอุตสาหกรรมแช่แข็งในกระบวนการอบแห้งผลการศึกษาพบว่าอุณหภูมิที่สูงขนาดของพลังงานอัลตร้าซาวน์ ทำให้การก่อตัวของค่อนข้างใหญ่และผลึกน้ำแข็งทิศทางในขณะที่ผลึกน้ำแข็งขนาดเล็กจำนวนมากพบว่า ที่อุณหภูมิต่ำ ( ขนาดธรรมชาติ nucleation ) ( รูปที่ 10 ) นอกจากนี้ ควบคุมขนาดโดยนำเกี่ยวกับอำนาจการอัลตราซาวด์ยังเพิ่มอัตราการอบแห้ง .ดังแสดงในรูปที่ 11 ที่ให้อุณหภูมิ การประมาณค่าอัตราการอบแห้งแบบมีหรือไม่มีการรักษาที่มีอำนาจ แต่อำนาจซาวด์อนุญาต nucleation เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงมาก ซึ่งจะส่งผลในการเพิ่มขึ้นของอัตราการอบแห้งหลัก สำหรับอินสแตนซ์ระดับประถมศึกษา อัตราการอบแห้ง 10% sucrose สองเท่าเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจากขนาด 8 ° C −− 2 ( รูปที่ 11 ) นี้เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างของผลึกน้ำแข็งโดยนำเกี่ยวกับพลังงานอัลตร้าซาวน์เพิ่มการซึมผ่านของไอน้ำจึงเพิ่มอัตราการอบแห้งในระหว่างขั้นตอนการระเหิด . passot et al .[ 52 ] สังเกตได้ 14 % ลดเวลาการอบแห้งหลัก ( และดังนั้นจึงเพิ่มอัตราการอบแห้งในรูปแบบโปรตีน ( Catalase ) โซลูชั่นที่ขนาดถูกชักจูงโดยพลังงานอัลตราซาวน์ hottot et al . [ 50 ] แนะนำว่าใช้เวลาในการอบแห้งสั้นกว่าสามารถทำได้โดยการผลิตที่ค่อนข้างใหญ่ ไอซ์คริสตัล อย่างไรก็ตาม ในช่วงมัธยมแห้ง ,ขนาดของผลึกต้องมีขนาดเล็กเพียงพอที่จะสร้างพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ในผลิตภัณฑ์แห้งเพื่อให้ง่ายในการปลดปล่อย unfrozen น้ำจากเมทริกซ์ที่เป็นของแข็ง ดังนั้นพลังงานอัลตร้าซาวน์ โดยเฉพาะการเร่งอัตราการอบแห้งในระหว่างกระบวนการอบแห้งแข็ง ช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์อบแห้ง ( ศึกษา , ไอน้ำซึมผ่าน , ฯลฯ )และลดต้นทุนในการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับเสบย .