Agronomski i prehrambeno-tehnološki fakultet>

Student:  Danijela Jovanović
Mentor: prof. dr. sc. Zoran Herceg
Naslov završnog rada (2010.):  Ultrazvučne inovacije u prehrambenoj industriji

Sažetak: Obrada ultrazvukom ili sonifikacija je jedna od novih tehnologija konzerviranja hrane koja je ostvarila rezultate u prehrambenoj tehnologiji i biotehnologiji zadnjih desetak godina. Postaje sve važnija zbog povećanog zahtjeva potrošača za neinvazivnim metodama prerade hrane koje znatno utječu na promjenu prehrambenog sastava i na ukupnu kvalitetu hrane. Prednost ultrazvuka pred konvencionalnim metodama jest u tome što djeluje u potpuno optički neprozirnim sustavima. Ultrazvuk iskazuje frekvenciju zvuka između 18 i 100 kHz, što je iznad čujnosti ljudskog uha. Ultrazvuk visoke snage znači primjenu intenziteta višeg od I=1 Wcm-2 (najčešće u rasponu od I=10 – 1000 Wcm-2). Ultrazvuk visokog intenziteta, niskih frekvencija (f=20 do 100 kHz) i visoke razine snage smatra se „snažnim ultrazvukom“ jer uzrokuje pojavu kavitacije. Naime, on generira kavitacijske mjehuriće što rezultira visokim temperaturama i tlakom u zoni kavitacije. S povećanjem frekvencije zona kavitacije postaje manje snažna i u rasponu megaherca se i ne primjećuje, a glavni mehanizam je akustično strujanje. Najčešća industrijska primjena ultrazvuka je na frekvencijama između 20 – 100 kHz jer se unutar ovog raspona može dobiti kavitacija. Ultrazvuk visoke snage i niskih frekvencija se u prehrambenoj industriji primjenjuje kod odzračivanja tekuće hrane, za induciranje reakcija oksidacije/redukcije, za ekstrakciju enzima i proteina, za inaktivaciju enzima i za indukciju nukleacije kod kristalizacije. Također pospješuje prijenos topline, primjenjuje se kod, sterilizacije, ekstrakcije, odzračivanja, emulgiranja, filtriranja, sušenja i pojačavanja oksidacije. Konvencionalno sušenje toplim zrakom energetski je veoma zahtjevno, posljedično zahtijeva veća financijska izdvajanja te njihovom primjenom može doći do negativne kvalitete finalnog proizvoda. Primjene različitih predtretmana kao što su osmotska dehidratacija, ultrazvuk i ultrazvukom potpomognuta osmodehidratacija pokazale su različite učinke na voće i povrće. Zvučni val uzrokuje serije brzih i sukcesivnih kompresija i opuštanja (s brzinama koje ovise o njegovoj frekvenciji) uslijed prolaska akustičke energije visokog intenziteta kroz čvrsti medij. Zbog toga je materijal izložen brzim serijama promjenjivih stezanja i širenja, koje nalikuju neprikladnom stiskanju i opuštanju spužve. Ovaj mehanizam, poznat kao „rektificirana difuzija“, od temeljne je važnosti u akustičkom sušenju i migraciji vlage. Ukoliko se ultrazvuk primjenjuje kao prethodna metoda obrade hrane značajno se skraćuje vrijeme trajanja kasnijeg sušenja vrućim zrakom, samim time i ukupna operacija sušenja.