Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
MỤC LỤC
MỤC LỤC......................................................................................................................................1
PHỤ LỤC BẢNG...........................................................................................................................3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.............................................................................4
LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................5
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................................6
Hình 2.1. Trạng thái của sóng siêu âm (McClements, 1995)..........................................................9
Hình 2.2. Biểu đồ thể hiện sóng âm dạng hình sin , khoảng cách đối lập với biên độ sóng âm.....10
Hình 2.3. Máy phát từ giảo (Magnetostrictive transducer)............................................................14
Hình 2.4. Máy phát điện áp (Piezoelectric transducer)..................................................................15
Bảng 4.1. Các ứng dụng của siêu âm năng lượng cao trong công nghiệp thực phẩm (Alex Patist ,
Darren Bates , 2008).....................................................................................................................29
Hình 4.1. Sơ đồ một tế bào vi khuẩn trong suốt quá trình xâm thực khí, cho thấy những hiệu quả
tiêu diệt của siêu âm như sự hình thành các lỗ, sự đứt đoạn màng tế bào , và sự phá vỡ tế bào....37
Hình 4.2. Hình ảnh dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM)độ chân không cao của sự kiểm soát
(trên cùng bên trái) và siêu âm - nhiệt tế bào Listeria, cho thấy những tác động gây chết của xâm
thực khí trong các tế bào chẳng hạn như hình thành lỗ rỗng, sự đứt đoạn màng tế bào, và vỡ tế
bào. Độ phóng đại: (a) 150.000 ×, (b) 50.000 ×, (c)50.000 ×, và (d) × 50.000. ...........................38
Bảng 4.2. Một số nghiên cứu chiết xuất các chất có hoạt tính sinh học hỗ trợ bằng siêu âm
(Kamaljit Vilkhu et al., 2008).......................................................................................................47
Hình 5.1. Nguyên tắc của các hệ thống cắt siêu âm và cấu hình chính cho sự tương tác giữa
nguyên liệu cắt và công cụ cắt. Mô tả chi tiết cho a, b và c, xem văn bản. || là điểm kích thích. Các
mũi tên một đầu chỉ chiều của trục di chuyển; mũi tên hai đầu chỉ chiều của trục rung động.......51
Hình 5.2. Đánh giá lực cắt so với chiều sâu cắt trong một quá trình cắt xén của ruột bánh mì đại
mạch. Điều kiện thí nghiệm: tốc độ cắt tuyến tính, 1.000mm/phút; tần số kích thích, 40 kHz; biên
độ kích thích, 12 μm.....................................................................................................................52
Hình 5.3. Hình dạng của ruột bánh mì đại mạch trong suốt thời gian cắt thông thường và cắt siêu
âm. Các điều kiện thử nghiệm: vận tốc cắt, 1.000 mm/phút; tần số kích thích, 40 kHz; biên độ
siêu âm, 12 μm. Mẫu mặt cắt ngang là 30 × 30 mm......................................................................53
Hình 5.4. Hình dạng của các sản phẩm bánh nướng nhiều lớp sau khi cắt thông thường và cắt siêu

âm, 12 μm. Chiều rộng mẫu xấp xỉ 30 mm...................................................................................54
Hình 5.5. Hoạt động của membrane..............................................................................................55
PHỤ LỤC BẢNG
PHỤ LỤC BẢNG...........................................................................................................................3
Bảng 4.1. Các ứng dụng của siêu âm năng lượng cao trong công nghiệp thực phẩm (Alex Patist ,
Darren Bates , 2008).....................................................................................................................29
Bảng 4.2. Một số nghiên cứu chiết xuất các chất có hoạt tính sinh học hỗ trợ bằng siêu âm
(Kamaljit Vilkhu et al., 2008).......................................................................................................47
3
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
4
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành được đồ án này, em đã vận dụng những kiến thức quý
báu mà mình đã được tiếp thu từ các thầy cô trong suốt gần 4 năm học tập và rèn
luyện ở trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh. Chính nhờ được học
tập trong một môi trường năng động, luôn khơi dậy tinh thần tự học và sáng tạo của

áp lực cao, xung điện, tia tử ngoại, chiếu xạ, xung ánh sáng, và siêu âm, và một số
đã được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, trong khi các công nghệ khác đang
nổi lên vẫn còn trong giai đoạn thử nghiệm ở phòng thí nghiệm. Kỹ thuật siêu âm
được áp dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm chủ yếu như một quá trình hỗ trợ
chế biến và để làm sạch / khử trùng các bề mặt máy, nhưng tính khả dụng của nó
vẫn còn đang được nghiên cứu.
1. GIỚI THIỆU
Phần lớn các tài liệu về các loại thực phẩm chế biến bằng siêu âm, bao gồm cả
việc sử dụng nó để tăng cường cho các kỹ thuật thực phẩm khác, là ứng dụng cụ thể
và báo cáo các thông số của quá trình và kết quả cho một loại thử nghiệm duy nhất.
Báo cáo này xem xét quá trình các thông số qua nhiều thí nghiệm, cũng như nhiều
ứng dụng trong lĩnh vực siêu âm đã có được sự thành công. Cuộc thảo luận bao
gồm về các nguyên tắc kỹ thuật sau những kết quả thực nghiệm được báo cáo trong
tài liệu. Để thể hiện sự khác biệt giữa siêu âm tần số cao và siêu âm tần số thấp, các
thông số và các ứng dụng của siêu âm cũng sẽ được thảo luận. Chú trọng đặc biệt sẽ
được đặt vào những ứng dụng trong kỹ thuật thực phẩm như là một sự cập nhật về
việc nghiên cứu để bất hoạt vi sinh vật, mô tả các loại thí nghiệm được tiến hành, lý
thuyết cơ bản về bất hoạt vi sinh vật, và các quá trình khác nhau có sử dụng nhiệt và
áp lực kết hợp với siêu âm. Sử dụng trong vô hoạt enzyme sẽ được đề cập, mặc dù
thông tin là khan hiếm, và các ứng dụng của siêu âm không phá hủy và siêu âm tần
7
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
số cao sẽ được xem xét trong một nỗ lực để hiển thị các ứng dụng rộng rãi của công
nghệ trong lĩnh vực này.
Như vậy, mục tiêu tổng thể của bài báo cáo này là để hiển thị các thông số, cơ
chế, và kết quả thí nghiệm khác nhau trên thế giới đã sử dụng siêu âm tần số thấp và
siêu âm tần số cao, từ đó có thể dễ dàng hiểu được nguyên tắc cơ bản của công
nghệ, mà đã có chứng minh thành công trong nhiều lĩnh vực khoa học thực phẩm và
công nghệ chế biến thực phẩm.
2. NGUYÊN TẮC CHUNG

hơn. Sự giảm biên độ sóng âm thanh theo khoảng cách vì sự suy giảm từ môi
trường. Đường biểu diễn của khoảng cách biên độ sóng âm thật sự là một đường
hình sin theo hàm số mũ giảm dần, như thể hiện trong Hình 2.2. khoảng cách giữa
những đỉnh biên độ liên tiếp là bước sóng (λ).Bước sóng liên quan đến tần số xuyên
qua vận tốc ánh sáng c , theo phương trình (2.2) (McClements, 1995):
λ = c/f (2.2)
9
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
Hình 2.2. Biểu đồ thể hiện sóng âm dạng hình sin , khoảng cách đối lập với biên độ
sóng âm
Kết quả là , những sóng siêu âm di chuyển xuyên qua môi trường với tốc độ
có thể đo được bởi việc tác dụng lên các phần tử (các hạt) của môi trường. Những
sóng tạo dao động tuần hoàn cho những phần tử (hạt) của môi trường tại những vị
trí cân bằng . Tại một thời điểm nào đó , những phần tử đổi chỗ qua lại cho nhau .
Sự thay đổi này gây ra sự tăng giảm tỷ trọng / mật độ và áp suất . Do đó , chỉ có
một loại năng lượng truyền vào môi trường từ sóng siêu âm là cơ học , nó được liên
kết với sự dao động của các phần tử (hạt) trong môi trường (Hecht, 1996).
Với mong đợi đạt được năng lượng truyền , những quá trình xử lý sử dụng
sóng siêu âm tạo sự khác nhau với những quá trình xử lý có sử dụng sóng điện từ
phổ (electromagnetic –EM) , như các sóng từ tia cực tím (UV) , những sóng tần số
vô tuyến (radio frequency – RF), và vi sóng (microwaves – MV) ( Kardos và
Luche , 2001), cũng tốt như xung điện trường (pulsed electric fields – PEF). Sóng
điện từ phổ (EM) và xung điện trường (PEF) tạo ra năng lượng điện từ lên môi
trường , nó được hấp thu bởi các phần tử (hạt) của môi trường . Ví dụ như ánh sáng
UV từ mặt trời có thể truyền đủ năng lượng nguyên tử (4Ev) để phá hủy liên kết
carbon-carbon . Các sóng điện từ phổ (EM waves) tồn tại khi những thành phần của
nguyên tử thay thế - có phần điện tích dương và điện tích âm – di chuyển tự do
10
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
trong sự chuyển động không định hướng . Giữa các phần tử mang điện tích âm và

biến thực phẩm , phải được thiết kế để sự xâm thực khí quán trính không thể xảy
ra . Tuy nhiên , những ứng dụng khác của sóng siêu âm dựa vào sự xâm thực khí
quán tính có định hướng để tạo ra những thay đổi mong muốn trong thực phẩm .
Những thay đổi được tạo ra bởi hiện tượng xâm thực khí bao gồm việc vô hoạt hệ vi
sinh vật và trích ly dầu hoặc các hợp chất dinh dưỡng thông qua việc ăn mòn những
cấu trúc tế bào của thực phẩm (Knorr et al. , 2004; Riera – Franco de Sarabia et al. ,
2000). Do đó , hiện tượng xâm thực khí được tránh trong một nhánh công nghệ chế
biến thực phẩm có sử dụng sóng siêu âm và được nghiên cứu trong những lĩnh vực
khác khi cơ chế thích hợp cho tất cả các hiệu quả mong muốn .
2.1. Tổng quan về thiết bị siêu âm
Bất cứ ngành công nghiệp hoặc ứng dụng nào liên quan , những thành phần
hệ thống cơ bản cần để sinh ra và truyền sóng siêu âm đều giống nhau . Thiết bị siêu
âm gồm có máy phát điện (electrical power generator) , bộ chuyển đổi (transducer)
và máy phát (emitter) , nó có nhiệm vụ phát sóng siêu âm vào môi trường (Povey và
Mason , 1998). Ngoại trừ “tiếng huýt từ chất lỏng”, chúng sử dụng năng lượng cơ
học thuần túy mà không có phát điện để sinh ra siêu âm (Mason et al. , 1996) , và
những hệ thống làm thoáng không khí (airborne systems), chúng không yêu cầu có
máy phát (Gallego – Juárez et al., 2003; Povey và Mason, 1998).
Hai loại hệ thống siêu âm được báo cáo thường được sử dụng trong công
nghệ thực phẩm , một loại sử dụng thanh siêu âm (horn) như một máy phát âm
thanh và loại khác sử dụng bể (bath) . Loại bể được sử dụng một cách truyền thống
trong công nghệ thực phẩm vì dễ dàng sử dụng (Povey và Mason, 1998). Trong
nghiên cứu gần đây , hệ thống dùng thanh siêu âm được trích dẫn thường xuyên như
dạng bể (Aleixo et al. , 2004 ; Duckhouse et al., 2004; Mason et al. , 1996; Neis và
Blume , 2003; Patrick et al., 2004; Tian et al., 2004). Hệ thống sử dụng thanh siêu
âm được sử dụng tốt như dạng bể trong nhiều ứng dụng , từ quá trình chế biến thực
phẩm dùng siêu âm đến việc rửa các bề mặt của thiết bị chế biến thức phẩm .
12
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
2.1.1. Máy phát điện (Electrical Generator)

thuần túy để tạo ra siêu âm, nhưng những bộ chuyển đổi từ giảo và những bộ
chuyển đổi áp điện chuyển đổi điện năng và từ tính thành cơ năng, năng lượng siêu
âm. Trong khi việc tạo tiếng huýt trong chất lòng làm cho các quá trình trộn và đồng
hóa diễn ra tốt hơn, ngày nay đa số thiết bị siêu âm năng lượng sử dụng những bộ
chuyển đổi áp điện hay từ giảo ( Knorr et al., 2004; Povey và Mason, 1998).
Hình 2.3. Máy phát từ giảo (Magnetostrictive transducer)
Bộ chuyển đổi áp điện (pzt) là kiểu chung nhất và được sử dụng trong hầu
hết những bộ xử lý và những bể phản ứng siêu âm và trích dẫn thường trong tài liệu
tham khảo ( Aleixo et al., 2004; Gallego- Juárez et al., 2003;. Povey và Mason,
1998). Bộ phận biến đổi áp điện cũng có hiệu quả nhất, đạt được tốt hơn 95% hiệu
suất, và nó được dựa trên một vật liệu ceramic trong suốt để đáp ứng năng lượng
điện.
14
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
Hình 2.4. Máy phát điện áp (Piezoelectric transducer)
Tâm của máy phát điện áp là một hoặc hai đĩa mỏng làm từ vật liệu ceramic .
Vật liệu ceramic này bị đè nén giữa hai khối kim loại (một bằng nhôm , một bằng
thép) . Khi điện áp được đặt vào ceramic , ceramic sẽ giãn ra , phụ thuộc vào chiều
phân cực , do những thay đổi trong cấu trúc lưới của nó . Chính sự dịch chuyển vật
lý này làm cho sóng âm lan truyền vào bên trong dịch được xử lý .
2.1.3. Bộ phận phát (Emitter)
Mục đích của bộ phận phát là tỏa ra sóng siêu âm từ bộ chuyển đổi vào trong
môi trường. Những máy phát cũng có thể hoàn thành vai trò của việc khuyếch đại
những sự rung động siêu âm trong khi phát ra chúng. Hai dạng chính của những bộ
phận phát là bộ phận phát dạng bể và bộ phận phát dạng thanh (ví dụ, những đầu
dò); những máy phát dạng thanh thường được đính kèm một sonotrode (Povey và
Mason, 1998).
Những bộ phận phát dạng bể thông thường gồm có một bể (tank) với một
hoặc nhiều bộ chuyển đổi được gắn liền. Bể chứa mẫu cần xử lý và những bộ
chuyển đổi tỏa ra siêu âm trực tiếp vào trong mẫu (Povey và Mason, 1998). Trong

trong mẫu. Họ sử dụng một đồng hồ để do độ lệch của biên độ dao động vào / ra
của bề mặt thanh để kiểm tra năng lượng âm được sinh ra truyền đến mẫu . Một hệ
thống theo yêu cầu khác hàng khác nhằm mục đích vô hoạt E. coli trong dịch lỏng
16
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
trứng gà (liquid whole egg – LWE), được báo cáo bởi Lee et al. (2003) . Thiết bị
với quy mô phòng thí nghiệm của họ bao gồm một máy phát điện (với đầu ra cung
cấp năng lượng có thể điều chỉnh được) , một bộ chuyển đổi từ điện máy Bandelin ,
và một thanh phát có thể khuếch đại siêu âm đầu ra và truyền nó vào trong dịch lỏng
trứng gà .
Những nhà nghiên cứu khác đã thành công trong việc khảo sát sự rã đông
của những mẫu thịt và cá bằng siêu âm với những bộ chuyển đổi được thiết kế đặc
trưng cho những thí nghiệm của họ ( đường kính của nó gần bằng với kích thước
của mẫu). Gallego-Juárez et al. (2003) tiến hành thí nghiệm bằng cách sử dụng siêu
âm trong không khí hệ thống đặc biệt trong đó một máy phát điện được nối với một
bộ chuyển đổi dạng bước đĩa thiết kế theo yêu cầu của khách hàng. Siêu âm được
phát ra bởi một bộ truyền tản siêu âm và một tấm phẳng song song với nó. Tấm mẫu
được treo và hoạt động như một bộ tương phản để để hỗ trợ hình thành một làn
sóng đứng.
2.2. Siêu âm cường độ cao và siêu âm cường độ thấp
Trong ngành công nghiệp, ứng dụng kỹ thuật siêu âm được phân biệt thành
hai loại: cường độ thấp (còn gọi là siêu âm tần số cao hoặc siêu âm "không phá
hủy") và cường độ cao (còn được gọi là siêu âm tần số thấp hoặc siêu âm "năng
lượng”) (Mason, 2003). Hai loại này khác nhau về mục tiêu cần đạt được, các ứng
dụng, về năng lượng và tần số siêu âm được áp dụng. Mục tiêu của siêu âm cường
độ thấp thường để xác định một số chất vô hình trong môi trường, trong khi siêu âm
cường độ cao thường tập trung vào thay đổi một số phần của môi trường hoặc thúc
đẩy một phản ứng hóa học. Ví dụ, chụp cắt lớp y tế áp dụng siêu âm cường độ thấp
để xác định vị trí và hình ảnh những đối tượng lơ lửng trong môi trường riêng biệt
(Kennedy et al., 2004). Cá heo và dơi cũng giống như vậy , chúng phát ra những

hơn gọi là quá trình kiểm tra không phá hủy (non-destructive testing - NDT), quá
trình này sẽ phát sóng siêu âm xuyên qua một môi trường mà không gây ra bất kỳ
tính chất vật lý không đổi, hóa học, hoặc thay đổi điện tích trong môi trường, vì
cường độ siêu âm là quá thấp (<1W/cm2) để làm thay đổi các nguyên liệu
(Gestrelius et al., 1993;. McClements, 1995). Những phần tử (hạt) trong môi trường
dao động để phản hồi với năng lượng thấp (cơ học thuần túy) trong khi phơi bày
18
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
những sóng siêu âm và trở lại vị trí cân bằng của họ khi nguồn tạo siêu âm được
loại bỏ.
Khi sóng âm truyền qua môi trường, một phần sóng phản xạ lại hoặc rải rác
ở bất cứ nơi nào môi trường thay đổi từ vật liệu này sang vật liệu khác (Hecht ,
1996). Khoảng cách tới vị trí phản xạ có thể được tính thông qua đặc tính đo đạc
của siêu âm như tần số (luôn cao hơn 1 MHz) và sự suy giảm hệ số, cho phép phát
hiện và xác định vị trí của sự hiện diện của các phần tử lạ và những thay đổi về
thành phần thực phẩm (McClements, 1995).
Siêu âm cường độ thấp có thể hỗ trợ quản lý chất lượng trong sản xuất thực
phẩm, cũng như theo dõi các thay đổi mà các loại thực phẩm trải qua khi chúng
được chế biến (lạnh đông, tạo nhũ tương, sấy khô,…). Các nhà sản xuất thực phẩm
sử dụng siêu âm NDT để xác định vị trí các vật thể lạ như thủy tinh, dư lượng hữu
cơ, hoặc sự nhiễm do vi khuẩn trong chất rắn và chất lỏng - ngay cả sau khi thực
phẩm được đóng gói (Gestrelius et al., 1993; Hæggström và. Luukkala, 2001). Các
ví dụ khác bao gồm mô tả đặc điểm của cấu trúc tế bào của bột nhào trước khi làm
chín để có được dự đoán về chất lượng sản phẩm sau khi làm chín (Elmehdi et al.,
2003) , và theo dõi sự chuyển động của tinh thể đá phía trên thực phẩm dạng rắn
( khi thực phẩm được lạnh đông chậm) để xác định hiệu suất năng lượng của quá
trình đông lạnh ( Sigfusson et al., 2004).
2.2.2. Tổng quan về siêu âm “năng lượng” cường độ cao
Siêu âm ường độ cao (còn gọi là siêu âm tần số thấp, siêu âm năng lượng)
được sử dụng để phá hủy cấu trúc tế bào, hoặc tăng cường hoặc ức chế các hoạt

(ký hiệu là A hay P). Những giá trị này được cài đặt hoặc điều chỉnh bởi thiết bị tạo
siêu âm và được điều khiển bởi các thử nghiệm dựa trên kết quả mong muốn. Tham
số được sử dụng rộng rãi trong siêu âm cường độ thấp bao gồm tần số, biên độ, vận
tốc, thời gian và khoảng cách di chuyển, hệ số tắt, hệ số phản xạ, âm trở kháng, và
mật độ. Các thông số của siêu âm cường độ cao bao gồm năng lượng, tần số, nhiệt
độ xử lý, và thời gian xử lý.
3. CÔNG SUẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
20
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
Nhìn chung, công suất đại diện cho cường độ của việc xử lý hoặc , từ một góc
độ khác, những ảnh hưởng lên môi trường của quá trình xử lý là bao nhiêu. Trong
siêu âm, quá trình xử lý được thực hiện bằng cách truyền một làn sóng siêu âm
xuyên qua môi trường, do vậy, công suất của quá trình xử lý được xác định bởi
năng lượng (hoặc cường độ) của sóng siêu âm.
Các nghiên cứu cho thấy công suất mạnh hơn là nguyên nhân tạo ra những
sự thay đổi lớn trong nguyên liệu, ít nhất lên tới một số giới hạn công suất tối đa
nào đó phụ thuộc vào những tính chất của môi trường (De Gennaro et al., 1999;
Furuta et al., 2004; Joyce et al., 2003; Mason et al., 1996; Pagan et al., 1999; Povey
và Mason, 1998; Riera-Franco de Sarabia et al., 2000; Sun và Li, 2003; Tian et al.,
2004). Về mặt lý thuyết, công suất do sóng siêu âm cao tạo áp suất cao trong môi
trường (Hecht, 1996). Những áp suất cao tạo bởi âm thanh này làm tiêu diệt các vi
sinh vật và enzyme trong thực phẩm và phá vỡ các vi cấu trúc, thông qua hiện tượng
xâm thực khí (Povey và Mason, 1998). Tất nhiên, các nhà nghiên cứu nhằm tìm ra
giá trị lực tối thiểu cần thiết để xử lý thực phẩm theo mong muốn và bảo toàn các
vitamin, màu sắc, cấu trúc, và mùi vị trong thực phẩm (De Gennaro et al., 1999;
McClements, 1995;. Riera-Franco de Sarabia et al., 2000).
Công suất cũng liên quan đến năng lượng, và một vài nhà nghiên cứu về siêu
âm thích đo lường năng lượng cung cấp cho môi trường hơn là đo công suất. Ví dụ,
các nhà nghiên cứu Duckhouse et al. (2004) đo thời gian xử lý trong vài giây và
nhân những thời gian này bởi giá trị công suất của chúng để có được năng lượng

i
(còn gọi là năng lượng bức xạ) đại diện cho công suất, P, phân phối trên một đơn
vị diện tích bề mặt A như trong phương trình (2.5) (Hecht, 1996):
Pi = P / A [W/m2] (2.5)
Đối với những hệ thống siêu âm, cường độ âm được tính toán để có được
năng lượng bức xạ từ bề mặt của đầu sonotrode (Neis và Blume, 2003). Giá trị
cường độ âm này là công suất thực tế của môi trường gần bề mặt sonotrode, trên
22
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
mỗi đơn vị diện tích của mũi sonotrode. Đối với một sonotrode có một khu vực
tròn, cường độ âm được tính như trong phương trình (2.6):
Pi = P/πr2 [W/m
2
] (2.6)
Cường độ âm cũng có mối quan hệ được thiết lập giữa các kích thước của
sonotrodes và công suất. Ví dụ, nếu một máy phát siêu âm có công suất 360 W và
bán kính sonotrode là 1 cm, thì P
i
bằng 114,59 W/cm
2
. Đối với cùng một công
suấtlà 360 W, nếu một sonotrode chỉ bằng một nửa bán kính (0,5 cm) được sử dụng,
thì P
i
lớn hơn nhiều , bằng 458,37 W/cm
2
. Điều này cho thấy rằng công suất tập
trung nhiều vào các sonotrode nhỏ hơn. Cường độ âm tăng khi sonotrode giảm bán
kính.
Ngày nay, có rất nhiều thông số công suất và năng lượng khác nhau được sử

bong bóng theo biên độ quá nhiều, sự nổ vỡ của bong bóng càng dữ dội, một hiện
tượng gọi là xâm thực khí quán tính có thể làm thay đổi các tính chất hóa lý của
thực phẩm. Tần số siêu âm sẽ giúp thúc đẩy sự nổ vỡ bong bóng bằng cách dẫn
động bong bóng vào hiện tượng cộng hưởng.
3.4. Nhiệt độ
Xử lý bằng siêu âm làm tăng nhiệt độ của mẫu, thậm chí nếu không có nhiệt
bên ngoài áp dụng thêm vào quá trình siêu âm. Khi bộ chuyển đổi hoặc thanh siêu
âm phát những rung động siêu âm vào môi trường, các dao động phản hồi của các
phần tử (hạt) tạo ra nhiệt theo thời gian. Lực bức xạ âm làm di chuyển môi trường
lỏng trong sóng, tạo ra nhiệt từ chuyển động này (Povey và Mason, 1998). Nhiệt tạo
ra sẽ tăng khi các sóng siêu âm va chạm các bong bóng trong chất lỏng; khi các
bong bóng được tạo trong chuyển động này được chuyển thành nhiệt và giảm độ
nhớt. Ngoài ra, khi siêu âm cường độ cao gây ra xâm thực khí quán tính trong chất
lỏng, ở những nhiệt độ rất cao (lên đến 5.000 K) được tạo ra ở các vùng nhỏ (gọi là
điểm nóng/ điểm tới hạn) trong mẫu do sự nổ vỡ của bong bóng trong chất lỏng.
Ngược lại, càng nhiều các bong bóng của hiện tượng xâm thực khí được tạo ra khi
24
Đồ án môn học Công nghệ thực phẩm
nhiệt độ của mẫu tăng lên, dẫn đến càng nhiều bong bóng do nhiệt tạo ra di chuyển
và nổ vỡ. Kết quả dẫn đến của những tác dụng của sóng siêu âm này là một sự gia
tăng ổn định về nhiệt độ trong một mẫu được xử lý siêu âm theo thời gian.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu thực phẩm có thể chọn để giới thiệu hệ thống
nhiệt ôn hòa nhằm tăng cường ảnh hưởng của siêu âm; việc xử lý kết hợp là gọi là
ứng dụng của siêu âm kết hợp với nhiệt (thermo-sonication) (Povey và Mason,
1998). Ngày nay, một số thực phẩm được chế biến bằng phương pháp nhiệt có thể
gắn các bộ biến đổi vào các bộ phận trao đổi nhiệt và hệ thống truyền nhiệt trong
tương lai, để xử lý bằng siêu âm có thể thực hiện trước quá trình xử lý nhiệt với
nhiệt độ thấp hơn (Povey và Mason, 1998). Đôi khi áp dụng phương siêu âm kết
hợp với nhiệt có thể thực hiện mà không cần thêm nhiệt, bằng cách kiểm soát sự gia
tăng của nhiệt độ trong mẫu trong khi xử lý bằng siêu âm để đạt được một giá trị ổn