Khảo sát ảnh hường của sóng siêu âm đến hiệu suất trích ly dầu gấc bằng dung môi

Cũng theo Nguyễn Công Suất 2003 cho rằng thành phần  - carotene, lycopen và vitamin E trong dầu gấc có tác động trung hòa 75% các chất gây ung thư, đặc biệt đối với bệnh ung thư da.. Sử

PHẦN MỞ ĐẦU

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật và nhu cầu về thực phẩm của con người ngày càng cao Những thực phẩm chức năng có giá trị dinh dưỡng cao

càng được nhiều người quan tâm đến

Người Việt Nam sử dụng gấc và dầu gấc làm thuốc bổ cho phụ nữ mang thai, cho con bú, để phòng ngừa và tránh thiếu vitamin A, bệnh khô mắt, bệnh quáng gà ở trẻ em Bên cạnh đó, dầu Gấc còn làm lành nhanh chóng các vết thương, vết bỏng và lở loét (Vũ Đình Trác (1986) được trích dẫn bởi Vương Lê Thuý (2002))

Theo Bùi Minh Đức và cộng sự (2004); Ngô Thị Thuỳ (2004) và Nguyễn Công Suất (2002) đã chỉ ra rằng dầu gấc góp phần làm tăng khả năng miễn dịch, chống lại sự lão hóa của tế bào và chống lại quá trình oxy hóa Hơn nữa, những tác giả này cũng chỉ

ra vai trò loại bỏ các tác động độc hại của môi trường như các chất độc hóa học, tia phóng xạ Cũng theo Nguyễn Công Suất (2003) cho rằng thành phần  - carotene, lycopen và vitamin E trong dầu gấc có tác động trung hòa 75% các chất gây ung thư, đặc biệt đối với bệnh ung thư da

Có nhiều phương pháp trích ly dầu gấc, từ truyền thống đến hiện đại Sử dụng sóng siêu âm hỗ trợ trong trích dầu gấc là một kỹ thuật hiện đại góp phần khắc phục một số nhược điểm của phương pháp truyền thống như giảm lượng dung môi, giảm thời gian ly trích so với phương pháp truyền thống

Trích ly có sự hỗ trợ của sóng siêu âm có nhiều vấn đề cần quan tâm nghiên cứu

để tăng hiệu quả trích ly, đó là các thông số ảnh hưởng đến quy trình như dung môi, tỷ

lệ dung môi - mẫu, nhiệt độ, thời gian ly trích, nguồn năng lượng sóng siêu âm để đạt hiệu quả cao nhất

Với những công dụng ưu việc của dầu gấc, bên cạnh đó để tận dụng được nguồn

tài nguyên thiên nhiên phong phú của đất nước, chúng tôi đã thực hiện đề tài “Khảo sát ảnh hường của sóng siêu âm đến hiệu suất trích ly dầu gấc bằng dung môi ” để

góp phần đa dạng nguồn thực phẩm và nâng cao giá trị sử dụng của trái Gấc Việt Nam

Do gấc chỉ được trồng và phân bố rộng rãi tại một số nước ở Châu Á nên các công trình nghiên cứu được công bố còn rất ít, chủ yếu ở quy mô phòng thí nghiệm Từ những tham khảo chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu sản xuất dầu gấc với phương pháp: Phương pháp sử dụng sự hỗ trợ của sóng siêu âm Nhằm mục đích sử dụng phương pháp tiên tiến để góp phần bổ sung, phong phú thêm phương pháp trích ly dầu gấc, hiệu suất trích ly dầu và hàm lượng bêta – carotene được cao

Mục tiêu của đề tài là nâng cao hiệu suất trích ly dầu gấc và hàm lượng carotene bằng tiền xử lý sóng siêu âm Trên cơ sở đó, chúng tôi sẽ so sánh hiệu quả giữa việc trích ly dầu gấc bằng dung môi hexan có sự hỗ trợ của sóng siêu âm với việc trích ly dầu gấc bằng dung môi hexan không có sự hỗ trợ của sóng siêu âm

Để đạt được các mục tiêu trên, chúng tôi sẽ tiến hành các nội dung nghiên cứu sau: Trích ly dầu gấc bằng dung môi có sử dụng sóng siêu âm để hỗ trợ

Với việc khảo sát các thông số liên quan:

Khảo sát ảnh hưởng của công suất Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ Khảo sát ảnh hưởng của thời gian

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ GẤC

1.1.1 Nguồn gốc

Tên tiếng Anh: Chinese bitter melon hay chinese bitter cumcumbe.r

Tên khoa học: Momordica cochinchinensis

Gấc là loại cây leo thuộc họ bầu bí (Cucurbitaceae) Gấc thuộc chi momordica –

L, có khoảng 45 loài trên thế giới, đa số là cây trồng, tập trung chủ yếu ở vùng nhiệt đới, Châu Phi và Châu Mỹ Châu Á có 5÷7 loài, trong đó Việt Nam có 4 loài Gấc

được trồng chủ yếu ở Ấn Độ, Trung Quốc, Philipin, Lào …(Vương Lộc và các cộng sự, 2002)

Gấc là loại cây thân thảo dây leo hàng năm thuộc chi mướp đắng, là loài đơn tính khác gốc (dioecious) cuối đông sau khi thu hoạch quả người ta chặt đốn tận gốc, sang xuân cây lại leo lên tươi tốt Từ gốc mọc ra nhiều thân mới, mỗi dây có nhiều đốt, mổi đốt có lá Lá Gấc nhẵn mọc so le, hình thùy chân vịt, chia thùy khá sâu, lá to dài từ

10 – 25cm, mặt trên xanh lục thẫm, phía dưới màu xanh nhạt Hoa Gấc màu vàng nhạt,

đơn tính, nở vào tháng 5, 6 ở phía Bắc, trong Nam có nhiều vụ (Nguyễn Thiện Luân và cộng sự, 1999) Trung bình, cần khoảng 18 – 20 ngày để quả có thể chín từ khi nụ hoa

cái xuất hiện Một cây có thể cho khoảng 30 – 60 quả trong một năm (WHO (1990) được trích dẫn bởi Vương Lê Thuý (2002))

Quả Gấc hình tròn hay hình bầu dục, có chiều dài từ 6 – 10cm và chiều rộng là 4 – 6cm Loại quả này có màu xanh lục, có gai, khi chín chuyển dần từ màu vàng sang màu đỏ Bên trong lớp vỏ là lớp thịt vàng, mềm, kế tiếp là những hạt gấc được bao bọc bởi màng màu đỏ máu, xếp hàng dọc Hạt Gấc màu đen, hình tròn dẹt giống con ba ba

nhỏ, có răng cưa (Nguyễn Hồng Khánh và cộng sự, 2004), trong hạt có nhân trắng chứa nhiều dầu Ở Việt Nam, trọng lượng quả khoảng 500g – 1600g (Vương Lê Thuý, 2004)

Một kg quả Gấc bao gồm khoảng 190g màng và 130g hạt Màng hạt khi chín có vị

thơm dễ chịu hoặc không có mùi (Vương Lê Thuý, 2002) Tất cả các bộ phận của

Momordica cochinchinensis đều có thể được sử dụng trong y học truyền thống (Đỗ Tất Lợi, 1991)

Hình 1.1 Trái gấc

Có 2 loại Gấc được trồng phổ biến ở Việt Nam là:

 Gấc Nếp: Trái to, nhiều hạt, gai to, ít gai Khi chin chuyển sang màu đỏ cam

rất đẹp Bổ trái ra, bên trong cơm vàng tươi, màng bao bọc hạt có màu đỏ tươi rất đậm

 Gấc Tẻ: Trái nhỏ, có ít hạt, gai nhọn Trái chin bổ ra bên trong cơm có màu

vàng và màng bao bọc hạt thường có màu đỏ nhạt hoặc màu hồng không được

đỏ tươi như Gấc nếp

Do đó, ta thường chọn Gấc Nếp để chế biến thực phẩm vì Gấc Nếp trái to, khi chín nhiều cơm và có màu sắc đẹp, chất lượng tốt

1.1.2 Tình hình sản xuất và phân phối

Ở Việt Nam, trước đây Gấc mọc hoang dã hay được trồng ở một số gia đình để nấu xôi hay sử dụng cho y học truyền thống Hiện nay người ta bắt đầu trồng trọt ở quy

mô công nghịêp để thu lấy dầu từ màng Gấc, màu và dầu từ hạt Gấc, chế biến các thức uống dinh dưỡng cũng như các sản phẩm khác Gấc được trồng nhiều ở vùng Trung Du

và Đồng Bằng Bắc Bộ Dọc theo sông Tiền trồng Gấc rất tốt, có dây Gấc lâu năm gốc

to đường kính đến 15 – 20 cm Trên diện tích 5 m2

dây Gấc có thể cho 100 – 200 quả/năm

Giá trị dinh dưỡng của quả gấc:

Bảng 1.1: Thành phần dinh dưỡng của gấc

Thành phần dinh dưỡng 100g ăn được Đơn vị

0,7

56 6,4

tiêu

Nguồn: Trần Đức Ba, 2000

Bảng 1.3: Thành phần acid béo trong thịt hạt gấc

Tên acid mg trên 100g thịt

Nguồn: Stephen R Dueker, Le thuy Vuong, 1998

Hình 1.4: Thành phần lycopen trong một số loại rau quả

(Nguồn: Vuong et al., 2003)

Theo trên hình 1.4, ta thấy hàm lượng Lycopen trong gấc chiếm tỷ lệ rất cao

1.1.3 Thành phần hóa học của màng gấc:

- Trong màng đỏ hạt gấc Guichard và Bùi Đình Sang (1941) đã chiết được 8% dầu màu đỏ máu, mùi thơm ngon đặc biệt, vị béo, không khé cổ Nếu tính từ quả hiệu suất chừng 1,9 lít đối với 100 kg quả tươi Dầu gấc có chỉ số axit 2, chỉ số iôt 72; gồm 44,4% axit oleic; 7,69% axit stearic; 33,8% axit palmitric; 14,7% axit linoleic là 1 loại

vitamin F ( Nguyễn Văn Đàn – Phạm Kim Mãn _ Thông báo dược liệu 2-1996 )

- Dầu này nếu để lâu ở nhiệt độ 0-5oC sẽ có cặn thuộc nhóm tinh thể caroten Năm 1942 trong điều kiện phòng thí nghiệm P.Bonnet và Bùi Đình Sang đã chiết được từ 2017kg quả gấc 38 lít dầu gấc và 0,3 kg tinh thể caroten nữa Các tác giả này tính rằng trong 1ml dầu gấc có tới 30mg caroten tương ứng 30.000 đơn vị caroten hay 50.000 đơn vị quốc tế vitamin A Dầu màng gấc là nguồn nguyên liệu quý cho nhiều α-caroten hơn so với dầu cá (1ml dầu cá chứa 1000 đơn vị vitamin A quốc tế ) và nhiều lycopen hơn α-caroten Dầu màng gấc cần được bảo quản trong đồ bao gói kín, tránh ánh sáng, để nơi mát

- Ngoài ra còn có 1 số chất vi lượng cần thiết cho cơ thể như Cu, Fe, coban và đặc biệt kẽm (rất cần thiết cho người bệnh mãn tính về gan) và selenium là một chất mới được biết rất cần thiết để phòng chống ung thư

1.1.3.1 Lipit:

- Thành phần chính của lipit trong màng gấc là chất béo Trong lĩnh vực hóa học hữu cơ, chất béo có nghĩa là 1 hợp chất hóa học dạng este phức tạp được tạo thành từ glixerin và axit béo

Thông thường nhóm hợp chất lipit gồm có: chất béo và các chất tương tự chất béo Các chất này có khả năng hòa tan mạnh trong các loại dung môi hữu cơ không cực như: hecxan, clorofoc, ete, etylic và petrol…trên thực tế không tan trong nước

- Lipit cũng có khả năng hòa tan vào chất béo Từ độ hòa tan mạnh của lipit trong dung môi không cực dẫn tới khả năng có thể dễ dàng tách chúng ra khỏi các hợp chất hữu cơ ở dạng liên kết yếu với lipit hoặc dạng tự do có trong màng Một số chất thuộc

nhóm lipit trong màng lại liên kết hóa học với gluxit và protit nên khi dùng biện pháp hòa tan bằng dung môi hữu cơ không thể tách chúng ra được Để tách những lipit liên kết này cần thiết phải sơ bộ phá phức chất protit-lipit hoặc gluxit-lipit bằng cách dùng rượu etylic hoặc axeton, cũng có thể phá vỡ 1 phần lipit liên kết bằng cách gia nhiệt hoặc thậm chí trong 1 số trường hợp có thể bằng nghiền mịn

1.1.3.2  - Caroten:

- Caroten công thức chung là C40H56, trong dầu chúng là 1 hỗn hợp gồm 2 dạng ỏ

và -caroten làm cho dầu có màu vàng Tỷ lệ giữa 2 cấu tử có thể khác nhau tùy thuộc vào loại dầu Caroten ở dạng tinh khiết là 1 chất rắn có màu đỏ chói, dễ dàng kết tinh bằng dung môi hữu cơ Ngoài đặc tính màu các hợp chất này còn có tính ẩn vitamin bởi vì chúng dễ dàng chuyển hóa thành vitamin A trong cơ thể động vật Caroten rất bền với kiềm nhưng dễ dàng bị ánh sáng và chất oxi hóa làm biến đổi

Hình 1.5: Công thức cấu tạo  - Caroten

-  - Caroten dưới tác dụng của men carotenaza có trong gan và thành ruột, 1 phân tử -caroten được chuyển thành 2 phân tử vitamin A, nhưng trên thực tế, hiệu suất lý thuyết đó không bao giờ đạt được trong cơ thể sinh vật Do đó liều dùng của -caroten thường gấp đôi liều dùng của vitamin A Vitamin A rất cần cho cơ thể, có ảnh hưởng tới sự chuyển hóa lipit, nguyên tố vi lượng và photpho, nó duy trì sự hoàn chỉnh của biểu mô như da và niêm mạc, với sự có mặt của vitamin A các tế bào biểu

mô được kích thích để sản sinh ra chất nhầy và nếu thiếu vitamin A các tế bào biểu

mô này sẽ teo đi thay vào đó là các tế bào sừng hóa, điển hình là bệnh khô mắt, tế bào giác mạc bị sừng hóa làm mất độ trong suốt của giác mạc dẫn tới mù lòa Trong phạm

vi thị giác, vai trò của vitamin A đã được xác định rõ, nó tham gia vào sự hình thành chất rhodopsin, nếu chế ăn uống thiếu vitamin A thì nồng độ chất rhodopsin ở võng mạc sẽ giảm xuống, các que võng mạc có biến đổi về hình dạng dẫn tới những rối loạn

về thị giác nhất là trong lúc hoàng hôn như bệnh quáng gà

- Vitamin A còn là 1 yếu tố cần cho sự sinh trưởng Những phụ nữ có thai và trẻ

sơ sinh có nhu cầu vitamin A lớn hơn người thường 3,5 - 5mg một ngày) Vitamin A

có tác dụng tăng sức đề kháng của cơ thể, chống nhiễm khuẩn ở mọi lứa tuổi (đặc biệt

ở trẻ em) dùng bôi lên các vết thương, vết loét, vết bỏng làm cho chóng lành và trong bệnh lao phổi

Bảng 1.4: Hàm lượng β- carotene trong một số loại thực phẩm

Tên thực phẩm β- carotene (mcg) Tên thực phẩm β- carotene (mcg)

Nguồn: Nguyễn Thị Kim Dung, 2001

- Xu hướng của y học hiện đại là ít dùng sinh tố A tổng hợp mà dùng -caroten thiên nhiên như dầu gấc giúp cơ thể dễ hấp thu và không độc hại cho gan đặc biệt là ở phụ nữ đang mang thai càng cần cẩn thận Nếu dùng quá liều sinh tố A cũng sẽ bị thừa sinh tố, biểu hiện đầu tiên là khô mắt, lở quanh môi, nguy cơ gãy xương háng ở phụ

nữ, phồng thóp ở trẻ nhỏ, tăng áp lực nội sọ và giòn xương…(theo kết quả nghiên cứu của các nhà y học trường Đại học Harward ở Mỹ) vì vậy không nên tự ý dùng các thuốc có vitamin A tổng hợp mà nên thay thế bằng các tiền vitamin A (-caroten) Dùng -caroten thiên nhiên rất an toàn, có tác dụng mạnh hơn, hấp thu tốt hơn và quan trọng là không khi nào gây thừa Dầu gấc không có độc, tuy nhiên nếu dùng nhiều sẽ bị bệnh vàng da, ngừng 1 vài ngày sẽ hết, không có hại gì đến sức khỏe

1.1.3.3 Lycopen:

- Là một chất màu đỏ của trái cây chín, đặc biệt trong màng đỏ quả Momordica cochinchinensis Nó thể hiện độ hấp phụ quang phổ cực đại ở 446, 472 và 505 nm (đối với dạng trans); Hợp chất này hòa tan trong chloroform và bezen, gần như không hòa

tan trong methanol và êtanol (De Saint- Blanquat,1984)

- Lycopen thuộc nhóm chất màu hòa tan trong chất béo (carotenoit) Điều đáng chú ý là nếu để quả gấc càng chín thật già thì trong màng đỏ lượng β -caroten sẽ giảm

đi còn lượng lycopen sẽ tăng lên

- Lycopen là sắc tố tự nhiên được tổng hợp từ thực vật và vi sinh vật.Trong hơn

600 carotenoit khác nhau thì lycopen là 1 carotenoit được phát hiện thấy chủ yếu có ở trong huyết tương của người Lycopen là chất có tác dụng chống oxy hóa xà phòng và điều trị ung thư tuyến tiền liệt Khi vào trong cơ thể người, lycopen không có hoạt tính

vitamin, nó lắng đọng ở trong gan, phổi, tuyến tiền liệt, ruột, biểu bì da Chúng tập trung ở màng tế bào nhiều hơn những carotenoit khác

- Những kết quả nghiên cứu khoa học gần đây đã xác định hỗn hợp các carotenoit bao gồm: , β,  caroten và lycopen có hoạt tính chống oxy hóa, phá hủy các gốc tự

do tốt hơn 1 mình β -caroten và hỗn hợp này có tác dụng đa dạng, tác động lên nhiều loại gốc tự do khác nhau Do vậy hiện nay người ta ưu tiên sử dụng hỗn hợp các carotenoit để sản xuất các chất bổ sung dinh dưỡng hơn là dùng 1 mình β -caroten

Màng gấc sấy khô: Được sản xuất từ thịt trái gấc tươi chín tự nhiện, trên quy trình

công nghệ khép kín Vì vậy, sản phẩm đạt vệ sinh an toàn thực phẩm cao, không dùng hoá chất bảo quản, không dị tật, cháy khét, không phẩm màu,

Màng gấc đựơc chế biến làm thực phẩm , thuốc có tác dụng tăng khả năng miễn dịch: Chống oxy hoá, tăng sức đề kháng cho cơ thể và làm vô hiệu hoá các chất gây ung thư, chống lão hóa tế bào, đặc bịêt làm thuốc dưỡng da giúp bạn có làn da hồng hào, tươi trẻ

việc bổ sung vitamin A là rất cần thiết (Nguồn: Dinh dưỡng và an toàn thực phẩm, 2001)

- Trong những nghiên cứu gần đây β-caroten có khả năng chống oxy hoá và loại trừ gốc tự do, do đó có khả năng phòng chống ung thư, chữa các vết loét, giúp trẻ con chống lớn, cứng xương Ngoài ra, β-caroten có khả năng làm giảm tác hại của chiếu

xạ, chống độc tính và tác hại của dioxin, sửa chữa sai hỏng của AND (Trần Đức Ba, 2000)

Trong lĩnh vực thực phẩm màng gấc được trích ly cung cấp màu cho các loại thực phẩm không có màu hoặc màu không phù hợp với yêu cầu Do đó, bổ sung màu của

gấc nhằm làm tăng giá trị cảm quan cho sản phẩm.(Trần Đức Ba, 2000)

1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRONG VIỆC LY TRÍCH TINH DẦU:

1.2.1 PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT HƠI NƯỚC:

Phương pháp này dựa trên sự thẩm thấu, hòa tan, khuếch tán và lôi cuốn theo hơi nước của những hợp chất hữu cơ trong tinh dầu chứa trong các mô khi tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao Sự khuếch tán sẽ dễ dàng khi tế bào chứa tinh dầu trương phồng do nguyên liệu tiếp xúc với hơi nước bão hòa trong một thời gian nhất định Trường hợp mô thực vật có chứa sáp, nhựa, acid béo chi phương dây dài thì khi chưng cất phải được thực hiện trong một thời gian dài vì những hợp chất này làm giảm áp suất hơi chung của hệ thống và làm cho sự khuếch tán trở nên khó khăn

Năm 2000, Von Rechenberg đã mô tả quá trình chưng cất hơi nước như sau: “Ở nhiệt độ nước sôi, một phần tinh dầu hòa tan vào trong nước có sẵn trong tế bào thực vật Dung dịch này sẽ thẩm thấu dần ra bề mặt nguyên liệu và bị hơi nước cuốn đi Còn nước đi vào nguyên liệu theo chiều ngược lại và tinh dầu lại tiếp tục bị hòa tan vào lượng nước này Quy trình này lặp đi lặp lại cho đến khi tinh dầu trong các mô thoát ra ngoài hết

Vì các cấu phần trong tinh dầu được chưng cất hơi nước theo nguyên tắc nói trên cho nên thông thường những hợp chất nào dễ hòa tan trong nước sẽ được lôi cuốn

trước

1.2.2 PHƯƠNG PHÁP ÉP TRUYỀN THỐNG

Sử dụng dầu hay mỡ động thực vật để tác động vào việc trích ly dầu

Trong trường hợp chúng ta muốn sử dụng dầu Gấc trong gia đình hay trong một thời gian ngắn, chúng ta có thể sử dụng mỡ heo hay dầu đậu phộng để trích ly Đầu tiên các chất này phải đun nóng ở nhiệt độ 60 – 700C, tiếp theo bột Gấc được đưa vào Nhờ vào công đoạn này, các lipit chứa trong bột Gấc hòa tan trong mỡ hay dầu đậu phộng rồi chúng được tách ra để loại bỏ bã Dầu này được giữ trong một lọ kín tránh ánh sáng

(Vũ Đức Chiến và cộng sự, 2008)

 Nhược điểm: đưa thêm cả thành phần Cholesterol vào trong dầu Gấc (trong

mỡ heo hay đậu phộng có nhiều Cholesterol) ảnh hưởng đến sức khỏe

 Ưu điểm: dễ thực hiện, không đòi hỏi thiết bị phức tạp và kỹ thuật cao

1.2.3 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG VI SÓNG

Năm 1998, Luque de Castro và cộng sự đã đưa ra kiểu lò vi sóng tiêu điểm hỗ trợ cho sự ly trích bằng Soxhlet (FMASE – Focused Microwave Assisted Soxhlet Extraction) theo hình vẽ trong phần phụ lục Hệ thống này giúp cho thời gian ly trích hợp chất thiên nhiên sử dụng Soxhlet giảm xuống đáng kể và khả năng bảo vệ những hợp chất dễ bị phân hủy tăng lên

1.2.4 PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY BẰNG SOXHLET

Theo Vũ Đức Chiến và cộng sự, 2008 Sử dụng dung môi để trích ly: dung môi là Hexan, số lần trích ly là 4 lần với tỷ lệ nguyên liệu/dung môi lần lượt là 1/8, 1/10, 1 /12, 1/14 nhiệt độ: 400C, thời gian 16 h hiệu suất thu hồi 91,4% và hàm lượng β-caroten là 324 mg%

n-1.2.5 PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG SÓNG SIÊU ÂM

1.2.5.1 Tổng quan về siêu âm

Định nghĩa: Siêu âm là sóng cơ học hình thành do sự lan truyền dao động của các phần tử trong không gian có tần số lớn hơn giới hạn trên ngưỡng nghe của con người (16-20kHz) Ngoài ra, sóng siêu âm có bản chất là sóng dọc hay sóng nén, nghĩa

là trong trường siêu âm các phần tử dao động theo phương cùng với phương truyền của sóng

Các thông số của quá trình siêu âm:

- Tần số (Frequency, Hz): là số dao động phần tử thực hiện được trong 1 giây, (Hz)

- Biên độ (Amplitude): biểu thị mức độ thay đổi áp suất (so với áp suất cân bằng của môi trường) trong quá trình dao động

- Cường độ (Intensity, W/m2): là năng lượng mà sóng siêu âm truyền trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền

âm Công thức tính I = P/S; trong đó P là công suất của nguồn âm (W), S là diện tích miền truyền âm (m2)

- Mức cường độ âm (Sound pressure level, B): là đại lượng được tính bởi công thức: L = lg(I/Io) Trong đó I là cường độ âm tại điểm cần tính, Io là cường độ âm chuẩn (âm ứng với tần số f = 1000 Hz) có giá trị là: 10-12 W/m2

1.2.5.2 Phạm vi ứng dụng của sóng siêu âm

Con người có thể nghe được sóng âm có tần số từ 16 Hz đến 18 kHz Sóng siêu

âm là tên gọi của những sóng có tần số cao hơn 18 kHz Giới hạn trên của tần số sóng siêu âm thường là 5 MHz đối với chất khí và 500 MHz đối với chất lỏng hay chất rắn Trong phạm vi ứng dụng, sóng siêu âm được chia ra thành sóng siêu âm tần số thấp, năng lượng cao (20kHz-100kHz) và sóng siêu âm tần số cao, biên độ nhỏ (2MHz-

10MHz) (Kuldiloke J., 2002)

Siêu âm là một lĩnh vực đang được nghiên cứu và có tiềm năng phát triển trong ngành công nghệ thực phẩm Sóng siêu âm có tần số từ 20kHz đến trên 25MHz thường được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Có 2 lĩnh vực được ứng dụng chính trong công nghiệp thực phẩm:

- Siêu âm tần số cao và năng lượng thấp: còn được gọi là siêu âm chuẩn đoán, trong khoảng tần số 20 – 60 MHz [51] Phần này được sử dụng như một kỹ thuật phân tích, không làm phá hủy cấu trúc của mẫu, điều này được ứng dụng để xác định tính

chất thực phẩm, đo tốc độ dòng chảy, kiểm tra bao gói thực phẩm (Floros, J D., 1994)

- Tần số thấp và siêu âm năng lượng cao (2 MHz – 10 MHz): được ứng dụng rộng rãi như một quá trình hỗ trợ trong hàng loạt các lĩnh vực như: kết tinh, sấy, bài

20 kHz đến 40 kHz (Povey M.I.W and Mason T.J, 1998)

1.2.5.3 Thiết bị phát sóng siêu âm

Thiết bị phát sóng siêu âm cũng phải gồm có 3 phần tối cần thiết sau:

Hình 1.7 Phạm vi tần số sóng siêu âm

Sóng âm nghe thấy

Sóng siêu âm năng lượng cao

Phạm vi sóng mở rộng

Sóng siêu âm biên độ nhỏ

16 Hz – 18 kHz

20 kHz – 100 kHz

20 kHz – 2 MHz

5 MHz – 10 MHz